一种自动过分相磁感应器装置及其安装工艺的制作方法

本发明涉及轨道交通工程技术领域，特别是一种自动过分相磁感应器装置及其安装工艺。

背景技术：

自动过分相磁感应器装置是保证电气化铁路列车运行安全的一项重要装置。在电气化铁路上平均每20公里-30公里就有一处分相点，机车及动车通过感应地面定位信号确定机车与分相点的相对位置。在每一处分相点设置4套磁感应器自动过分相装置，4套磁感应器自动过分相装置分别给运行的机车及动车提供定位信号、预告信号、强迫信号、恢复信号以保证电力机车及动车自动过分相的安全和可靠。图1为每处分相点的4套磁感应器自动过分相装置分布图示。

图2为现有的地面磁感应装置组装结构示意图，目前，在一般的有砟轨道路段，地面磁感应器是安装嵌入轨枕中，嵌入轨枕中的地面磁感应器是采用粘接钕铁硼方式，需要一种特种轨枕，在轨枕的一端按规定尺寸需要开孔、开槽增加异形刚性支撑件，并且与轨枕内部钢筋焊接在一起。磁感应器本体采用贯穿的钢柱在轨底焊接固定，再灌注入硫磺砂浆把磁钢本体与枕体粘接形成了磁轨枕。特殊轨枕加永磁体组成了自动过分相装置。

以上技术出自专利名称为“轨枕预埋式地面磁感应装置”的实用新型专利，专利号为：zl032263252，专利申请日为:2003年5月21日，专利权人为：广州铁路(集团)公司科学技术研究所，授权公告日为：2004年6月2日；以及专利名称为“地面磁感应轨枕”的实用新型专利，专利号为：zl2009201692752，专利申请日为2009年5月21日，专利权人为：成都星科创光电子技术有限公司，授权公告日为：2010年5月26日。

现有的磁感应器本身体积大，重量重，耗材多，因此才能达到其技术指标，还需要加工特制轨枕。然而铁道线路上的轨枕种类重多，达十几种(如iiia、iiic、iiiqc等等)，不是单一的，抽换线路上的轨枕，必须匹配现有线路上的轨枕；抽换线路上的轨枕费时、费工、费力，还会影响线路的质量，安装运输非常不方便；嵌入轨枕中的地面磁感应器体积大、重量重，不可拆卸，为整体式。

现有地面磁感应器要达到标准的性能指标，需要较大的体积：长240mm×宽150mm×高90mm；较多的永磁稀土；特制的各种各样的一体化专用轨枕；需在已有的线路上抽换，费时、费力影响线路质量；整体质量≥400kg，体积大，不利于运输。如果运输到国外，更加困难。因此，随着我国高铁的发展，并且走向世界，迫切地需要一种对现有产品的改进。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种自动过分相磁感应器装置及其安装工艺，在满足车载分相技术指标下，采用分体式安装形式，磁感应器体积小，重量轻、安装方便。采用先进的磁路设计，灌封，采用整体充磁技术，防水、防潮，结构新颖，不需要再配专用的特制轨枕，在线可安装，不需要抽换现有轨枕，所用的稀土材料仅是原有的50％。方便运输、安装、施工大大减轻了人力、物力及财力，极大的降低了成本。不仅为我国铁路建设提供了新的技术，而且为中国的高铁走向国际也提供了方便。

本发明采用的技术方案是：

一种自动过分相磁感应器装置，包括不锈钢防护罩、磁感应器、钢板和紧固件；所述钢板由紧固件固接于轨枕的顶部，所述不锈钢防护罩固接于钢板的顶部，所述不锈钢防护罩的呈“凸”字型，且其底部完全开口，所述钢板内嵌于不锈钢防护罩底部两侧的台阶处配合安装，所述台阶的顶部两侧和钢板上开设有相对应的铆钉孔，所述不锈钢防护罩和钢板使用不锈钢铆钉固接，所述台阶的顶部中心和钢板上开设有与紧固件配合的腰圆孔，所述磁感应器设于不锈钢防护罩内，且磁感应器与不锈钢防护罩、钢板之间的空隙内灌胶密封。

优选地，所述磁感应器为高性能的钕铁硼磁钢组成的阵列磁组，且以不锈钢防护罩的顶面中心点为圆心，在大于等于300mm为半径的半球面的空中磁场强度不低于40高斯；以不锈钢防护罩的顶面中心点为圆心，在大于等于270mm为半径的半球面的空中磁场强度不低于55高斯；以不锈钢防护罩的顶面中心点为圆心，在大于等于120mm为半径的半球面的空中磁场强度不低于350高斯；最大磁能积bh≥230kj/m³，剩余磁感应强度br≥1.1t，磁感应强度br衰减度＜5‰/年。

优选地，所述紧固件为膨胀螺栓或化学锚栓。

优选地，所述磁感应器的长宽高尺寸大于120mm×150mm×40mm，所述不锈钢防护罩的的长宽高尺寸小于130mm×160mm×50mm，所述不锈钢防护罩的厚度为3mm，所述钢板的厚度10mm；所述不锈钢防护罩为304不锈钢；所述不锈钢防护罩的抗压强度大于800mpa。

一种如上所述的自动过分相磁感应器装置的安装工艺，包括如下步骤：

a、在选定的轨枕的顶部端面上开与钢板上的腰圆孔对应的孔；

b、将紧固件依次穿入不锈钢防护罩的腰圆孔、钢板上的腰圆孔以及轨枕上开设的孔紧固安装不锈钢防护罩和钢板。

优选地，在步骤a中，开孔须避开轨枕端的钢筋，且孔在轨枕顶部端面沿轨枕长度方向的中轴线上，轨枕上开设的两个孔的直径为深度为130mm。

优选地，在步骤a中，轨枕上开设的两个孔之间的中点位置距离钢轨的中轴线距离为300mm

优选地，在步骤b中，紧固件为m16的膨胀螺栓或化学锚栓；其中，化学锚栓的埋深为125mm。

优选地，对阵列磁组灌胶密封后装入不锈钢防护罩内一次性整体充磁，充磁最大磁化电流为40000a，充磁台中的磁场强度≥52keo。

本发明的有益效果是：

1、在所限制的体积下，厚度不超过50mm的充磁方向，能保证分布在空间磁场的范围和强度，以满足机车自动过分相的定位信号、预告信号、强迫信号、恢复信号的要求。最大的节约了稀土的用量，极大的减少了成本，获得了客观的经济效益。

2、独立的磁感应器装置可以配对适应线路上任意混凝土轨枕，不需要抽换现有线路上的专用轨枕，极大减轻了铁路部门工务供电的劳动强度无论对铁路建设上的安装，还是铁路后续的运维、管理都带来了较大的方便。

3、采用本发明不需要将每一根重达几百公斤的专用轨枕送往国外(如埃塞俄比亚)，只需将独立的重约6kg的磁感应装置运出，从而减轻了物流的成本；混凝土轨枕一般25年生命周期，而独立的磁感应器一般12年左右生命周期，采用独立的磁感应器装置拆卸方便，可拆卸的、独立的磁感应器装置不仅可用于国铁线路路上，而且也可方便用于地铁线路上，满足机车自动过分相功能的要求。

4、不仅适用于我国现有的无砟轨道(350km/h时速)，也适用于有砟轨道(250km/h时速)；而且更适合于我国领先世界的时速350km/h的聚氨酯固化道床的有砟轨道，防飞溅道砟固化技术，对道床表面进行了喷胶固化，安装方法不需要刨道砟，方便拆卸，使用维护极其方便。

5、在有砟轨道(任何型号的轨枕)上安装，用化学锚栓或膨胀螺母固定，或外包轨枕或托架式，在轨枕端面不需要对轨枕开槽，这就是分体式安装的优点。

6、根据本发明安装工艺，磁感应器装置可以在线安装，无需抽换线路上的轨枕。

附图说明

图1为铁路每处分相点的4套磁感应器自动过分相装置分布示意图；

图2为现有的地面磁感应装置组装结构示意图；

图3为本发明实施例1中自动过分相磁感应器装置的组装结构示意图；

图4为本发明实施例1中不锈钢防护罩、磁感应器和钢板的装配正侧示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本发明实施例2中自动过分相磁感应器装置与钢轨的距离示意图；

附图标记：1、不锈钢防护罩，2、磁感应器，3、钢板，4、紧固件，5、轨枕，6、铆钉孔，7、腰圆孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1

如图3、图4、图5所示，一种自动过分相磁感应器装置，包括不锈钢防护罩1、磁感应器2、钢板3和紧固件4；所述钢板3由紧固件4固接于轨枕5的顶部，当然也可外包轨枕5或托架式安装，所述不锈钢防护罩1固接于钢板3的顶部，所述不锈钢防护罩1的呈“凸”字型，且其底部完全开口，所述钢板3内嵌于不锈钢防护罩1底部两侧的台阶处配合安装，所述台阶的顶部两侧和钢板3上开设有相对应的铆钉孔6，所述不锈钢防护罩1和钢板3使用不锈钢铆钉固接，所述台阶的顶部中心和钢板3上开设有与紧固件4配合的腰圆孔7，所述磁感应器2设于不锈钢防护罩1内，且磁感应器2与不锈钢防护罩1、钢板3之间的空隙内灌胶密封。

具体地，所述磁感应器2为高性能的钕铁硼磁钢组成的阵列磁组，且以不锈钢防护罩1的顶面中心点为圆心，在大于等于300mm为半径的半球面的空中磁场强度不低于40高斯；以不锈钢防护罩1的顶面中心点为圆心，在大于等于270mm为半径的半球面的空中磁场强度不低于55高斯；以不锈钢防护罩1的顶面中心点为圆心，在大于等于120mm为半径的半球面的空中磁场强度不低于350高斯；最大磁能积bh≥230kj/m³，剩余磁感应强度br≥1.1t，磁感应强度br衰减度＜5‰/年。

具体地，所述紧固件4为膨胀螺栓或化学锚栓。

具体地，所述磁感应器2的长宽高尺寸大于120mm×150mm×40mm，所述不锈钢防护罩1的的长宽高尺寸小于130mm×160mm×50mm，所述不锈钢防护罩1的厚度为3mm，所述钢板3的厚度10mm；所述不锈钢防护罩1为304不锈钢；所述不锈钢防护罩1的抗压强度大于800mpa。

实施例2

一种如实施例1所述的自动过分相磁感应器装置的安装工艺，包括如下步骤：

a、在选定的轨枕的顶部端面上开与钢板上的腰圆孔对应的孔；

b、将紧固件依次穿入不锈钢防护罩的腰圆孔、钢板上的腰圆孔以及轨枕上开设的孔紧固安装不锈钢防护罩和钢板。

具体地，在步骤a中，开孔须避开轨枕端的钢筋，且孔在轨枕顶部端面沿轨枕长度方向的中轴线上，轨枕上开设的两个孔的直径为深度为130mm。

具体地，在步骤a中，如图6所示,轨枕上开设的两个孔之间的中点位置距离钢轨的中轴线距离为300mm

具体地，在步骤b中，紧固件为m16的膨胀螺栓或化学锚栓；其中，化学锚栓的埋深为125mm。

具体地，对阵列磁组灌胶密封后装入不锈钢防护罩内一次性整体充磁，充磁最大磁化电流为40000a，充磁台中的磁场强度≥52keo。

本发明解决了在长120mm×宽150mm×高40mm×以一个整体的磁感应器为中心的高的方向识别半径≥300mm，所提供的空间磁场强度≥40gs(即0.004t)，识别半径≥270mm，所提供的空间磁场强度≥55gs；识别半径≥120mm，所提供的空间磁场强度≥358gs；且最大磁能积(bh)≥230kt/m3；剩余磁感应器强度br:≥1.1t；衰减度br:＜5‰/年；抗压强度：≥800mpa等问题。

采用两根m16的化学锚栓固定的磁感应器，在现有的混凝土轨枕端面中心适当的位置，开两个深130mm的孔(不含影响混凝土轨枕强度)，再不需要加工特制轨枕，在磁感应器中心距钢轨中心300mm处的线路上的任意轨枕端面上安装，安装在钢轨外侧，具有防振、防水、耐腐蚀、防脱落、防盗、耐紫外线辐射和抗电磁干扰能力，能适应各种恶劣环境，耐用和具有互换性和易维护性；并且对预应力混凝土轨枕的结构不受影响及可避免大机捣固的破坏。

磁钢装配在防护罩内，进行灌胶处理，具有防潮的功效。在规定的外型尺寸130mm×160mm×50mm中在50mm的充磁方向，为了达到分布在空中的磁场强度的梯度指标，采用一般的永磁铁是不能达到要求的，需要一种特殊的设计，本发明以铁磁材料为研究依据，选择一种高牌号的钕铁硼稀土材料，烧结钕铁硼磁性能优异，具有较高的剩磁矫顽力和能量密度。加工成不同形状的模块(方形、三角形、梯形)，设计出一种新颖的磁路。阵列磁组m1×m2×m3采用10mm厚的钢板底座，目的是将磁力线向磁场的正上方反射，以加强防护罩表面正上方空中磁场强度。

在线路上合适的地方选定的轨枕(任何轨枕yiif型、xii型、iizq-c型、iiia型、iiic、ⅲqc型、宽枕j82型及无砟轨道板)直接钻孔进行机械锚固安装。避开轨枕端的钢筋，在轨枕端面的中轴线上，根据钢板的腰圆位置开两个的孔，其深度为130mm，安装两根m16的化学锚栓埋深为125mm结构方便施工安装，不需要预留锚固件，也不需要生产轨枕时预留孔洞，m16化学锚栓的设计拉力为28.9kn(约2.9吨)，极限拉力达87kn(约8.7吨)。由2根化学锚栓固定一个约6kg重的磁感应装置，完全可保证安全、可靠。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。