专利名称：铁道轨距水平电子测量仪的制作方法
技术领域：
本发明是一种铁道轨距水平电子测量仪，特别是涉及一种适用于在铁轨上行进的同时，进行自动测量、显示轨间距离以及两铁轨水平高度差的测量显示装置。
目前，在铁道路检工作中常用道尺对轨距和铁轨水平进行测量。例如中国专利85201947提出了一种由刻度标尺和水准泡组成的“自动测超高道尺”，该道尺要求操作人员逐点屈身把其放在铁轨上，通过标尺的刻度读出铁轨轨距值，并通过水准泡测量铁道线路的水平高度差值，由于这种道尺是一种手工操作的测量读数装置，因此它具有测量精度低、劳动强度大和工作效率低的缺点。
本实用新型的目的是为了克服上述缺点，而提出一种精度高、检测速度快、劳动强度低和易于推广使用的自动测量并显示轨间距离及铁轨水平高度差的测量仪器。
本实用新型的技术方案是通过采用弹力封闭测距装置、水平传感器、数显报警电箱、电源、固定端、横梁和快速脱轨装置。其工作原理如图1所示。固定端与弹力封闭测距装置中的弹力封闭端通过横梁连结起来组成测量车体，横梁的上端固定安装着水平传感器，下端安装着弹力封闭测距装置，该测距装置包括单点支承端，弹力封闭端和位移传感器。水平传感器和位移传感器与数显示报警电箱相连，该电箱的动力由电源提供。快速脱轨装置位于横梁的中央并与弹力封闭端相连。测量时，把本测量仪通过快速脱轨装置提起置于铁轨上，在铁轨上行进时，弹力封闭端随铁轨间距的不等而左右移动，这就使位移传感器产生一个随轨距变化的电信号，经过数显报警电箱显示出与标准轨距的差值。当铁轨发生水平高度差时，水平传感器产生一相应的电信号，该信号经过数显报警电箱显示出水平高度差实际值。本测量仪设有报警装置，如果发生轨距水平超差，可随时发出鸣响声。当需要离开轨道时，只要通过快速脱轨装置，便可使本测量仪在3秒钟内快速脱离轨道。为使操作过程安全可靠，本测量仪还配备有绝缘装置。
本实用新型实现了轨距和水平的自动测量和显示，特别是它在推行中即可直接测量、连续显示，从而大大减轻了操作人员劳动强度，提高了测量精度和工作效率。本测量仪可随时装轨与脱轨，因此它具有操作方便灵活、上下铁轨速度快的特点。本测量仪还具有体积小、重量轻、造价低廉等优点。该测量仪为定期及随时检修铁路，保证铁路安全运输提供了一种易于推广使用的检测仪器。
以下是本实用新型的
图1铁道轨距水平电子测量仪工作原理图。
图2铁道轨距水平电子测量仪一种实施方案总体图。
图3弹力封闭测距装置和单点支承端结构图。
图4水平传感器结构图。
图5差动变压器线圈绕制示意图。
图6振荡、整流电路图。
图7精密轴系结构图。
图8测距放大报警电路图。
图9水平放大报警电路图。
图10快速脱轨装置结构图。
以下结合实施例对本实用新型作详细描述本实施例如图2所示，它由铁轨〔1〕、水平滚轮架〔2〕、水平滚轮对〔3〕、侧向滚轮对〔4〕、侧向滚轮架〔5〕、数显报警电箱〔6〕、推手〔7〕、快速脱轨装置〔8〕、水平传感器〔9〕、电源〔10〕、单点支承端〔11〕、弹力封闭端〔12〕、位移传感器〔13〕和横梁〔14〕组成。其中水平滚轮架〔2〕、侧向滚轮架〔5〕、单点支承端〔11〕和横梁〔14〕组成车体，该车体采用铝合金材料。水平滚轮架〔2〕和侧向滚轮架〔5〕分别安装着水平滚轮对〔3〕和侧向滚轮对〔4〕，它们组成固定端，固定端的水平滚轮架〔2〕和侧向滚轮架〔5〕与横梁〔14〕经铆接和螺钉连接构成一个丁字型车架。该测量仪在铁道上的水平定位由水平滚轮对〔3〕和单点支承端〔11〕中的滚轮〔17〕三点呈三角形支撑在铁轨〔1〕上。侧向定位由侧向滚轮对〔5〕和弹力封闭端〔12〕中的弹力封闭轮〔18〕三点呈三角形，靠弹力自封闭定位在两铁轨〔1〕之间。由于弹力封闭轮〔18〕所产生的封闭力，通过侧向滚轮对〔5〕两轮连线的中点。因此，该测量仪可稳定的定位在铁轨〔1〕之间。位移传感器〔13〕固定装在横梁〔14〕下端，并与弹力封闭端〔12〕相连，单点支承端〔11〕安装在横梁〔14〕右端，水平传感器〔9〕固定安装在横梁〔14〕上方中间部位，它可以折装并通过螺钉固定在横梁〔14〕上。横梁〔14〕上还固定装有数显报警电箱〔6〕和快速脱轨装置〔8〕，该装置位于车体的重心部位。推手〔7〕可随时拨出拿下来和插入装上去。
单点支承端〔11〕、弹力封闭端〔12〕和位移传感器〔13〕组成弹力封闭测距装置，其结构如图3所示。单点支承端〔11〕由绝缘垫〔15〕、滚轮架〔16〕和滚轮〔17〕组成，滚轮〔17〕通过滚轮架〔16〕和绝缘垫〔15〕铆接在横梁〔14〕上。弹力封闭端〔12〕由弹力封闭轮〔18〕、弹力封闭轮架〔19〕、绝缘垫〔20〕、连结块〔21〕、滑杆〔22〕、弹簧〔23〕、滑座〔24〕和连结架〔25〕组成。位移传感器装在横梁下端，在其两端有同心孔，孔中穿过滑杆〔22〕，在滑杆〔22〕粗端与滑座〔24〕之间的滑杆〔22〕细端装有弹簧〔23〕，滑杆〔22〕的端头固定有连结块〔21〕，连结块〔21〕与绝缘垫〔20〕、弹力封闭轮架〔19〕固定连接，在弹力封闭轮架〔19〕内固定有弹力封闭轮〔18〕，连结架〔25〕把位移传感器〔13〕固定在横梁〔14〕下端，其测头与滑杆〔22〕相接，位移传感器〔13〕采用回弹式传感器。
另外，水平滚轮架〔2〕和侧向滚轮架〔5〕上装配有由绝缘垫〔15〕、〔20〕组成的绝缘组件。
水平传感器〔9〕的具体结构如图4所示，该传感器由差动变压器及其振荡、整流电路、精密轴系〔53〕、摆锤系统和阻尼系统组成。差动变压器包括初级线圈〔31〕、次级线圈〔27〕和矽钢片组〔52〕。矽钢片组〔52〕由山型铁芯和I型铁芯组成，线圈绕制如图5所示，初级线圈〔31〕绕在铁芯中间、次级线圈〔27〕和调零线圈各两个，它们分别绕在山型铁芯两边的铁芯上，左右两边的铁芯与I型铁芯留有一间隙，使摆叶〔28〕能在中间摆动，且不得接触。振荡整流电路如图7所示，其中振荡电路由三极管〔BG1〕〔BG2〕、二级管〔D1〕〔D2〕、电阻〔R1〕〔R2〕和电容〔C〕组成，其输出端〔A－A〕与初级线圈〔31〕相连。整流电路由二极管桥式电路〔D3〕〔D4〕、电阻〔R5－R7〕组成，次级线圈〔27〕的输出端〔B－B〕、〔B′－B′〕分别与两二极管桥式整流电路〔D3〕〔D4〕连接。精密轴系〔53〕具体结构如图7所示，它由微轴承〔36〕、固定螺帽〔37〕、固定螺母〔38〕、轴承座〔39〕、螺钉〔40〕、精密小轴〔41〕和固定板〔42〕组成。微轴承〔36〕装在轴承座〔39〕内，在轴承座〔39〕上固定有摆片〔32〕，在微轴承〔36〕的内孔穿入一个配合紧密的精密小轴〔41〕，该小轴〔41〕通过螺钉〔40〕固定在固定板〔42〕上，固定板〔42〕与差动变压器固定连接。摆锤系统由摆片〔32〕、横块〔33〕、摆叶支架〔54〕、摆叶〔28〕和重锤〔34〕组成。横块〔33〕一端与摆片〔32〕连接，另一端与摆叶支架〔54〕固定连接，摆叶支架〔54〕通过螺钉固定着摆叶〔28〕，摆叶〔28〕在山型铁芯与I型铁芯的间隙中。摆叶〔28〕、摆叶支架〔54〕、横块〔33〕、精密轴系〔53〕的对称面具有相同的结构。在横块〔33〕下端固定安装着重锤〔34〕，重锤〔34〕也就是阻尼系统中的阻尼筒〔34〕。阻尼系统由阻尼筒〔34〕隔片〔35〕、活塞〔30〕和活塞支架〔29〕组成。阻尼筒〔34〕中间有一隔片〔35〕，将其分为两个气室，两个活塞〔30〕安装在阻尼筒〔34〕内，并与筒壁保持有一定间隙，它们通过两活塞支架〔29〕与差动变压器固连。上述各部分组成的水平传感器〔9〕通过差动变压器与壳体〔26〕固定联接，并被封装在壳体内。
数显报警电箱〔6〕中包括测距放大报警电路和水平放大报警电路，它们分别如图8和图9所示。测距放大报警电路由运算放大电路、超差报警电路和液晶显示电路组成。由位移传感器〔13〕输出的电信号送给由电阻〔R11－R13〕及运算放大器〔IC11〕组成的放大电路进行放大。而后一路送给由电阻〔R9－R11〕、电容〔C1〕和液晶显示器〔ID〕组成的显示电路。另一路经开关〔K11〕送给运算放大器〔IC21－IC24〕组成的报警电路，运算放大器〔IC21－IC22〕组成信号选择比较电路，经K2分成两档，(＋6，－2或＋6，－4)。振荡电路〔IC23〕产生振荡信号使喇叭鸣响，运算放大器〔IC24〕是将比较信号进一步放大使报警音量增加。电阻〔R14－R18〕组成调零电路，电阻〔R9－R11〕组成放大倍数调整电路。由水平传感器〔9〕的输出端输出的电信号送给水平放大报警电路。该电路的组成与测距放大报警电路基本相同，只是在运算放大器〔IC12〕后面经开关〔K12〕后增加了一级运算放大，使信号增大后再进行比较报警。
快速脱轨装置〔8〕具体结构如图10所示，它由固定手柄〔43〕、滑动手柄〔44〕、拉杆〔45〕、可调螺套〔46〕、可调螺杆〔47〕、钢丝绳〔48〕、过滑轮〔49〕、滑轮〔50〕和滑轮支架〔51〕组成。固定手柄〔43〕位于本测量仪的重心位置，它安装在横梁〔14〕的上端。在固定手柄〔43〕内装有滑动手柄〔44〕，它可以在固定手柄内上下滑动。在滑动手柄〔44〕下端焊接着钢丝绳〔48〕，钢丝绳〔48〕通过横梁〔14〕上的孔，经滑轮〔50〕、过滑轮〔49〕与可调螺杆〔47〕固定联接在一起。可调螺杆〔47〕上拧有可调螺套〔46〕，可作长短调节，可调螺套〔46〕右侧拧有拉杆〔45〕，也可作长短调节。拉杆〔45〕连接到弹力封装端〔12〕的连结块〔21〕上，推手〔7〕安装在横梁〔14〕上。
此外，本实用新型的车体除采用铝合金材料外，还可以根据不同的测量精度要求，可以采用类似木制的、塑料的非金属材料，以及各种金属和合金材料。除本实施方案中采用的回弹式位移传感器外也可以采用浮动式位移传感器，但要将其侧头与弹力封闭滑杆可靠地连接在一起。水平高度差测量还可以采用陀螺仪、电感水平仪、液体摆以及挠性摆。本实用新型所用水平传感器〔9〕还可用于其它水平测量，例如炮兵用雷达车中雷达主轴相对大地垂直的自控测量。
本实用新型除适用于标准轨距的铁轨轨距和水平测量外，还可以通过改变车身长短，用于测量宽轨和窄轨，如火箭炮发射轨和矿山窄轨。
本实用新型的工作过程是首先用手握住快速脱轨装置〔8〕的固定手柄〔43〕，以四指提起滑动手柄〔44〕。通过固连的钢丝绳〔48〕，经滑轮〔50〕和过滑轮〔49〕拉动拉杆〔45〕作用于连结块〔21〕上，从而带动弹力封闭轮架〔19〕，弹力封闭轮〔18〕向内移动，这样便可把本测量仪放于铁轨上。然后安装推手〔7〕和水平传感器〔9〕，接好插头后打开数显报警电箱〔6〕的电源开关，先进行水平零位调整，而后手握推手〔7〕使本测量仪在轨道上行走。当轨距发生变化时，在弹簧〔23〕的作用下，弹力封闭轮〔18〕及其轮架〔19〕左右移动，通过连结块〔21〕和滑杆〔22〕，压缩或拉伸位移传感器〔13〕相应移动，从而产生一个电信号，经过数显报警电箱〔6〕放大，显示出与标准轨距之差值。如果发生轨距超差，数显报警电箱〔6〕中的报警电路处于工作状态，随时可发出鸣响声。当轨道发生水平高度差时，水平传感器〔9〕随本测量仪倾斜，但是由于精密轴系〔53〕的作用，使整个摆锤系统始终保持铅垂，由于双缸阻尼系统的空气阻尼作用，使摆锤迅速静止下来。这样相对原来摆锤位置发生了变化，从而使两摆叶〔28〕在差动变压器磁场中的位置发生了变化，当摆叶〔28〕在磁场中摆动时，切割了磁力线，使两端磁场的磁通量发生了等量相反的变化，因而导致一端磁通增加，另一端磁通减小，在磁通增加端的线圈中的感应电动势增加，而另一端相应减小，该电动势经整流得到一个差动电信号，该信号经数显报警电箱〔6〕放大、量化并显示出水平高度差实际值。当需要使本测量仪离开轨道时，同样用手握住快速脱轨装置〔8〕的固定手柄〔43〕，以四指提起滑动手柄〔44〕，通过钢丝绳〔48〕，经滑轮〔50〕、过滑轮〔49〕和拉动拉杆〔45〕作用于连结块〔21〕，从而带动弹力封闭轮架〔19〕、弹力封闭轮〔18〕向内移动，便可将本测量仪提起，脱离轨道。
权利要求1.一种铁道轨距水平电子测量仪，该测量仪包括固定端、横梁、活动端和绝缘装置；其特征是采用了弹力封闭测距装置、水平传感器、数显报警电箱、电源和快速脱轨装置。固定端与弹力封闭测距装置中的弹力封闭端通过横梁起结起来组成测量车体，横梁上端固定安装着水平传感器，下端安装着弹力封闭测距装置，水平传感器和弹力封闭测距装置中的位移传感器与数显报警电箱相连，该电箱与电源相连，快速脱轨装置位于横梁中央并与弹力封闭端相连。
2.根据权利要求1所述的铁道轨距水平电子测量仪，其特征是弹力封闭测距装置由单点支承端〔11〕、弹力封闭端〔12〕和位移传感器〔13〕组成。单点支承端〔11〕由绝缘垫〔15〕、滚轮架〔16〕和滚轮〔17〕组成。弹力封闭端〔12〕由弹力封闭轮〔18〕、弹力封闭轮架〔19〕、绝缘垫〔20〕、连结块〔21〕、滑杆〔22〕、弹簧〔23〕、滑座〔24〕和连结架〔25〕组成。位移传感器〔13〕采用回弹式传感器。单点支承端〔11〕安装在横梁〔14〕的右端，位移传感器〔13〕安装在横梁〔14〕的下端，并与弹力封闭端〔12〕相联。
3.根据权利要求1所述的铁道轨距水平电子测量仪，其特征是水平传感器〔9〕由差动变压器及其振荡整流电路、精密轴系、摆锤系统和阻尼系统组成。
4.根据权利要求1和3所述的铁道轨距水平电子测量仪，其特征是，差动变压器及其振荡整流电路。差动变压器包括初级线圈〔31〕、次级线圈〔27〕和山型铁芯和I型铁芯构成的矽钢片组〔52〕。初级线圈〔31〕绕在铁芯中间、次级线圈〔27〕和调零线圈各两个，它们分别绕在山型铁芯两边的铁芯上，左右两边的铁芯与I型铁芯留有一间隙，使摆叶〔28〕能在中间摆动，且不得接触。振荡整流电路由振荡电路和整流电路组成，振荡电路的输出端〔A－A〕与初级线圈〔31〕相连，次级线圈〔27〕的输出端〔B－B〕、〔B′－B′〕分别与两二极管桥式整流电路〔D3〕〔D4〕相连。
5.根据权利要求1和3所述的铁道轨距水平电子测量仪，其特征是，精密轴系〔53〕由微轴承〔36〕、固定螺帽〔37〕、固定螺母〔38〕、轴承座〔39〕、螺钉〔40〕、精密小轴〔41〕和固定板〔42〕组成。微轴承〔36〕装在轴承座〔39〕内，在轴承座〔39〕上固定有摆片〔32〕，在微轴承〔36〕的内孔穿入一个配合紧密的精密小轴〔41〕，该小轴〔41〕通过螺钉〔40〕固定在固定板〔42〕上，固定板〔42〕与差动变压器固定连接。
6.根据权利要求1和3所述的铁道轨距水平电子测量仪，其特征是摆锤系统由摆片〔32〕、横块〔33〕、摆叶支架〔54〕、摆叶〔28〕和重锤〔34〕组成。横块〔33〕一端与摆片〔32〕连接，另一端与摆叶支架〔54〕固定连接，摆叶支架〔54〕通过螺钉固定着摆叶〔28〕，摆叶〔28〕在山型铁芯与I型铁芯的间隙中。
7.根据权利要求1和3所述的铁道轨距水平电子测量仪，其特征是阻尼系统由阻尼筒〔34〕、隔片〔35〕、活塞〔30〕和活塞支架〔29〕组成，阻尼筒〔34〕中间有一隔片〔35〕，将其分为两个气室，两个活塞〔30〕安装在阻尼筒〔34〕内，并与筒壁保持有一定间隙，它们通过两活塞支架〔29〕与差动变压器固连。
8.根据权利要求1所述的铁道轨距水平电子测量仪，其特征是固定端由水平滚轮架〔2〕、水平滚轮对〔3〕、侧向滚轮架〔5〕和侧向滚轮对〔4〕组成，水平滚轮对〔3〕和侧向滚轮对〔4〕分别安装在水平滚轮架〔2〕和侧向轮架〔5〕上。
9.根据权利要求1所述的铁道轨距水平电子测量仪，其特征是数显报警电箱〔6〕中采用了测距放大报警电路和水平放大报警电路，测距放大报警电路与位移传感器〔13〕相连，水平放大报警电路与水平传感器〔9〕相连。
10.根据权利要求1所述的铁道轨距水平电子测量仪，其特征是，快速脱轨装置〔8〕由固定手柄〔43〕、滑动手柄〔44〕、拉杆〔45〕、可调螺套〔46〕、可调螺杆〔47〕、钢丝绳〔48〕、过滑轮〔49〕、滑轮〔50〕和滑轮支架〔51〕组成。固定手柄〔43〕安装在横梁〔14〕的上端，滑动手柄〔44〕装在固定手柄〔43〕内，钢丝绳〔48〕通过横梁〔14〕上的孔，经滑轮〔50〕、过滑轮〔49〕与可调螺杆〔47〕固定联接在一起。可调螺杆〔47〕上拧有可调螺套〔46〕，可作长短调节，可调螺套〔46〕右侧拧有拉杆〔45〕，也可作长短调节，拉杆〔45〕连接到弹力封闭端〔12〕的连结块〔21〕上，推手〔7〕安装在横梁〔14〕上。
专利摘要一种铁道轨距水平电子测量仪，它特别适用于在铁轨上行进的同时自动测量轨间距离以及铁轨水平高度差并通过数字显示出来。本测量仪采用了弹力封闭测距装置、水平传感器、数显报警电箱和快速脱轨装置。它是一种精度高，检测速度快，操作方便灵活，体积小，重量轻，造价低的测量仪器。本测量仪为定期及随时检修铁路提供了一种易于推广使用的电子测量仪。
文档编号G01B7/14GK2031913SQ8820913
公开日1989年2月1日 申请日期1988年8月5日 优先权日1988年8月5日
发明者邓培光, 于凌志, 冯伟利, 程涵, 翟宁阜, 贺燕 申请人:航天部第一计量测试研究所, 济南铁路局科学技术研究所