[發明專利]一種列車橫向輪軌力測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 202110292340.6
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112945436B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 方聰聰;周瑾;周偉;梁習鋒;魯寨軍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G08C17/02
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

1.一種列車橫向輪軌力測量裝置，應用于包括空心車軸的列車，其特征在于，包括：供電模塊、測量模塊和處理單元，所述供電模塊與所述測量模塊連接以對所述測量模塊供電，所述測量模塊和所述處理單元連接；

其中，所述測量模塊包括全橋應變電路、角位移傳感器、模數轉換器、以及控制器，所述全橋應變電路設置于待測列車的空心車軸內，所述全橋應變電路用于獲取所述待測列車的應變值，所述角位移傳感器的一端設置于所述空心車軸內，所述角位移傳感器的另一端設置于所述空心車軸的軸箱蓋上，所述角位移傳感器用于獲取所述待測列車的車軸相位，所述全橋應變電路的輸出端和所述角位移傳感器的輸出端均與模數轉換器的輸入端連接，所述模數轉換器的輸出端與所述控制器連接，所述控制器用于將所述應變值和所述車軸相位發送至所述處理單元，所述處理單元用于根據所述應變值和所述車軸相位確定所述待測列車的軌力值；

所述待測列車的軌力值的計算公式為：

式中，ε₀為應變幅值、k_a為求解擬合函數系數a_ε時的斜率值、k_d為求解擬合函數系數d_ε時的斜率值、b_a為求解擬合函數系數a_ε時的截距值、b_d為求解擬合函數系數d_ε時的截距值、b₀和c₀均為常數，K₀為應變值與輸出電壓的關系式系數，U₀為全橋應變電路的輸出電壓，θ為車軸相位；

其中，擬合函數滿足下式形式：

ε＝[a_ε·cos(b_ε·θ+c_ε)+d_ε]·ε₀

公式中ε為全橋應變電路中其中一個應變片輸出得到的應變，a_ε、b_ε、c_ε、d_ε均為擬合函數系數，ε₀為應變幅值，θ為車軸相位；

其中，參數a_ε、b_ε、c_ε、d_ε隨著橫向力的變化滿足以下關系：

式中，F為輪軌橫向力；

則有：

ε＝[(k_a*F+b_a)·cos(b₀·θ+c₀)+(k_d*F+b_d)]·ε₀；

由于，測量輸出電壓即得到某應變片處的應變值，公式如下：

ε＝K₀U₀；

據此得到待測列車的軌力值的上述計算公式。

2.根據權利要求1所述的列車橫向輪軌力測量裝置，其特征在于，所述全橋應變電路和所述模數轉換器之間還設有信號放大器，所述信號放大器的輸入端分別與所述全橋應變電路的輸出端和所述角位移傳感器的輸出端連接，所述信號放大器的輸出端與模數轉換器的輸入端連接。

3.根據權利要求1所述的列車橫向輪軌力測量裝置，其特征在于，所述供電模塊包括發電機、穩壓器以及全橋整流器，所述發電機的輸出端與所述穩壓器的輸入端連接，所述穩壓器的輸出端與所述全橋整流器的輸入端連接，所述全橋整流器的輸出端與所述供電模塊連接。

4.根據權利要求3所述的列車橫向輪軌力測量裝置，其特征在于，所述供電模塊還包括蓄電池，所述蓄電池的輸入端與所述全橋整流器的輸出端連接，所述蓄電池的輸出端與所述測量模塊連接。

5.根據權利要求3所述的列車橫向輪軌力測量裝置，其特征在于，還包括藍牙通訊器和接收天線，所述藍牙通訊器與所述控制器連接，所述接收天線與所述處理單元連接，所述藍牙通訊器和所述接收天線無線連接。