随着高速铁路的快速发展,机车运行速度和运行密度不断增加,机车的启停和加减速频率显著增加,车轮踏面磨损随之加剧。踏面磨损会导致车轮与钢轨的粘着力下降,影响机车的制动性能,并对钢轨产生冲击力,严重影响机车运行的平稳性和行驶安全。因此,必须定期或定里程对车轮踏面进行检测,对检测出的问题车轮进行及时维修或更换,以确保铁路运输安全。高速铁路快速发展对高效、高精度、使用操作方便的踏面磨损检测仪器提出了迫切需求,而且,城市地铁的大规模发展也提出了同样的需求。为此,本文对采用激光位移传感器的车轮踏面检测技术和便携式的高性能检测仪器开发进行研究。论文主要内容如下:首先,对车轮踏面轮廓特征、基本参数、踏面磨损及其检测技术要求进行分析.针对车轮踏面轮廓尺寸变化范围较大(28mm或者更大)、轮廓曲线斜率变化大的特点,通过对直射式三角测量法和斜射式三角测量法的测量特征及优缺点进行分析比较,选择采用直射式激光位移传感器进行测量,并确定合理的扫描测量方案。第二,激光位移传感器的测量精度与测量光束入射角有关。由于车轮踏面轮廓曲线斜率变化大,使得测量光束的入射角变化大,影响测量精度,甚至出现测量失真。针对这一问题,本文对入射角?与位移测量误差(35)L的关系进行了实验研究,给出了一种测量?与(35)L关系的简单实验方法。得出如下结论:(1)(35)L随?的增大而增大,而且,当?较小时,(35)L随?的变化缓慢;当?大于某一值时,(35)L随?的变化快速增大。(2)对于不同的被测材料和表面质量,(35)L随?的变化规律不一致。在?相同的条件下,被测件表面光洁度高,则测量误差(35)L较小。第三,完成了便携式车轮踏面磨损检测装置的设计制作。该装置具有以下特点:传感器倾斜?角安装,使得在整个踏面轮廓测量范围内,不会因为入射角?过大而产生测量失真。扫描运动机构采用步进电机+丝杠-螺母副传动,通过调节步进电机细分倍数和脉冲频率,精确控制传感器的扫描运动。步进电机与丝杠为贯通轴式结构,结构紧凑、体积小。第四,基于NI ELVISⅡ+和计算机,利用LabVIEW编程实现了对便携式车轮踏面磨损检测装置进行测量实验。分别在不同的传感器安装倾斜角?下,对实际车轮踏面进行了测量实验。测量结果与踏面实际轮廓吻合良好,验证了检测装置的可行性和有效性,为实现产品化奠定了基础。