鋼軌動態變形測量裝置的製作方法

2023-09-23 11:27:30 4

專利名稱：鋼軌動態變形測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種列車車輛故障自動檢測裝置，特別適用於在列車運動中，通過檢測鋼軌的動態變形來實現對列車車輛的重量、超載、偏載及車輪踏面擦傷等參數的綜合測量。
列車車輛重量及其相關的車輛超載、偏載是關系列車運行安全的重要參數之一；列車車輪在運行過程中由於制動以及車輪與鋼軌面在轉彎時的相對滑動等因素造成的踏面擦傷或剝離，使得踏面滾動圓呈弦缺狀(偏平)，給列車在行進中帶來額外的衝擊振動，影響列車與軌道設施的安全與使用壽命。對車輛的超載、偏載及車輪擦傷，各國鐵路部門都有嚴格的控制標準，如何在列車運行過程中準確測量這些參數，是國內外鐵路科技工作者普遍關心但又未能很好解決的技術難題。目前國內外尚無能同時測量車輛重量、超載、偏載和車輪擦傷的方法和手段，但有採用應變片方法分別測量車輛重量、超載、偏載或擦傷。該方法主要原理是在鋼軌的中性截面上粘貼上應變片，通過測量鋼軌變形來檢測車輛重量、超載、偏載[國內外機車車輛稱重技術發展狀態與對策，杜潤祥，鐵道車輛，1998年第3期]；或通過測量車輪踏面擦傷給鋼軌造成的附加變形來檢測車輪擦傷[盧汝鈞(譯文)，車輪擦傷檢測系統，廣鐵科技，1994，(2)28]。應變片方法的主要缺點在於鋼軌上粘貼的應變片容易脫落，故障率高，且應變片反映的是鋼軌的局部應變，測量精度受到了限制。
本實用新型的目的有提供測量鋼軌動態變形裝置，通過檢測鋼軌的動態變形實現對車輛重量、超載、偏載及車輪踏面擦傷等參數的綜合測量，且測量精度高，測量裝置的機械故障率低，測量時列車的運行速度不受限制；作為專利號96 2 16065.2、00 243380.X，設計名稱為「列車車輪踏面擦傷及磨損動態測量裝置」的一種輔助測量裝置，進一步提高這種專利技術預報擦傷的準確率和擴大其測量功能。
本實用新型的目的是這樣實現的鋼軌動態變形測量裝置由鋼軌微小變形測量單元和信號處理單元組成。所述的鋼軌微小變形測量單元由測杆、位移傳感器和相對應的支座組成；所述測杆的一端與一支座通過螺紋或其它連接方式直接固定在一起，測杆的另一端與傳感器通過粘接或軸孔配合直接固定在一起，測杆中部由一輔助支座支撐；所述的輔助支座可採用V形支座；當所述的位移傳感器為接觸式傳感器時，此傳感器的活動測頭直接與另一支座通過粘接或其它方式連接在一起；當所述的位移傳感器為非接觸式傳感器時，此傳感器的測量面直接對著支座的端面；所述支座及輔助支座通過螺栓或其它方式分別固定到三個相同的夾具上，夾具通過螺栓連接與鋼軌連接在一起。
本實用新型與已有技術相比所具有的優點直接採用位移傳感器測量兩支座之間距離的變化，相對於現有的應變片方法不僅測量精度大大提高，同時測量裝置的安裝方便，機械故障率低；並能同時檢測車輛重量、超載、偏載和車輪擦傷，測量功能大大提高。


圖1鋼軌動態變形測量裝置的結構示意圖圖2鋼軌動態變形測量裝置的A向示意圖圖3鋼軌動態變形測量裝置使用非接觸式位移傳感器的實施例圖中1為鋼軌微小變形測量單元，2為信號處理單元，3為測杆，4為位移傳感器，5、6為支座，7為輔助支座，8為鋼軌，9為車輪，10為夾具。
以附圖為實施例對本實用新型作進一步說明本實用新型提供的鋼軌動態變形測量裝置的結構示意圖如
圖1所示。鋼軌動態變形測量裝置由鋼軌微小變形測量單元1以及信號處理單元2組成。所述的鋼軌微小變形測量單元1由測杆3、位移傳感器4和相對應的支座5、6、7組成；所述測杆3的一端與支座5通過螺紋或其它連接方式直接固定在一起，測杆3的另一端與傳感器4通過粘接或軸孔配合直接固定在一起，測杆3中部由一輔助支座7支撐；所述的輔助支座7可採用V形支座；當所述的位移傳感器4為接觸式傳感器時(
圖1)，此傳感器的活動測頭直接與支座6通過粘接或其它方式連接在一起；當所述的位移傳感器4為非接觸式傳感器時(圖2)，此傳感器的測量面直接對著支座6的端面；所述支座5、6及輔助支座7通過螺栓或其它方式分別固定到三個相同的夾具10上，夾具10通過螺栓連接與鋼軌8連接在一起。
所述的接觸式位移傳感器3採用差動電感傳感器，其測量軸線與鋼軌8縱向一致，位移傳感器直接測量車輪9通過時支座5與支座6之間距離的變化。接觸式傳感器還可採用光柵位移傳感器。
為避免兩個車輪同時壓在一個鋼軌微小變形測量單元上，鋼軌微小變形測量單元中兩支座(5、6)之間的距離應小於輪對的軸距。
本實用新型還可以有不同的實施方案，例如採用其它類型的非接觸式位移傳感器(如電渦流類型、電容類型等)代替電感傳感器之類的接觸式位移傳感器可得到同樣的效果，圖2為另一實施例，此時非接觸式位移傳感器4為渦流傳感器，渦流傳感器4的一端與測杆3的一端固定在一起，測杆3的另一端與一支座5固定在一起，測杆3的中部由一輔助支座7支撐，渦流位移傳感器4的測量面直接對著另一支座6的金屬測量面；支座與鋼軌的連接方式有多種形式，如通過粘接，或直接在鋼軌中性截面打孔連接。
本實用新型的測量原理簡述如下當列車車輛的某個車輪在鋼軌上滾動，其踏面滾過鋼軌微小變形測量單元1時，位移傳感器4直接測量兩支座5、6之間距離的微小變化。相比於無車輛通過時，此距離的變化與該通過車輪的承重量成比例，一節車輛的所有車輪通過後，信號處理單元2計算出該節車輛的重量及超載，通過在鋼軌8兩側安裝的鋼軌動態變形測量裝置，信號處理單元2可以得到該節車輛的偏載。
用於車輪擦傷測量時，則需要在鋼軌8兩側分別安裝兩套或兩套以上的鋼軌變形測量裝置，為完整地測量每個車輪整個踏面內的擦傷，兩套或兩套以上鋼軌變形測量單元1沿列車行駛方向測量的長度之和應大於或等於車輪踏面的周長。車輪9通過鋼軌微小變形測量單元1時，若車輪踏面不存在擦傷，整個踏面周長範圍內位移傳感器的輸出相對不變，反之若此車輪踏面存在擦傷，擦傷給鋼軌8帶來附加的應變，造成兩支座5、6之間相對距離的附加變化，位移傳感器3可直接準確地測量出此附加變化的大小，由信號處理單元2可定性得到車輪擦傷量的大小。與專利號96 2 16065.2、00 2 43380.X，設計名稱為「列車車輪踏面擦傷及磨損動態測量裝置」結合在一起，可作為該專利技術的一種輔助檢測技術，獲得測量擦傷的最佳效果；在使用「列車車輪踏面擦傷及磨損動態測量裝置」時，會有其它非車輪擦傷因素(如車輛上掉下的煤碴、車輪輪緣缺陷等)給平行四邊形機構帶來平移和振動，造成測量擦傷的誤報，而這些非擦傷因素不會給本實用新型中的鋼軌微小變形測量單元1帶來任何附加信號，利用這一點很容易將專利「列車車輪踏面擦傷及磨損動態測量裝置」存在的非擦傷因素造成測量誤報現象從測量結果中剔除，同時利用本專利技術可以得到車輛重量、超載、偏載，擴大了專利「列車車輪踏面擦傷及磨損動態測量裝置」的測量功能。
本裝置適用對現行所有類型列車車輛進行檢測，適應列車速度範圍0～120Km/h。
權利要求1.鋼軌動態變形測量裝置，它包括鋼軌微小變形測量單元(1)和信號處理單元(2)，其特徵是所述的鋼軌微小變形測量單元(1)由測杆(3)、位移傳感器(4)和相對應的支座(5、6、7)組成；所述測杆(3)的一端與支座(5)通過螺紋或其它連接方式直接固定在一起，測杆(3)的另一端與位移傳感器(4)通過粘接或軸孔配合直接固定在一起，測杆(3)中部由一輔助支座(7)支撐；所述支座(5、6)及輔助支座(7)通過螺栓或其它方式分別固定到三個相同的夾具(10)上，夾具(10)與鋼軌(8)連接；所述的位移傳感器(4)測量支座5、6之間的變化。
專利摘要一種鋼軌動態變形測量裝置，該裝置的鋼軌微小變形測量單元1由測杆3、位移傳感器4和相對應的支座5、6、7組成。測杆3的一端與支座5固定，另一端與傳感器4固定，中部由支座7支撐。當車輛通過測量單元1時，位移傳感器4直接測量兩支座5、6之間距離的微小變化，從而實現對車輛重量、超載、偏載及車輪踏面擦傷等參數的綜合測量，測量精度高，機械故障率低。
文檔編號B61K9/02GK2475641SQ0122494
公開日2002年2月6日 申請日期2001年6月4日 優先權日2001年6月4日
發明者馮其波 申請人:北方交通大學