专利名称：铁路钢轨应力测试方法
技术领域：
本发明涉及一种铁路钢轨应力测试方法，尤其是一种在铁路线路运用条件下在线的钢轨应力测试方法。
背景技术：
铁路钢轨应力的测试对于铁路运输生产有极其重大的意义，因为检测出钢轨的应力就很容易得知钢轨所受的外力，可用于测量长线无缝钢轨的温度力、锁定轨温等等，但是到目前为止，国内外均未能很好地解决这一测试难题。现有的测量方法如横向加力测量法、钢轨位移测量法、超声波测量法等，测量器具有TS-2型钢轨温度应力测试仪、长轨应力尺等。
中国实用新型专利91205496.4公开了一种长轨应力尺，通过测量由温度变化引起钢轨的轴向位移来间接测量钢轨的温度应力。这是一种手工操作的测量方式，难以实现自动化检测。
中国发明专利02104896.7公开了一种无缝线路钢轨温度力及锁定轨温的测试方法，该专利是一种在钢轨上施加水平作用力来测量钢轨由温度引起应力的测试方法，测试时需要中断行车，拆去钢轨扣件，测试对行车影响大，操作也不方便。
以上测量手段均有一个共同的缺点，就是每次测量都要做复杂的准备工作，将测量用具搬上铁路，有的测量方法需要封锁线路，而且只能做即时的检测，不能在线路运用状态下随时随地读取铁路钢轨的应力数据，更不能获得连续的应力变化过程；在钢轨外侧粘贴应变片的测量方法，由于钢轨所处恶劣的室外环境，很容易失效和剥落，难以作为常规测量方法使用。

发明内容
本发明的目的是针对现有测试方法的不足，提供一种能够随时随地连续测试铁路钢轨应力的方法，采用在被测钢轨中内置专用测力传感器的方法测量钢轨应力，可以随时随地连续测试和记录铁路钢轨的应力。既可以测量钢轨水平方向的钢轨温度力，也可以测量钢轨垂直方向车轮对钢轨的压力，为实现本发明的目的，所采用的技术方案包括以下步骤(a)在被测钢轨的轨腰部分用钻—扩—绞的方式加工一高精度孔。
(b)采用专用的内部装有应变片的测力传感器，传感器塞入部分外径与钢轨上所加工的孔公称尺寸一致，按过盈公差加工。
(c)用压配合的方式将测力传感器装配在钢轨已加工好的孔中，并按所测力方向不同，在安装时选择测力传感器的安装方向。
(d)用电阻应变仪作为测量和记录设备，与测力传感器相连。
(e)在被测钢轨不受力状态下做测力传感器的零应力标定。
(f)在铁路线路运用期间，连续测量和记录传感器的输出值即可获得被测钢轨的即时应力及其连续变化过程。
本发明在钢轨的被测部位将传感器安装好以后，与测试记录设备连接，可以长期、连续地测量被测钢轨的应力。安装时将传感器的测力方向定位于水平方向，可以测量铁路无缝线路钢轨的温度力，预防钢轨的涨轨或断轨事故发生。安装时将传感器的测力方向定位于垂直方向，可以测量列车通过时车轮对钢轨的压力，可以检测通过列车的超偏载和通过列车的轴数。


图1为在钢轨被测部位和传感器的装配图；图2为图1中沿A-A方向的剖视放大图，表示在测量钢轨水平方向应力时测力传感器的安装方向，用于测量铁路无缝线路钢轨的温度力；图3也是图1的剖视放大图，表示在测量钢轨垂直方向应力时测力传感器的安装方向，用于测量钢轨上通过列车的超偏载和通过列车的轴数。
具体实施例方式
下面结合附图详尽描述本发明的具体实施方式
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如图1所示在被测钢轨3的轨腰部分用钻—扩—绞的方式加工—高精度孔，其直径按铁路技规建议为20毫米。在孔内用压入的方法装配专用的测力传感器，传感器由传感器本体4和受力块2组成，在受力块2上贴有应变片1，为避免传感器与钢轨温度系数不同引起的误差，受力块2和传感器本体4用和被测钢轨3同样的材料制造，与传感器相连的测试记录设备是电阻应变仪。传感器在使用前，用拉力实验机做钢轨受不同应力与测力传感器输出关系的标定，得到传感器的测试系数K，传感器本体4塞入部分外径和受力块2外径与被测钢轨3上的孔径的公称尺寸一致，按过盈公差加工。测力传感器在被测钢轨3的轨腰部分安装好后，在钢轨不受力状态下做测力传感器的零应力标定，得到零应力值L0，按测试系数K和零应力值L0设置电阻应变仪。
以上工作完成以后，在钢轨的运用条件下用电阻应变仪就可以连续地测量和记录钢轨的即时应力及其变化过程。安装时将传感器的测力方向定位于水平方向，如图2所示，可以测量和记录铁路无缝线路钢轨温度力，预防钢轨的涨轨或断轨事故。安装时将传感器的测力方向定位于垂直方向，如图3所示，在有列车通过时可以测量和记录列车通过时车轮对钢轨的压力，用于检测列车的超偏载和通过列车的轴数。本发明可以随时随地、连续地测量和记录钢轨的即时应力和应力变化过程，如果再配置数据传输系统和计算机及相应软件则可以构成铁路钢轨应力自动检测网络系统，有关部门可以通过计算机随时监测其管辖内线路的钢轨受力情况，真正实现铁路钢轨应力检测的自动化、网络化。
权利要求
1.一种铁路钢轨应力测试方法，其特征在于采用在被测钢轨中内置专用测力传感器的方法测量钢轨的应力，该方法包括以下步骤(a)在被测试的钢轨轨腰中部加工一孔；(b)在孔内装入专用测力传感器；(c)测力传感器与作为测试记录设备的电阻应变仪相连接；(d)在钢轨不受力状态下做测力传感器的零应力标定；(e)在铁路线路运用期间，连续测量和记录传感器的输出值即可获得被测钢轨的即时应力及其连续变化过程。
2.根据权力要求1所述的专用测力传感器，由传感器本体(4)和受力块(2)组成，在受力块(2)上贴有应变片(1)。
3.根据权力要求1所述的专用测力传感器，传感器本体(4)和受力块(2)的制造材料与被测钢轨(3)的制造材料相同。
全文摘要
本发明公开了一种铁路钢轨应力测试方法，该方法采用在被测钢轨中内置专用测力传感器的方法测量钢轨应力，专用测力传感器由传感器本体4和受力块2组成，在受力块2上贴有应变片3。在被测钢轨3的轨腰中部钻孔，装入测力传感器，传感器与作为测量和记录设备的电阻应变仪相联，在钢轨不受力的条件下，标定传感器的零应力值。在钢轨运用条件下连续测量和记录传感器的输出值，即可获得被测钢轨即时应力及其变化过程。
文档编号G01L1/22GK1619269SQ20031011338
公开日2005年5月25日 申请日期2003年11月18日 优先权日2003年11月18日
发明者吴良善, 周越 申请人:吴良善, 周越