专利名称：一种钢轨全应力测载装置的制作方法
技术领域：
本装置通过专利设计的传感器检测钢轨内部动态载荷下产生的剪、压二种应力，经过电子耦合测试计算出承受动态载荷的质量，属于一种大型动态在线检测电子衡器的新
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背景技术：
目前用于传统的不断轨钢轨上测量动态载荷的轨道衡、超偏载仪以及其他钢轨动态测重装置都是应用安装在钢轨轨腰的“螺栓嵌入式剪力传感”器结合安装在轨底的“板式 压力传感器”过衡产生的信号进行采集、放大，通过二次仪表显示被测物质重量。由于传统的钢轨测载设备(超偏载仪、轨道衡)必须在钢轨底部安装压力传感器，为使传感器受力均匀需要把20-30余根特制钢枕组装为一体钢性结构或建造钢筋水泥整体道床，这样造成建造成本高，施工维护困难，特别在繁忙铁路干线上安装和检修更换重力传感器需要申请施工天窗点，给设备安装、检修带来困难。(图I)

发明内容
实现钢轨全应力载荷测量的技术关键是应用本专利设计的“锁销式十字孔压力传感器”和“锁销式十字孔压力传感器”，上述二种传感器为内部均设有应力疏导十字孔的传感器，压力传感器在十字中心线上分别粘贴4片应变片、剪力传感器呈十字孔中心线45度角粘贴剪力鱼尾型应变片。“锁销式十字孔压力传感器”与“锁销式十字孔剪力传感器”外侧应用相应的锥度与钢轨轨腰的锥度孔对接安装，其结合力和密贴程度高并带有自锁功能。由于传感器设计了应力疏导十字孔结构，使传感器应力反应更加灵敏。(图2)全应力钢轨测载仪应用“锁销式十字孔压力传感器”与“锁销式十字孔剪力传感器”的匹配，实现了钢轨全应力载重检测。其原理是当车轮在钢轨上碾压时产生的动态载荷使使“锁销式十字孔剪力传感器”形变，形成动态“碗型”波形与随即与“锁销式十字孔压力传感器”产生的“驼峰型”波形合成方波，通过信号放大、A\D转换二次仪表显示为过衡重量。(图3)实施本专利可以节约传统钢轨测载仪的压力传感器安装平台30余万元(整体道床费用60万元)，给设备安装、维护带来极大便利，同时拓展了钢轨动态测载的应用领域和提闻了检测的准确性。


附图I传统超偏载仪特制钢枕整体结构图
附图2锁销式十字孔压力、剪力传感器结构示意图
附图3锁销式十字孔压力、剪力传感器动态载荷下产生的波形曲线截图
附图4传感器安装位置示意图
附图5锁销式十字孔压力、剪力传感器静态载荷检测示意图
具体实施例方式首先在钢轨上按照一定相同的距离(与轨枕轨距一致)打眼、攻丝。接下来安装压力、剪力传感器传感器的安装方式为单根钢轨上钢轨每个测区传感器安装位置为两侧各安置I个“锁销式十字孔剪力传感器”。中间安置I-N个“锁销式十字孔压力传感器”，测区越多、越长，钢轨测载仪准确度越高。这样2根钢轨即可测得左右装载的 总和以及偏载的状况。(图4)本专利在钢轨静态测载上的应用由于本专利“锁销式十字孔压力传感”具有精度高，反应灵敏的特点，用于钢轨静态测载有较大优势。在钢轨载重车辆固定轮距的每只车轮中心线位置二侧小于600毫米以内安装2只“锁销式十字孔式压力传感器”或“锁销式剪力传感器”，当被测车辆车辆在距离传感器该中心线位置小于300毫米内测量静态检测准确度可分别达到万分之二、万分之三。(图5)高速、弯道超偏载仪应用本专利可以加长测区(每个测区设置多个“自锁十字孔压力传感器”)，测区可从现在3-4个增加至6-8个甚至更多测区，这样通过传感器取样点增多，即使线路基础有少量变化，传感器受力此小彼大，利用取用平均值数据可以把误差借调过来以此来提高检测精确度。根据上述原理本专利可以在高速通过列车区段设置高速超偏载仪、在站场条件不允许的弯道上设置弯道超偏载仪，通过砝码车调试和标定可以达到超偏载仪检定规程的准确度。
权利要求
1.“一种钢轨全应力测载装置”关键技术是应用“锁销式十字孔压力传感器”与“锁销式十字孔剪力传感器”的匹配，实现了钢轨全应力测载装置检测功能。突破了传统超偏载仪、轨道衡在钢轨底部安装压力传感器的检测方法。技术特征体在于应用配套安装在钢轨轨腰上的“锁销式十字孔剪力传感器”和“锁销式十字孔压力传感器”的组合进行动态、静态载荷测量。(说明书附图4、附图5)。
2.根据权利要求I所述，本专利“锁销式十字孔压力传感器”的结构特征为在传感器内部的十字中心线上贴有4片应变片，在应变片二侧设有应力疏导孔，与轨腰结合部为带自锁功能锥度结构(说明书附图2)。
3.根据权利要求I所述，本专利“锁销式十字孔剪力传感器”的结构特征为在传感器内部的十字中心线呈十字线呈45度贴鱼尾状剪力应变片。在应变片电阻丝走向二侧可设有应力疏导孔(或在传感器外径呈应变片中心线45度角纵向设4条与轨腰锥度孔贴合的受力筋)，与轨腰结合部为带自锁功能锥度结构(说明书附图2)。
4.根据权利要求I内容，在钢轨上每个测区安装传感器方法的特征为两侧各安置I个“锁销式十字孔剪力传感器”，中间安置I-N个“锁销式十字孔压力传感器”，测区越多、越长，钢轨测载仪准确度越高。(说明书附图4)。
5.根据权利要求I内容，如果用传统“螺栓嵌入式剪力传感器”替代本专利“锁销式十字孔剪力传感器”与“锁销式十字孔压力传感器”匹配安装方法的特征与权利要求4的剪力传感器与压力传感器安装分布方法相同。
6.根据权利要求I内容，本专利传感器应用在静态钢轨测载领域其特征为在等同钢轨载重车辆固定轮距的每只车轮中心线位置二侧小于600毫米以内安装2只“锁销式十字孔式压力传感器”当被测车辆车辆在距离传感器该中心线位置小于300毫米内测量静态检测准确度可以从目前2只传统剪力传感器中间测得的万分之五的准确度提高到万分之二(指各车轮检测载荷的总和)(说明书附图5)。
7.根据权利要求I内容，本专利传感器应用在静态钢轨测载领域其特征为在等同钢轨载重车辆固定轮距的每只车轮中心线位置二侧小于600毫米以内安装2只“锁销式十字孔式剪力传感器”，当被测车辆车辆在距离传感器该中心线位置小于300毫米内测量静态检测准确度可以从目前2只传统剪力传感器中间测得的万分之五的准确度(指各车轮检测载荷的总和)(说明书附图5)。
全文摘要
本发明属于一种创新性大型动态在线检测电子衡器。本发明应用的钢轨“锁销式十字孔压力传感器”(附图)替代了传统安装在钢轨底部的压力传感器。“锁销式十字孔压力、剪力传感器”直接安装在钢轨轨腰上匹配使用，可节约传统安装在轨底压力传感器安装平台30余万元，同时给设备安装、维护带来极大便利。钢轨全应力载重检测的原理是当车轮在钢轨上碾压时产生的动态载荷使钢轨产生内应力，本发明的剪力传感器产生“碗型”波形，与本发明的压力传感器产生的“驼峰型”波形合成方波，通过信号放大、A\D转换二次仪表显示为过衡重量。本发明拓展了钢轨动态测载的范围，使钢轨高速、弯道测载成为可能。
文档编号G01G21/22GK102879068SQ201210083080
公开日2013年1月16日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者吴红龙 申请人:吴红龙