[發明專利]一種鐵路超偏載系統及檢測方法

在審

• 申請號: 201810022513.0
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN107957285A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 劉曉兵;龐湘生;王志強;付建明;郭超
• 申請（專利權）人: 北京東方瑞威科技發展股份有限公司
• 主分類號: G01G19/04
• 分類號: G01G19/04
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司11508
• 代理人: 羅煥清

技術領域

本發明涉及鐵路超偏載檢測領域，特別涉及一種鐵路超偏載系統及檢測方法。

背景技術

鐵路超偏載檢測系統是一種用于鐵路運輸系統的計重安全保障設備。現有的鐵路超偏載檢測系統結合使用了板式傳感器和剪力傳感器,以板式傳感器作為計量計重的主要手段，以剪力傳感器作為計軸識別工具與計重輔助手段，完成對運行車輛的超載及偏載的測量。其中，板式傳感器和剪力傳感器都采用了應變片這一傳統的力學敏感元件, 將應變片附著于鋼制彈性載體上，再將其安裝在鐵路上。具體安裝時，參照圖1所示，圖1為一股鋼軌的示意圖，另一股與該股對稱，剪力傳感器21固定在鋼軌1的軌腰12上，板式傳感器22固定在特制鋼軌1的軌枕3上，具體的，在鋼軌1的中和軸鉆孔后，將剪力傳感器21安裝在孔內，兩條相鄰的軌枕的間距通常為600mm。在檢測過程中，車輛從進入檢測區域到離開檢測區域時，剪力傳感器和板式傳感器分別會輸出入圖2所示的剪力波形和壓力波形，將剪力波形和壓力波形合成后形成一個長度為1200mm的測量數據平臺區段。可以對運行車輛的每一車軸進行計重測量。為了保證對動態運行車輛的測量精度，需要在鋼軌上設置多個測量數據平臺區段。合成后的信號經過數據處理后，以軸計量或轉向架計量方式完成對車皮整車重量及超載、偏載程度的測量與判斷。這種測量方式可以達到國家軌道衡計量站的驗收標準及在70公里/小時車速以下的實用超偏載測量精度要求。

但是，采用這種測量方式有諸多缺點：首先，需要使用特制軌枕（混凝土枕或鋼枕），即，在鐵路上安裝這種超偏載檢測系統時，要用特制軌枕更換普通軌枕，現場施工量很大；其次，采用應變片制成的板式傳感器的成本較高；再次，安裝剪力傳感器時，必須在鋼軌軌腰上鉆孔，破壞了鋼軌的結構強度，降低了鋼軌的壽命周期，存在一定的安全隱患，而這是鐵路工務部門堅決反對的。

由于這種測量方式存在上述缺點，業界一直在尋找替代這種測量方式的新測量：現有技術之一是僅采用剪力傳感器來進行超偏載檢測。例如，美國羅杰斯公司提供的超偏載檢測系統，其采用應變片制作剪力傳感器，將剪力傳感器用膠粘接在或焊在15米長的鋼軌軌腰上；中國柯力公司也采用應變片來制作弧面剪力傳感器，將弧面剪力傳感器以一定間距固定在專用鋼軌的軌腰上。上述兩種方式避免了在鋼軌上鉆孔的弊端，去掉了特制軌枕和板式傳感器組合的施工方式，但是還存在以下弊端，其一，必須在現場更換預先加工組裝好的專用鋼軌，對現場軌枕間距要求很嚴，現場施工量仍然很大。其二，傳統的傳感器抗電磁干擾能力較弱，信號傳輸距離近，容易受雷擊效應擊穿。此外，美國羅杰斯公司的膠水特殊，成本高，焊接是滿焊對粘接面加工要求高，且膠粘的壽命周期有限；中國柯力公司采用氬弧焊來將弧面剪力傳感器焊接在軌腰上，但是施工現場的軌道電路國標中明確表示不允許用強電焊接。

另一現有技術是我公司公開號為CN105444853A的中國發明專利申請，該申請文件公開了一種采用鋼軌作為彈性體的光纖檢測裝置，其包括剪力檢測裝置和壓力檢測裝置，剪力檢測裝置通過在鋼軌軌腰的兩側分別固定設置光纖敏感元件；壓力檢測裝置通過板式彈性體固定設置光纖敏感元件，并把板式結構安放在鋼軌與軌枕之間，通過同時測量鋼軌的剪切力和壓力來來實現對鐵路超偏載的檢測。該申請文件采用光纖傳感器作為測量元件使測量的數據準確率以及抗電磁干擾能力較強。但是，這一方式仍需要更換特制枕木及板式傳感器，施工工程量很大。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種鐵路超偏載測量系統，根據感應元件的安裝位置和數量，起到對鐵路超偏載檢測的精度更高。

本發明的上述目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種鐵路超偏載檢測系統，包括鋼軌，在每兩個軌枕間的每一股鋼軌軌腰的兩側上都分別設置有兩個采樣點，每側的采樣點相對于鋼軌對稱設置，每一采樣點上傾斜固定設置有一個光纖敏感元件，且所述采樣點設置在鋼軌的中和軸上，每股鋼軌同側的兩個光纖敏感元件布局呈90°夾角。

通過采用上述技術方案，將光纖敏感元件設置在中和軸的采樣點上，使得鋼軌在受力變形時，光纖敏感元件的輸出為剪力波形，在鋼軌同一側的兩個光纖敏感元件呈90°夾角設置，保證在超偏載檢測時，兩個光纖敏感元件的剪力波形互補，以此形成整個檢測過程中可采集的數據范圍，保證了檢測的精確度，并且每側的采樣點相對于鋼軌對稱設置，以此克服列車蛇形運行產生的滾擺干擾。

進一步的，所述光纖敏感元件與鋼軌中和軸呈40~50°夾角。

通過采用上述技術方案，在夾角為40~50°可采集鋼軌受到的剪力。