專利名稱:在列車運行中測量反作用力，尤其是為考核鐵道線路狀態(tài)的方法和裝置的制作方法
本發(fā)明部分地關(guān)系到一種在列車運行中測量列車車箱反作用力的方法，這種方法適合于確定車箱的運行性能，尤其是為了考核鐵道線路的狀態(tài)。本發(fā)明還關(guān)系到為實現(xiàn)本發(fā)明的方法而使用的裝置，這種裝置可以安裝在一般普通的列車車箱上，并且使用這種裝置可以在不改變車箱運行性能的狀況下進行測量。
鐵道線路維護的主要目的是要建立一個安全行車的條件。另外的任務(wù)就在于提高行車速度，并在可能的范圍內(nèi)增加裝載能力，同時還要改善行車的舒適性。在鐵路維護過程中，鐵路道軌要經(jīng)常地進行檢查。
鐵路行車安全性，在某一種道軌和軸壓力下允許的行車速度以及行車的舒適性主要受到道軌狀況的影響。
在鋪設(shè)鐵路道軌以及在隨后的維護(在鐵路維護過程中)過程中，道軌的幾何性能通常是要進行檢查控制的，這就是要與理論數(shù)據(jù)進行對比來考核鐵路的質(zhì)量，并且在必要時還要采取一些糾正措施。
測量鐵路幾何性能的最常用的方法是所謂的“三點法”或“弦桿法”，在測量過程中，要沿鐵路長度方向的至少三個點上測量形成列車車箱軌道的彎度。根據(jù)測得的彎曲度(弦高)就可以計算出鐵路出鐵路的曲率，即可確定鐵路的平直度。通常，垂直方向和水平方向的彎曲度都要進行測量。
這種三點法或弦桿法的缺點是，在有些情況下，用這種辦法不能可靠地確定鐵路的平直度，比如當平直度的波長與兩個最遠的測量點之間的距離相同時或在與全數(shù)比值一致時就難以確定。
尤其是當鐵路變形具有周期性特點的時候，這是最為有害的現(xiàn)象，不過，通過安排不對稱的測量點，或者采取三個以上的測量點，這種現(xiàn)象也可能減輕。盡管沒有一個辦法是完善的，但它們在測量的時候都是相當復(fù)雜的，此外，還不可避免地要使用一些專門的測量車架。
通過采用一種稱作慣性測量的方法就可以完全消除“三點測量法”中的有害現(xiàn)象，這種慣性測量法在國際上的技術(shù)文獻中被叫做TR IM(即Track Recording Inertial Measurement，鐵路記錄慣性測量)方法。這一測量方法的實質(zhì)就是按照固定于地面的固定座標系統(tǒng)應(yīng)該實現(xiàn)的理論精確度來測量軌道的橫向和垂直方向的幾何形狀。采用安置在車箱上的測量裝置比如安裝在行駛的測量車架上的裝置實際上是不可能達到這種精確度的。不過，有可能得到差不多的測量結(jié)果，在這種方法中可以通過將車箱加速度二次積分的辦法模擬固定的座標系統(tǒng)，此時要有一定的限制條件。主要的限制是在二次積分的時候，但是要有一定的近似化，因為沒有必要去積分加速度的那些變化最慢的部分，這些部分是鐵路在地理上的特性。
在這種方式下可以得到一個具有某種特性的座標系統(tǒng)，它可以指示出鐵路軌跡中較大一些的變化，而幾何軌跡的一些較大的弧形就不考慮了。與此同時，上述的做標系統(tǒng)還很適合來表明鐵路的平直度。
在實際中應(yīng)用TR IM測量方法的時候，要用一個裝有彈簧的慣性重量，并且鐵路的幾何尺寸要與這一慣性重量有關(guān)。采用這種方式，可以用這一慣性重量來完成一部分積分，同時可以用電子或數(shù)學的辦法進行某些校正。
TR IM測量方法和弦桿測量法(后者要進行一定的改進)都可以很好地按照行駛的距離畫出一張鐵路幾何尺寸缺陷的圖來。但是不幸的是所用的測量車架多半不能反映出操作的實際情況，因為測量車架的運行特性(重量、軸壓力、速度、彈性等)都與正常運行中所用的車箱的運行特性不相一致。
假如這些測量車架的運行特性能夠做到與運輸中所用車箱的某些平均值相一致，也無法解決那些危及行車安全的破壞指示問題，因為在鐵路幾何形狀誤差(偏離了理論數(shù)據(jù))與車箱安全運行之間并沒有一個明顯的關(guān)系。因而，在實踐中通常的做法是，對鐵路幾何形狀提出一種嚴格的允許公差要求，當這些允許公差超過以后就要采取糾正措施。
本發(fā)明的目的就在于要用一種測量方法來檢查鐵路的狀況，這種方法的特征是符合實際列車運行條件(裝載、車箱形式及速度等)。
我們特別著重于將一般簡單的幾何形狀誤差與危及行車安全的誤差區(qū)別開，因為從某些方面來說只有這樣才有可能在鐵路維護過程中實現(xiàn)技術(shù)任務(wù)，同時還可以避免在觀察一些過分嚴格的幾何條件上所浪費的不必要的工作。
本發(fā)明的另一個目的是要顯示鐵路的幾何誤差，因為采用這種方式就有可能與以前的方法進行比較，有二部分誤差可以得到糾正，也就是說可以在幾何尺寸上予以控制。
不用說，本發(fā)明的另外一個目的在于發(fā)展一種適當?shù)难b置用來實現(xiàn)本發(fā)明的方法，并且如果可能的話，這種裝置(當它安裝在一個車箱上的時候)不會改變其特性，如果有所改變那也是可以忽略不計的。
本發(fā)明是基有這樣的認識即利用鐵路車箱在行駛中(可能是在通常的運行速度下)所受到的反作用力來檢查鐵路道軌，另外，車箱與鐵路之間的相互作用也可得到這樣的結(jié)論，即這個力的系統(tǒng)對安全運行有重大影響，同時其特征在于車輪與軌道之間的連系。
我們也認識到，相同的物理量會影響其作用，這些作用可使道軌橫向變形，并在某種情況下產(chǎn)生永久變形。
為了檢查鐵路的狀況采用一種測量的方法，在測量過程中，在車箱上安裝了彈性重量，它的加速度要按照所行車的距離進行測量，另外軌道的幾何特性要與這個彈性重量進行比較。與此同時，車箱行走的距離也要進行測量。本發(fā)明的這種測量方法的新穎性就在于在上述的測量中同時也把彈性重量作用在一對車輪上的力測量出來了，因此，從所得到的數(shù)據(jù)可以按照所行駛的距離確定出安全運行測量數(shù)-這是某一車箱的特性-以及道軌安全的測定數(shù)。
如果把車箱的上箱體做為一個彈性重量，這就簡單和經(jīng)濟了，同時，我們是在上箱體的左右兩側(cè)來測量車箱的加速度，車箱一對車輪中一個輪子上各點的垂直加速度，以及這對車輪的每個輪子相對于上述各點的垂直位移。另外，我們還測量某一點的水平加速度(更準確地說是橫向加速度)，這一點位于相對于上箱體固定軸高度的地方，或者在下面的某一點，此外也測量上述這點的水平位移(更準確地說是橫向位移)以及鐵路的每一軌道的位移。另外，我們測量那個彈性重量作用到一對車輪上的力，測量是通過安裝在車輪中的傳感器來測得垂直力和橫向力。在這種情況下，車箱的本來運行特性沒有什么變化。
如果彈性重量作用到一對車輪上的力正確的話，就可以得到更為準確的測量數(shù)據(jù)。一對車輪的橫向加速度以及垂直加速度可以一個個進行比較。根據(jù)上述加速度和一對車輪的重量，在一對車輪中所產(chǎn)生的重力可以測量出來，從這個數(shù)就可以糾正彈性重量作用到一對車輪上的力。采用這樣的方式就可以用數(shù)學的方法確定在車輪與軌道之間產(chǎn)生的各個垂直力以及橫向力的合力。
按照本發(fā)明的測量方法可以用下列方式有利地成為一種三點幾何測量方法，即在另外的一點上最后測量一個軌道與彈性重量的相對橫向位置。不用說，這第三點是由另外一對車輪的橫向位置給定的，至今還沒有提到過，但在實際中是必需存在的。在這種情況下，用不同方法得到的弧形曲率就可以進行比較了。
鐵路軌道通常采用的超高值就可以這樣來確定，如果彈性重量的角度位置相對于實際水平線測出來，我們就可以確定彈性重量與一對車輪軸線所包括的角度，然后，鐵路軌道的超高值就可以從這兩個角度的差值中計算出來。
按照鐵路實踐，如果我們測得彈性重量在運行方向作用到最后一對車輪上的力，那么可以認為是一種辦法。
為了能夠確定車箱運行的舒適性，按照本發(fā)明的測量方法是可以完成的。為此，我們要測出垂直的加速度(更準確地說是平行于底平面的加速度)及橫向加速度(更準確地說是平行于前進方向的加速度)，在上箱體的底平面上，在前進方向的后車架上面。
為了實現(xiàn)按照本發(fā)明的測量方法而發(fā)展了一種裝置，這一裝置配備有一個路程脈沖發(fā)生器，固定在車箱的一對車輪上，還有垂直方向的探測器用來探測加速度，這些探測器安裝在上箱體的左右兩側(cè)，此外，還裝有用來探測車箱車輪和上箱體相對位移的探測器;除此之外，在支承車箱的軌道相連接處還裝有掃瞄裝置。按照本發(fā)明還可以有選擇地安裝一個測定裝置，這里又可以配備一個寄存器儲存所測得的數(shù)據(jù)，并且在某種情況下儲存計算數(shù)值，儲存形式可以是模擬量也可以是數(shù)字量。
用于實現(xiàn)本發(fā)明測量方法的裝置配備有一個測量支柱，它從上箱體向下伸，另外還設(shè)有一個測量架，它連接在車輪的軸承盒之間。用來探測和測量相對位移的探測器通過掃瞄裝置連接到測量架上，這個掃瞄裝置用來探測軌道的橫向位置。測量支柱和測量架通過相對位移探測器而相互連接，以便測量這個支柱和測量架的相對橫向變形。在車輪的軸承盒上裝有壓力探測器用來測量垂直和橫向的壓力。
為了能夠確定所測得的特性以及所經(jīng)過的距離，建議采用一個與距離成比例的測定裝置，它的控制輸入與那個路程脈沖發(fā)生器連接。
下面借助于一個實施例并參照一些附圖對本發(fā)明進行詳細的說明圖1所示是安裝本發(fā)明的測量裝置的鐵路車箱示意圖，圖2是圖1所示車箱沿A-A剖面的斷面圖，說明所配置的各種探測器;
圖3是圖1所示車箱沿B-B剖面的斷面圖;
圖4所示是按照本發(fā)明的裝置中測定裝置的詳細圖;
圖5所示是按照本發(fā)明的裝置中測定裝置的另一詳細圖;
圖6所示是這個測定裝置的又一詳細圖;
圖7所示是與運行安全有關(guān)的測量因素的圖解，這是按照本發(fā)明的測量方法測得的。
用于實現(xiàn)本發(fā)明測量方法的裝置被安裝在一個典型的皿軸旅客車箱上，在檢查鐵路的過程中，車架被用來當作測量車架，當然，這種裝置可以安裝在任何一種車箱上，甚至可以裝到發(fā)動機上。這種裝置包括一些適當?shù)奶綔y器，一個測定裝置及一個記錄裝置。
圖1所示是沿客車車箱縱向方向布置探測器的情況?？蛙囅涞纳舷潴w1通過第一個車架2和第二個車架2′以及車輪3、3′及4、4′放在軌道10上，由軌道來支承。為了簡化起見，兩個車架的相同部分用打撇的辦法來表示。兩個車架2，2′分別在兩個支點上與上箱體1相連，這兩個支點相距L。在第一個車架2的兩對車輪3，4的軸承盒上裝有測量架5，在這種情況下，兩對車輪3，4的原始主要特性(功能)在實際中不應(yīng)該受到影響，即其可彈性變形的支承如作為一個無聲的整體。
在車架2的中部以及在向車箱中間一段距離1的位置上(即斷面C的位置上)有第一個測量立柱6和第二個測量立柱7安裝在上箱體1上，這些立柱至少要伸到車輪3，4軸線的位置，在那里還安裝有測量架5。
在車箱的兩個極限斷面A和A′上有兩對車輪3和3′，這兩對車輪構(gòu)成測量支承力的車輪對。
在車輪的一對車輪(在此情況中是車輪4′)上安裝有路程脈沖發(fā)生器S。
在斷面A上探測器的布置情況示于圖2中。車輪3軸的外斷部分被支承在軸承盒14的軸承上，軸承盒14通過彈簧15在垂直方向支承在車輪架2上。在軸承盒14與彈簧15之間安裝了另一探測器F1和F2，而在軸頭上裝有壓力探測器F3a和F3b在軸向支承在軸承盒14上。壓力探測器F3a和F3b又連接到一個單獨的壓力探測器F3上，用這個探測器來指示軸向和橫向支承力。壓力探測器F1，F(xiàn)2和F3要根據(jù)具體結(jié)構(gòu)來準備，比如要合理配置應(yīng)變儀等，經(jīng)過這樣準備好的車輪對將作為一對測力車輪被放到一個靜態(tài)試驗臺上進行校正。
在測力的那對車輪3的軸承盒14上分別安裝有一個加速度傳感器A1和A2，這些傳感器都以垂直方向安裝著，而在軸稱承盒14中的一個上安裝了一個橫向的加速度傳感器A3。
與車輪對3相似，車輪對3′也形成一個測力的車輪對，上面安裝著加速度傳感器A1、A2和A3(圖上未表示)。
在斷面A的位置上，大約是在軸承盒14的上方，在上箱體1上面安裝有探測器D1，D2用來探測相對位移，另外還有垂直方向布置的加速度探測器A4和A5，它們在上箱體1的每一側(cè)用來測量垂直于上箱體1底平面的加速度以及這些點相對于軸承盒14的相對位移，這些數(shù)值對應(yīng)于相對于軌道運行平面的相對垂直位移，而軌道平面已由道軌10的軌道10A，10B限定了，因為軸承盒14與探測器D1，D2相連接，用來通過一個(緊的)鋼絲繩11來探測相對位移。
圖3所示是在斷面B位置上，安裝在上箱體1上面的探測器。測量架5與軌道掃瞄裝置12相連接，這個掃瞄裝置用來探測軌道10A，10B對于測量架5的相對位置，測量架平行于軌道的運行平面，同時還探測至探測器D5，D3的橫向相對距離，這些探測器是用來探測相對位移的。不用說，相對位移既可以用機械的方法(如滑動掃瞄裝置)也可以用光學方法來進行掃瞄和探測。這一點對于前面所講的位移探測器也是有效的，同時對于以后要講的那些也一樣有效。對于較高的速度(80～100公里/時)來說，最好采用光學掃瞄方法。
測量架5與測量支柱6的端部通過探測器D4相連接，該探測器用來探測相對位移，在這里還裝有一個橫向布置的探測器A6用來探測平行于底平面方向的加速度。在上箱體1的底平面上，在中間位置上還安裝了一個垂直方向的探測器A7和一個水平方向的探測器A8用來探測加速度，分別探測上箱體1垂直于和平行于底平面的加速度。在斷面B′上也安裝有探測器A7和A8，不過總是只把在前進方向的后面的探測器連接上。
圖3中還表示了在斷面C上所安裝的兩個探測器。為了區(qū)別起見，它們的編號用括號括起來。在斷面C的位置上還有軌道掃瞄裝置12，它與探測器D6相連用來探測相對位移，這個掃瞄裝置安裝在測量架5上面。測量架5在同一平面上通過探測器D7與測量立柱7的端部相連接，探測器D7用來探測相對位移。
在上箱體1的任何一處(在現(xiàn)在的情況下是在斷面B處)裝有一個回轉(zhuǎn)人工水平儀G，水平儀發(fā)出的信號與底平面對于水平面的角度偏移是成比例的。
圖4，5和6所示是按照本發(fā)明的裝置的測定裝置的詳圖。測定裝置的輸入是用與其相連的探測器編號來表示，我們假設(shè)從每一個探測器輸出的信號都是均勻的并與所測量的特性成比例。這里介紹的實施例是近似一種模擬計算機的形式，但不用說，這里也可以采用數(shù)字系統(tǒng)。
為了簡化起見，在敘述測定裝置的時候就不講倒相器和放大器，但是這些操作都由實現(xiàn)稱重疊加的裝置來完成。在疊加裝置的輸入那里給出稱量系數(shù)。出現(xiàn)差別時就會以一個負的稱量系數(shù)指示出來。
在表示連接各個裝置的電纜線的直線上標出了一些數(shù)量與該電纜線的信號電平成比例。
測定裝置的輸出80～94與路程比例的記錄裝置相連接(圖上未示出)，其記錄的速度是由路程脈沖發(fā)生器S的脈沖通過控制輸入來進行控制。
圖4所示是測定裝置的一部分，借助于這個裝置用大家知道的TRIM測量方法來測量特性。
路程脈沖發(fā)生器(way-pulse transmitter)S6與速度形成裝置(velocity forming unit)相連接，在這個裝置的一個輸出端有一個標記信號(與所經(jīng)過的路程成比例)，當它和記錄裝置相連接的時候就會在等距離的地方指示出記錄數(shù)據(jù)，按照這個就能夠得到所經(jīng)過的距離和適當?shù)挠涗淈c。在速度形成裝置31的另外一個輸出端(通過形成按時間的微商)會出現(xiàn)一個信號，它與車箱的速度V成比例。
探測加速度的探測器A4和A5與雙積分器32，34相連接，它們具有高通濾波器的特性。通過一個靈敏的第四級Butterworth濾波器就可以很容易地形成上述的雙積分器。探測相對位移的探測器D1，D2通過高通濾波器33，35與第一個和第二個加法器36，38的可逆輸入相連接，而雙積分器32，34則與加法器36，38的非可逆輸入相連接。加法器36，38與低通濾波器37，39形成單塊裝置。
雙積分器32，34，高通濾波器33，35和低通過濾器37，39是這樣設(shè)計的它們的積分常數(shù)，即傳送的頻率極限與到達它們的控制輸入端的信號電平成比例。這些控制輸入端與速度形成裝置31的輸出端相連接。
第一個和第二個低通濾波器37，39的輸出端與第三個加法器40相連接(形成一個差別形成裝置)，并且與記錄器的輸出端80，81相連，這里沒有示出記錄器，第三個加法器40的輸出端部分地輸出端82相連，部分地直接和通過延時器41與第四個加法器42相連接。這個延時器是一個與路程成比例的延時裝置(比如是一個由取樣-存儲單元串聯(lián)而成的人工線路，可以一步一步地進行控制)，它的控制輸入端與路程脈沖發(fā)生器S相連接。第四個加法器42通過輸出端83與記錄器相連。
探測器D1，D2(用來探測相對位移)和回轉(zhuǎn)水平儀G與第五個加法器43的稱量輸入端相連接，這個加法器上裝有第三個低通濾波器44。
稱量線數(shù)值是1/b;-1/b和-1，其中b表示探測相對位移的探測器D1和D2之間的距離。低通濾波器44的輸出端通過第一個形成絕對值的裝置45與輸出端相連接。
與壓力探測器F3 A和F3 B相互連接的壓力探測器F3與加法器59的稱量輸入端1和-m相連接，探測加速度的探測器A3也連接在這里，其中m表示車輪對3的重量。加法器59的輸出端部分地與形成絕對值的第二個裝置60相連接，又部分地與電子選擇開關(guān)相連，這個開關(guān)可以通過零比較器49來進行控制。壓力探測器F1和F2與第八個加法器45的1/2稱重輸入端相連接，同時與第九個加法器46的稱重輸入端bz/2bA和-bz/2bA相連，其中bz表示支承軸承盒14的彈簧15之中心距，而bA表示車輪對3運轉(zhuǎn)圓圈之間距離的一半(見圖2)，相對應(yīng)地，bz/bA表示壓力探測器F1和F2的臂桿比。
此外，第八個加法器45與探測加速度的探測器A1，A2在稱量輸入端-m/4相連接，另外，有一個信號源(這里未表示出)Qstat發(fā)出與軸向負荷成比例的信號，它可以按照用稱量方法測得的軸向負荷進行調(diào)正。第九個加法器46的輸出端部分地直接、部分地通過極性變換器47與電子選擇開關(guān)48的輸入端相連接。
第二個形成絕對值的裝置60的輸出端與第一個分壓計數(shù)器(divisorcounter)51和第二個分壓計數(shù)器52相連接。第一個分壓計數(shù)器51的分母輸入端與第七個加法器50的輸出端相連接。加法器50的稱量輸入端1與一個信號源(這里沒有示出)相連接，這個信號源相當于10KN的負載能力用來發(fā)出信號，而以稱量輸入端2/3與第八個加法器45的輸出端相連接，它同時與第二個分壓計數(shù)器52和第三個分壓計數(shù)器53的分母輸入端相連接。第三個分壓計數(shù)器53的計數(shù)輸入端與選擇開關(guān)48的輸出端相連，而輸出端則部分地與第十個加法器54的稱量輸入端B相連接，又部分地與輸出端87相連。加法器54的另一個輸入端在稱量輸入A處給信號源(這里沒有示出)一個信號，這個信號與比例｜1｜相對應(yīng)，而其輸出端則與第四個分壓計數(shù)器55的分母輸入端相連接，與此同時，它的輸出端與輸出端86相連。
探測加速度的探測器A7和A8通過帶通濾波器56，57與輸出端88、89相連接。帶通濾波器56和57的頻帶在0.5～12Hz范圍內(nèi)。此外，探測加速度的探測器A8通過低通濾波器58(0～0.5Hz)與輸出端90相連接。
從圖6可以看得很清楚，探測相對位移的探測器D3與第十一個加法器61的稱量輸入端2/(L×1)相連接，與第十三個加法器67的稱量輸入端1相連接，并且與第十四個加法器71的稱量輸入端-1相連接。探測相對位移的探測器D4與加法器61，67，67的同樣的輸入端相連接。探測相對位移的探測器D6和D7與第十一個加法器61的稱量輸入端-2/(L×1)相連接。探測加速度的探測器A6與第十二加法器65的稱量輸入端1相連，而探測相連對位移的探測器D5與加法器71的稱量輸入端-1相連。速度形成裝置31的輸出端與矩形脈沖發(fā)生器75的輸入端而它的輸出端則與乘法電路63的輸入端相連接。加法器61的輸出端通過低通濾波器62部分地與輸出端91相連，而部分地與乘法器63的另一個輸入端相連。乘法電路63的輸出端與第十七個加法器64的稱量輸入端1相連，而稱量輸入端g(重力加速度)則與回轉(zhuǎn)人工水平儀G相連接。加法器64的輸出端與第十二個加法器65的稱量輸入端-1相連。加法器65與雙積分器66合在一起，這個雙積分器上裝有一個高通濾波器，而其輸出端與第十五個加法器69的稱量輸入端1相連接，在這個加法器上裝有一個低通濾波器70。第十三個加法器67與第三個高通濾波器68合在一起，它的輸出端與加法器69的稱量輸入端1相連接。
第十五個加法器69與第六個低通濾波器70合在一起，它的輸出端部分地與輸出端92相連，又部分地與第十六個加法器74的稱量輸入端1相連。第十一個加法器71與第四個高通濾波器72合在一起，而它的輸出端通過第七個低通濾波器73部分地與輸出端94相連，又部分地與第十六個加法器74的稱量輸入端1相連，而它的輸出端則與輸出端93相連。
按照本發(fā)明的這種裝置的操作過程如下用前面在圖1，2和3中已詳細介紹過的探測器在列車運行中測量有關(guān)的幾何參數(shù)，如力和加速度等，并且將信號按比例輸入在前面圖4，5和6中已詳細介紹過的測定裝置中。測定裝置的輸出信號是從測量數(shù)據(jù)形成的，這些信號被送入記錄器(圖上來示出)中。計算數(shù)據(jù)的計算模型從性能和圖象上變得很明顯，不過，為了有次序起見，我們將其歸納如下輸出端80左側(cè)長度(衰減)輸出端81右側(cè)縱向高度(衰減)輸出端82橫向高度(橫向衰減)輸出端83平面的變形輸出端84超高的角度(0～0.5Hz)輸出端85測量鐵路軌道安全系數(shù)B2，可以按照Prudhommean經(jīng)驗公式推導出來輸出端86測量運行安全系數(shù)B1，按照輪緣上坡運動限制位置的Nadalian概念可以推導出來，輸出端87補充測量運行安全系數(shù)，其特征是車輪負荷單位差輸出端88垂直的動態(tài)舒適輸出端89橫向的動態(tài)舒適輸出端90橫向的準靜態(tài)舒適上面所列的這些名目，除了與輸出端85、86和87有關(guān)的那些以外，都是在鐵路實踐中廣泛使用的名詞。通常，鐵路的狀況都是根據(jù)上述這些名目來檢查，而按照測量的數(shù)據(jù)，這些次序是用于維護工作。按照本發(fā)明已經(jīng)引出的測量系數(shù)能夠?qū)﹁F路軌道進行奇異的檢查，很適于檢查軌道上的破壞部位，從而對鐵路安全運行具有實質(zhì)上的影響。因此可以避免過多的不必要的軌道維護。
必須指出，有些輸出端發(fā)出的是近似的信號，由于圖4到圖6中所講的測定裝置將有關(guān)的三角關(guān)系線性化。近似模型不需要多加解釋，它對本專業(yè)的行家都是很明白的，只要將線路布置與已知的理輪關(guān)系進行比較就行了。
輸出端85發(fā)出一個與稱為軌道安全測量系數(shù)(B2)的量成比例的輸出信號。符號如圖2所示，按照Prud′homme的經(jīng)驗公式或作為根據(jù)｜Y1+Y2｜crit＝10+2
Q/3｜KN｜式中Y1和Y2表示橫向和車輪力(見圖2)，Q表示平均的車輪負荷，是垂直力Q1和Q2的數(shù)學平均值(見圖2)從這個關(guān)系式就可以得到一個測量系數(shù)B2。這個系數(shù)適用于判斷由于軌道橫向永久位移所引起的局部破壞，即B2＝ (｜Y1+Y2｜)/(｜Y+Y｜crit)這表明永久橫向軌道位移并不可怕，只要復(fù)合下列的條件Y+Y＜｜Y+Y｜crit輸出端86發(fā)出一個與稱為運行安全測量系數(shù)(B1)成比例的信號。用來表明輪緣上坡運動限制位置的Nadalian關(guān)系式被廣泛用于鐵路車箱的車輪對上。從這個關(guān)系式推導的結(jié)果表明，只要滿足下列的要求，就不用擔心會發(fā)生出軌事故
式中Y，Y及Q的意義如前，Q＝由垂直的支承力引起的在兩側(cè)的車輪負荷差，A和B是取決于所假定的輪緣與軌道之間以及輪面與軌道之間的摩擦系數(shù)同時也與車輪形狀有關(guān)的常數(shù)，通常為0.4和0.2。
用比值的形式來表示，運行安全測量系數(shù)B1可以得到下列式子
B1和B2分別為運行安全測量系數(shù)和軌道安全測量系數(shù)，可以用本發(fā)明的方法得到;當車箱以一定的速度、負載和型式運行時，這些系數(shù)可以很好地表現(xiàn)是否有出軌的可能是否有橫向軌道變形以及其程度大小，但并不能給出準確的數(shù)學關(guān)系。上述特征的經(jīng)驗關(guān)系只能根據(jù)多年的經(jīng)驗給出來。
軌道安全測量系數(shù)(B1)的數(shù)值沿鐵路軌道是不斷變化的。建議考慮一個補充的運行安全測量系數(shù)以便進行評定，因為從慎重的觀點來說，車輪負荷差的負值過大(作為一個具體值即Q/Q)將被認為是危險的。
運行安全測量系數(shù)可以在圖7所示曲線的基礎(chǔ)上進行很好的評定。圖中各個區(qū)域可以按下列方式進行評定Ⅰ.無可非議的軌道狀況。
Ⅱ.軌道似乎需要維修了。
Ⅲ.相應(yīng)修理，比如在一周內(nèi)就要修理。
Ⅳ.在測量過程中的運行條件下，軌道被認為是危險的，必須立即進行限速。
評定本身并不是本發(fā)明的目的，不過，效能的先決條件是如何按照本發(fā)明實現(xiàn)測量方法。所介紹的實施例表明在具有車架的鐵路車箱上的應(yīng)用，但是不必講，本發(fā)明的方法和裝置，即為實現(xiàn)而所需要的測量架也可以應(yīng)用到單獨的一對車輪上。在這種情況下，這個測量架要這樣來準備，它必須在橫向具有彈性。
權(quán)利要求
1.對鐵路線路的狀況進行動態(tài)檢查的測量方法，在檢查過程中按照行駛的路程測量出車箱上彈性重量(在某些情況下是上箱體)的加速度以及軌道對于彈性重量的幾何特性，同時要測出車箱所經(jīng)過的距離，這種方法的特征是，同時測得車箱作用在車輪對(3)上的垂直力和橫向力，然后從所測得的結(jié)果按照所經(jīng)過的距離形成一個運行安全系數(shù)(B1)，作為以一定的速度行駛在一定的軌道上的車箱的特征。
2.按照權(quán)利要求
1所講的方法，其特征在于在車箱的左右兩側(cè)對裝在車輪對(3)上的上箱體(1)上的一點測量其垂直加速度，測量車輪對(3)中各個車輪對于上述各點的垂直位移，并且測量固定在上箱體(1)的某一軸向高度或者下面的各點的水平加速度，另外，我們還測量上述各點和軌道的水平相對位移，同時測量車輪(3)下面產(chǎn)生的垂直力和水平力。
3.按照權(quán)利要求
2所講的方法，其特征在于測量車輪對(3)的橫向加速度以及車輪對(3)各個軸承盒(14)的垂直加速度，然后按照上述加速度和車輪對的重量在數(shù)學上糾正由彈性重量作用到車輪對上的力，我們確定出車輪和軌道之間垂直力的平均值(Q)以及橫向力的合力(Y+Y)。
4.按照權(quán)利要求
1或3所講的方法，其特征在于在至少一個更遠點上測量一個軌道對于上箱體(1)的橫向位置。
5.按照權(quán)利要求
1到4所講的方法，其特征在于我們測量上箱體(1)對于實際水平線的角度位置，確定由上箱體(1)和車輪對(3)軸線所形成的角度，而從兩個角度的差別來確定軌道的超高值。
6.按照權(quán)利要求
1到5所講的方法，其特征在于測量上箱體(1)作用到前進方向的最后一個車輪對上的力。
7.按照權(quán)利要求
1到6所講的方法，其特征在于在前進方向的后車架上面，在底平面的中間位置測量垂直橫向加速度，并且從這里確定運行的舒適性。
8.為實現(xiàn)權(quán)利要求
1所講方法的裝置上裝有一個路程脈沖發(fā)生器，它被固定在車箱的一個車輪對上，還裝有一個垂直方向的探測器用來探測加速度，它被安裝在車箱體的左右兩側(cè)，還有用來測相對位移和測量車輪和上箱體之間定向距離的探測器，此外，還裝有掃瞄裝置用來對軌道進行掃瞄，并有一個記錄器用來存儲所測的數(shù)據(jù)，這一裝置的特征在于上箱體(1)與于一個測量立柱(6)相連，該立柱向下伸，并且有一個測量架(5)與車輪(3，4)的軸承盒(14)相連接，另外，測量架(5)與探測器(D3，D5)相連，通過掃瞄裝置測量軌道(10A，10B)的橫向位置，同時還與一個探測器(D4)相連，它用來探測相對位移，測量那個測量立柱(6)的橫向偏移，此外，車輪(3)的軸承盒(14)與壓力探測器(F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3a，F(xiàn)3b)相連，它們用來測量垂直和橫向的支承力。
9.按照權(quán)利要求
8所講的裝置，其特征在于它配備有一個記錄-測定裝置(recorderevaluating deyice)。
10.按照權(quán)利要求
8或9所講的裝置，其特征在于記錄器可以與路程成比例地進行記錄，它的控制輸入與路程脈沖發(fā)生器(8)相連接。
11.按照權(quán)利要求
8蹈到10中任何一項所講的裝置，其特征在于測量架(5)與一個輔助的探測器(D6)相連，這個探測器用來探測相對位移和測量一個軌道(10B)的橫向位置。
12.按照權(quán)利要求
8到11中任何一項所講的裝置，其特征在于上箱體(1)與人工水平儀(G)相連，用來測量底平面對于水平線的差角位置。
13.按照權(quán)利要求
8到12中任何一項所講的裝置，其特征在于在車箱運行方向的最后一對車輪(3)上(在某一情況下在后車架的中間位置)，在底平面上裝有探測器(A7，A8)用來探測垂直的和橫向的加速度。
專利摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種動態(tài)檢查鐵路軌道的測量方法，在檢查過程中按照行駛的路程測量出車箱上彈性重量(在某些情況下是上箱體)的加速度以及軌道對于彈性重量的幾何特性，同時要測出車箱所經(jīng)過的距離。這種方法的特征是，同時測得車箱作用在車輪對(3)上的垂直力和橫向力，然后從所測得的結(jié)果按照所經(jīng)過的距離形成一個運行安全系數(shù)(B1)，作為以一定的速度行駛在一定的軌道上的車箱的特征。
文檔編號B61K9/00GK87105273SQ87105273
公開日1988年4月20日 申請日期1987年8月1日
發(fā)明者伊斯特萬·貝里斯, 杰諾·瓦爾加 申請人:匈牙利國家鐵路局導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan