专利名称：钢轨动态变形测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种列车车辆故障自动检测装置，特别适用于在列车运动中，通过检测钢轨的动态变形来实现对列车车辆的重量、超载、偏载及车轮踏面擦伤等参数的综合测量。
列车车辆重量及其相关的车辆超载、偏载是关系列车运行安全的重要参数之一；列车车轮在运行过程中由于制动以及车轮与钢轨面在转弯时的相对滑动等因素造成的踏面擦伤或剥离，使得踏面滚动圆呈弦缺状(偏平)，给列车在行进中带来额外的冲击振动，影响列车与轨道设施的安全与使用寿命。对车辆的超载、偏载及车轮擦伤，各国铁路部门都有严格的控制标准，如何在列车运行过程中准确测量这些参数，是国内外铁路科技工作者普遍关心但又未能很好解决的技术难题。目前国内外尚无能同时测量车辆重量、超载、偏载和车轮擦伤的方法和手段，但有采用应变片方法分别测量车辆重量、超载、偏载或擦伤。该方法主要原理是在钢轨的中性截面上粘贴上应变片，通过测量钢轨变形来检测车辆重量、超载、偏载[国内外机车车辆称重技术发展状态与对策，杜润祥，铁道车辆，1998年第3期]；或通过测量车轮踏面擦伤给钢轨造成的附加变形来检测车轮擦伤[卢汝钧(译文)，车轮擦伤检测系统，广铁科技，1994，(2)28]。应变片方法的主要缺点在于钢轨上粘贴的应变片容易脱落，故障率高，且应变片反映的是钢轨的局部应变，测量精度受到了限制。
本实用新型的目的有提供测量钢轨动态变形装置，通过检测钢轨的动态变形实现对车辆重量、超载、偏载及车轮踏面擦伤等参数的综合测量，且测量精度高，测量装置的机械故障率低，测量时列车的运行速度不受限制；作为专利号96 2 16065.2、00 243380.X，设计名称为“列车车轮踏面擦伤及磨损动态测量装置”的一种辅助测量装置，进一步提高这种专利技术预报擦伤的准确率和扩大其测量功能。
本实用新型的目的是这样实现的钢轨动态变形测量装置由钢轨微小变形测量单元和信号处理单元组成。所述的钢轨微小变形测量单元由测杆、位移传感器和相对应的支座组成；所述测杆的一端与一支座通过螺纹或其它连接方式直接固定在一起，测杆的另一端与传感器通过粘接或轴孔配合直接固定在一起，测杆中部由一辅助支座支撑；所述的辅助支座可采用V形支座；当所述的位移传感器为接触式传感器时，此传感器的活动测头直接与另一支座通过粘接或其它方式连接在一起；当所述的位移传感器为非接触式传感器时，此传感器的测量面直接对着支座的端面；所述支座及辅助支座通过螺栓或其它方式分别固定到三个相同的夹具上，夹具通过螺栓连接与钢轨连接在一起。
本实用新型与已有技术相比所具有的优点直接采用位移传感器测量两支座之间距离的变化，相对于现有的应变片方法不仅测量精度大大提高，同时测量装置的安装方便，机械故障率低；并能同时检测车辆重量、超载、偏载和车轮擦伤，测量功能大大提高。
图1钢轨动态变形测量装置的结构示意图图2钢轨动态变形测量装置的A向示意图图3钢轨动态变形测量装置使用非接触式位移传感器的实施例图中1为钢轨微小变形测量单元，2为信号处理单元，3为测杆，4为位移传感器，5、6为支座，7为辅助支座，8为钢轨，9为车轮，10为夹具。
以附图为实施例对本实用新型作进一步说明本实用新型提供的钢轨动态变形测量装置的结构示意图如
图1所示。钢轨动态变形测量装置由钢轨微小变形测量单元1以及信号处理单元2组成。所述的钢轨微小变形测量单元1由测杆3、位移传感器4和相对应的支座5、6、7组成；所述测杆3的一端与支座5通过螺纹或其它连接方式直接固定在一起，测杆3的另一端与传感器4通过粘接或轴孔配合直接固定在一起，测杆3中部由一辅助支座7支撑；所述的辅助支座7可采用V形支座；当所述的位移传感器4为接触式传感器时(
图1)，此传感器的活动测头直接与支座6通过粘接或其它方式连接在一起；当所述的位移传感器4为非接触式传感器时(图2)，此传感器的测量面直接对着支座6的端面；所述支座5、6及辅助支座7通过螺栓或其它方式分别固定到三个相同的夹具10上，夹具10通过螺栓连接与钢轨8连接在一起。
所述的接触式位移传感器3采用差动电感传感器，其测量轴线与钢轨8纵向一致，位移传感器直接测量车轮9通过时支座5与支座6之间距离的变化。接触式传感器还可采用光栅位移传感器。
为避免两个车轮同时压在一个钢轨微小变形测量单元上，钢轨微小变形测量单元中两支座(5、6)之间的距离应小于轮对的轴距。
本实用新型还可以有不同的实施方案，例如采用其它类型的非接触式位移传感器(如电涡流类型、电容类型等)代替电感传感器之类的接触式位移传感器可得到同样的效果，图2为另一实施例，此时非接触式位移传感器4为涡流传感器，涡流传感器4的一端与测杆3的一端固定在一起，测杆3的另一端与一支座5固定在一起，测杆3的中部由一辅助支座7支撑，涡流位移传感器4的测量面直接对着另一支座6的金属测量面；支座与钢轨的连接方式有多种形式，如通过粘接，或直接在钢轨中性截面打孔连接。
本实用新型的测量原理简述如下当列车车辆的某个车轮在钢轨上滚动，其踏面滚过钢轨微小变形测量单元1时，位移传感器4直接测量两支座5、6之间距离的微小变化。相比于无车辆通过时，此距离的变化与该通过车轮的承重量成比例，一节车辆的所有车轮通过后，信号处理单元2计算出该节车辆的重量及超载，通过在钢轨8两侧安装的钢轨动态变形测量装置，信号处理单元2可以得到该节车辆的偏载。
用于车轮擦伤测量时，则需要在钢轨8两侧分别安装两套或两套以上的钢轨变形测量装置，为完整地测量每个车轮整个踏面内的擦伤，两套或两套以上钢轨变形测量单元1沿列车行驶方向测量的长度之和应大于或等于车轮踏面的周长。车轮9通过钢轨微小变形测量单元1时，若车轮踏面不存在擦伤，整个踏面周长范围内位移传感器的输出相对不变，反之若此车轮踏面存在擦伤，擦伤给钢轨8带来附加的应变，造成两支座5、6之间相对距离的附加变化，位移传感器3可直接准确地测量出此附加变化的大小，由信号处理单元2可定性得到车轮擦伤量的大小。与专利号96 2 16065.2、00 2 43380.X，设计名称为“列车车轮踏面擦伤及磨损动态测量装置”结合在一起，可作为该专利技术的一种辅助检测技术，获得测量擦伤的最佳效果；在使用“列车车轮踏面擦伤及磨损动态测量装置”时，会有其它非车轮擦伤因素(如车辆上掉下的煤碴、车轮轮缘缺陷等)给平行四边形机构带来平移和振动，造成测量擦伤的误报，而这些非擦伤因素不会给本实用新型中的钢轨微小变形测量单元1带来任何附加信号，利用这一点很容易将专利“列车车轮踏面擦伤及磨损动态测量装置”存在的非擦伤因素造成测量误报现象从测量结果中剔除，同时利用本专利技术可以得到车辆重量、超载、偏载，扩大了专利“列车车轮踏面擦伤及磨损动态测量装置”的测量功能。
本装置适用对现行所有类型列车车辆进行检测，适应列车速度范围0～120Km/h。
权利要求1.钢轨动态变形测量装置，它包括钢轨微小变形测量单元(1)和信号处理单元(2)，其特征是所述的钢轨微小变形测量单元(1)由测杆(3)、位移传感器(4)和相对应的支座(5、6、7)组成；所述测杆(3)的一端与支座(5)通过螺纹或其它连接方式直接固定在一起，测杆(3)的另一端与位移传感器(4)通过粘接或轴孔配合直接固定在一起，测杆(3)中部由一辅助支座(7)支撑；所述支座(5、6)及辅助支座(7)通过螺栓或其它方式分别固定到三个相同的夹具(10)上，夹具(10)与钢轨(8)连接；所述的位移传感器(4)测量支座5、6之间的变化。
专利摘要一种钢轨动态变形测量装置，该装置的钢轨微小变形测量单元1由测杆3、位移传感器4和相对应的支座5、6、7组成。测杆3的一端与支座5固定，另一端与传感器4固定，中部由支座7支撑。当车辆通过测量单元1时，位移传感器4直接测量两支座5、6之间距离的微小变化，从而实现对车辆重量、超载、偏载及车轮踏面擦伤等参数的综合测量，测量精度高，机械故障率低。
文档编号B61K9/02GK2475641SQ0122494
公开日2002年2月6日 申请日期2001年6月4日 优先权日2001年6月4日
发明者冯其波 申请人:北方交通大学