一种具备超偏载测量功能的轨道衡的制作方法

本发明属于称重设备技术领域，涉及到一种轨道衡，特别是一种具备超偏载测量功能的轨道衡。

背景技术：

长期以来，由于客观条件限制及经济利益驱使，铁路货车超载、偏载现象严重，造成车辆设备损伤，大大降低了车辆使用寿命，甚至危及行车安全，因为超载、偏载问题不能在装车现场及时发现，造成铁路运输成本增加。在车辆货物运输过程中由于货车的超载、偏载所造成的危害是重大的，不仅对车辆、线路、道岔的损害严重，而且极易造成车辆燃轴、切轴及车辆颠覆等重大事故。

近些年，各铁路局也都在安装cpz-100型超偏载检测设备，其多用于车站内，当各企业的货物到达车站时进行超偏载检测，发现不达标的车辆时需要将车辆牵引回企业重新装车，这个过程非常繁琐，其无法在车辆出厂时从源头上对车辆的超偏载情况进行检测，而且虽然cpz-100设备是专用于超偏载检测的设备，但是其设备及土建近200万的造价，非常高昂，如果作为源头检测设备，对各企业来说势必是个不小的负担。

现实情况是各工矿企业都有进出厂货物称量的轨道衡设备，其计量精度可达贸易结算的要求，如果能在既有轨道衡上增加超偏载检测功能，其不仅可节省成本，同时也能满足超偏载检测数据的要求，可以说是性价比最高的解决方案。超偏载检测的实质是，在车辆动态运行的状态下，准确地测出每个车轮的轮重。多年来，也有些国家在研制各种检测方法来实现对车辆超偏载的测量，但都不适合中国铁路，其中有些是设计原理不健全，太过理想化；有些是准确度太低、适应性差。

传统超偏载采用了二力合成的原理来实现对单个动态轮重的检测，其结构是以每两个压力传感器(实际上每个重力传感器既作测力传感元件用，同时又是一根轨枕的支撑座)为一组压力单元，再在这两个压力传感器各自外端的钢轨中性轴上安装剪力传感器，形成剪力与压力合成的测力单元，几个这样的测力单元联成一个加长的连续不断的测力区，当车轮行进到测力区时，压力传感器和剪力传感器将采集的信号传递到采集仪的放大器中进行放大、滤波、模数转换、接口等数据采集和信号处理后，送入计算机，经软件分析和对通过的车轮的各种数据的处理，并识别机车和货车车型等，计算出每个货车车轮的轮重，将每节车的各轮重加以比较和分析得出超偏载的各参数。但是，这种结构的超偏载设备复杂度高，设备造价昂贵。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术的缺陷，设计了一种具备超偏载测量功能的轨道衡，使轨道衡原整体转向架受力结构发生根本性的改变，采用软性连接梁结构，使轨道衡不仅具有称重功能，还具有超偏载检测功能，可以为用户节省设备投入成本，达到用户使用要求。

本发明所采取的具体技术方案是：一种具备超偏载测量功能的轨道衡，包括基座、在基座左右两侧对称设置的称重梁、以及固定在每个称重梁上方的台面轨，称重梁借助限位装置与基座连接，称重梁的前后两端与基座之间都设置有称重传感器，轨道衡还包括用来连接两个称重梁的横向连接梁，关键在于：所述的横向连接梁包括前连接梁和后连接梁，前连接梁和后连接梁结构相同且都是包括联接板、以及固定在联接板左右两端的端板，每个端板都与位于其外侧的称重梁固定连接，端板沿左右方向的厚度h为15-25mm。

在端板与联接板之间固定有筋板。

在联接板的前、后侧都分别设置有至少一个筋板，联接板前、后两侧的筋板沿联接板对称设置。

所述的端板是边长为195-205mm的正方形板，正方形板的每个拐角处都开设有安装孔。

所述的联接板是长方形板，联接板的长度方向沿左右方向设置，联接板的厚度为15-25mm。

所述的筋板是等腰直角三角形板，等腰直角三角形板的一个直角边与联接板紧密接触且固定连接、另一个直角边与端板紧密接触且固定连接，等腰直角三角形板沿竖直方向的厚度为15-25mm。

在基座的前后两端都分别设置有左右两个过渡桥，过渡桥的上端面与称重梁的上端面齐平。

所述的限位装置包括铰接在基座与称重梁之间的横向拉杆、以及铰接在基座与称重梁之间的纵向拉杆，横向拉杆的轴线沿左右方向设置，纵向拉杆的轴线沿前后方向设置，基座的前后两端都设置有横向拉杆，称重梁每端的横向连接梁都是位于该端的横向拉杆与纵向拉杆之间。

本发明的有益效果是：将原有轨道衡的横向连接梁进行重新设计，替换为一种不对车轮间相互作用力产生约束的非刚性横梁，使轨道衡原整体转向架的受力结构发生根本性的改变，从而使货车在称重时每个车轮受到的作用力都能够更好的作用在轨道衡的称重传感器上，数据处理装置根据称重传感器测得的数据可以精准计算出货车的偏载量，使轨道衡不仅具有称重功能，还具有超偏载检测功能，可以为用户节省设备投入成本，更好地满足用户的使用需求。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的左视图。

图4为本发明中前连接梁的结构示意图。

图5为图4的俯视图。

图6为图4的a-a向视图。

附图中，1代表基座，2代表称重梁，3代表台面轨，4代表称重传感器，5代表横向连接梁，5-1代表联接板，5-2代表端板，5-3代表筋板，6代表过渡桥，7代表横向拉杆，8代表纵向拉杆，9代表引线轨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细说明：

一、具体实施例

如图1至图6所示，一种具备超偏载测量功能的轨道衡，包括基座1、在基座1左右两侧对称设置的称重梁2、以及固定在每个称重梁2上方的台面轨3，称重梁2借助限位装置与基座1连接，称重梁2的前后两端与基座1之间都设置有称重传感器4。轨道衡还包括用来连接两个称重梁2的横向连接梁5，横向连接梁5包括前连接梁和后连接梁，前连接梁和后连接梁结构相同且都是包括联接板5-1、以及固定在联接板5-1左右两端的端板5-2，每个端板5-2都与位于其外侧的称重梁2固定连接，端板5-2沿左右方向的厚度h为15-25mm。现有横向连接梁5与称重梁2之间的连接件水平厚度为160mm，本发明只在称重梁2的前后两端分别设置前连接梁、后连接梁，而且端板5-2的厚度只有15-25mm，这就使得货车在称重时每个车轮受到的作用力都能够更好的作用在轨道衡的称重传感器4上，数据处理装置根据称重传感器4测得的数据可以精准计算出货车的偏载量。

作为对本发明的进一步改进，在端板5-2与联接板5-1之间固定有筋板5-3。利用筋板5-3可以使得端板5-2与联接板5-1之间的连接更加牢固可靠。

为了确保端板5-2与联接板5-1可靠连接，在联接板5-1的前、后侧都分别设置有至少一个筋板5-3，联接板5-1前、后两侧的筋板5-3沿联接板5-1对称设置。如图4、图5和图6所示，在联接板5-1的前、后侧都分别设置有两个筋板5-3，位于联接板5-1同一侧的两个筋板5-3沿竖直方向排列。筋板5-3是等腰直角三角形板，等腰直角三角形板的一个直角边与联接板5-1紧密接触且固定连接、另一个直角边与端板5-2紧密接触且固定连接，使得筋板5-3与端板5-2之间、筋板5-3与联接板5-1之间连接牢固可靠。为了确保联接板5-1与端板5-2可靠连接，同时避免等腰直角三角形板太厚而影响称重传感器4测量的灵敏度，将等腰直角三角形板沿竖直方向的厚度设置为15-25mm且优选为20mm。

作为对本发明的进一步改进，既要确保端板5-2与称重梁2具有足够大的接触面积，可靠连接，又要避免端板5-2与称重梁2之间接触面积太大而对称重传感器测量的灵敏度产生较大的影响，所以本发明中的端板5-2采用的是边长为195-205mm且优选为200mm的正方形板，正方形板沿竖直方向的高度为200mm，足够大的高度值能够充分限制称重梁2外倾力。正方形板的每个拐角处都开设有安装孔，预设安装孔，方便端板5-2与称重梁2之间的连接，拆装方便快捷，省时省力。

作为对本发明的进一步改进，联接板5-1是长方形板，联接板5-1的长度方向沿左右方向设置，既要将左右两侧的称重梁2可靠连接在一起，又要避免联接板5-1沿前后方向的厚度太大而对称重传感器测量的灵敏度产生较大的影响，所以本发明将联接板5-1沿前后方向的厚度设置为15-25mm且优选为20mm。

作为对本发明的进一步改进，在基座1的前后两端都分别设置有左右两个过渡桥6，过渡桥6的上端面与称重梁2的上端面齐平。过渡桥6可以为基础道床延伸过来的引线轨9提供支撑，使引线轨9与台面轨3处于同一水平面上，能够有效防止因基座1不均匀沉降而使引线轨9与台面轨3产生高度差，避免车轮对称重梁2和称重传感器4产生剧烈冲击，使货车能够平顺通过，从而提高称重传感器4的使用寿命和称量精度。

作为对本发明的进一步改进，限位装置包括铰接在基座1与称重梁2之间的横向拉杆7、以及铰接在基座1与称重梁2之间的纵向拉杆8，横向拉杆7的轴线沿左右方向设置，纵向拉杆8的轴线沿前后方向设置，基座1的前后两端都设置有横向拉杆7，称重梁2每端的横向连接梁5都是位于该端的横向拉杆7与纵向拉杆8之间。如图1所示，在基座1前后两端的中间位置设置有向上凸起的连接座，连接座的左右两侧都设置有横向拉杆7，横向拉杆7的一端借助轴线沿前后方向设置的第一铰接轴与连接座铰接，横向拉杆7的另一端借助轴线沿前后方向设置的第二铰接轴与称重梁2铰接，可以防止在行车过程中称重梁2产生横向位移。纵向拉杆8的一端借助轴线沿左右方向设置的第三铰接轴与基座1铰接，纵向拉杆8的另一端借助轴线沿左右方向设置的第四铰接轴与称重梁2铰接，使称重梁2的前后两端能够相对于基座1发生微小的位置变量，更有利于将车轮受到的作用力作用在称重传感器4上。

本发明在具体使用时，每个称重梁2前后两端的下方都设置有称重传感器4，位于同一个称重梁2下方的两个称重传感器4轴线之间的间距设置为3630mm。为了使作用力能够更好的作用在称重传感器4上，每个联接板5-1都应安装在称重梁2竖直方向的中间部位或偏离中间靠上部位，并尽量靠近称重梁2的端头，形成一个稳定的承载结构，防止两称重梁2不直时由于车轮踏面水平力作用而发生倾翻，保证每个称重传感器4与称重梁2自然接触，安装每个联接板5-1时应保证每个称重传感器4的安装平面在同一水平面上。称重传感器4和横向拉杆7都位于横向连接梁5外侧，纵向拉杆8位于横向连接梁5内侧，例如图1中，右侧的称重传感器4和横向拉杆7都位于该侧横向连接梁5右侧，纵向拉杆8位于横向连接梁5左侧。

货车的四个左车轮由前向后分别记为第一左轮、第二左轮、第三左轮、第四左轮，位于左侧称重梁2下方的两个称重传感器4分别为左前称重传感器、左后称重传感器，左前称重传感器用来测量第一左轮、第二左轮的承重，左后称重传感器用来测量第三左轮、第四左轮的承重；货车的四个右车轮由前向后分别记为第一右轮、第二右轮、第三右轮、第四右轮，位于右侧称重梁2下方的两个称重传感器4分别为右前称重传感器、右后称重传感器，右前称重传感器与左前称重传感器左右对称设置，右后称重传感器与左后称重传感器左右对称设置，右前称重传感器用来测量第一右轮、第二右轮的承重，右后称重传感器用来测量第三右轮、第四右轮的承重。称重传感器测量出的第一左轮、第二左轮、第三左轮、第四左轮的承重分别记为wz1、wz2、wz3、wz4；称重传感器测量出的第一右轮、第二右轮、第三右轮、第四右轮的承重分别记为wy1、wy2、wy3、wy4。在此基础上，称重传感器将测量得到的数据都发送给数据处理装置，数据处理装置根据收到的数据计算货车总重和偏载量，具体的计算方法如下所示：

前梁重wq＝第一左轮的承重wz1+第二左轮的承重wz2+第一右轮的承重wy1+第二右轮的承重wy2，即wq＝wz1+wz2+wy1+wy2；

后梁重wh＝第三左轮的承重wz3+第四左轮的承重wz4+第三右轮的承重wy3+第四右轮的承重wy4，即wh＝wz3+wz4+wy3+wy4；

前后偏载的偏重差△w＝前梁重wq-后梁重wh，即△w＝wq-wh；

货车总重w＝前梁重wq+后梁重wh，即w＝wq+wh；

设偏前连接梁的偏载率rq＝[wz1+wz2-(wy1+wy2)]/wq；

设偏后连接梁的偏载率rh＝[wz3+wz4-(wy3+wy4)]/wh。

二、实验验证

本发明的轨道衡应用于华北计量行承德站，用国家轨道衡计量站四节专用标准砝码车对本发明的轨道衡进行检定，标准砝码车重量分别为82190kg、49410kg、75240kg、65130kg，轨道衡的二十个称量值分别如下面的表1、表2所示：

表1第一组轨道衡的检定结果

表2第二组轨道衡的检定结果

由上面表1和表2中的数据可知，本发明的轨道衡称重结果满足jjg234-2012<<自动轨道衡>>检定规程，偏载数据满足jjg(铁道)129-2004检定规程。

对比例，用国家轨道衡计量站五节专用标准砝码车对承德钢铁厂内zgu-100-dg轨道衡进行检定，标准砝码车重量分别为82190kg、49410kg、75240kg、65130kg、22180kg，轨道衡的二十个称量值如下面的表3所示：

表3对比例轨道衡的检定结果

通过表1、表2和表3中最大值、最小值的对比可知，本发明轨道衡测得的数据更加接近标准值，所以准确度更高，而且对比例的轨道衡不具有测量偏载率的功能。

本发明将原有轨道衡的横向连接梁进行重新设计，替换为一种不对车轮间相互作用力产生约束的非刚性横梁，使轨道衡原整体转向架的受力结构发生根本性的改变，从而使货车在称重时每个车轮受到的作用力都能够更好的作用在轨道衡的称重传感器上，数据处理装置根据称重传感器的测力数据可以精准计算出货车的偏载量。使轨道衡不仅具有称重功能，还具有超偏载检测功能，可以为用户节省设备投入成本，更好地满足用户的使用需求。