輪軌力集成測試傳感器及軌道扣件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了輪軌力集成測試傳感器，涉及軌道及列車運行狀態(tài)監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，應(yīng)用于軌道及列車運行的安全監(jiān)測過程中。包括，大墊板、彈條固定梁、垂向力傳感器及橫向力傳感器；大墊板中部為支撐部，兩側(cè)包括裝配凸臺，該裝配凸臺與所述彈條固定梁連接；垂向力傳感器固定于所述支撐部中；橫向力傳感器固定于所述彈條固定梁中。從而解決了現(xiàn)有輪軌力測試過程中，精度低及適用性差的問題。由此可知，本實用新型的輪軌力集成測試傳感器具有測試精度高、穩(wěn)定性好、安裝簡便、與既有扣件安裝一致、對軌道結(jié)構(gòu)的一致性無任何影響等優(yōu)點。
【專利說明】 輪軌力集成測試傳感器及軌道扣件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道及列車運行狀態(tài)監(jiān)測的【技術(shù)領(lǐng)域】，應(yīng)用于軌道及列車運行的安全監(jiān)測過程中，尤其涉及輪軌力集成測試傳感器及軌道扣件。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著高速鐵路技術(shù)的不斷發(fā)展，與之相應(yīng)的無砟軌道結(jié)構(gòu)在軌道交通領(lǐng)域中也得到了逐步的推廣。為有效監(jiān)測軌道狀態(tài)及列車在高速鐵路中的運行狀態(tài)，有必要對車輛-軌道間的輪軌力進行準確監(jiān)測。但由于鋼軌底面至無砟軌道板表面的凈空間狹窄，因此無法進行有效測量。針對上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中普遍采用橡膠測力墊板的方式對垂向的輪軌力給予檢測，但橡膠測力墊板在實施時，需要取代軌下橡膠墊板，從而改變了扣件節(jié)點剛度，因此，不利于保持軌道結(jié)構(gòu)的良好狀態(tài)；另外，由于其采用橡膠作為主要的支撐材質(zhì)，從而無法進行多次的反復使用，并降低了檢測過程中的精度。由此可知，現(xiàn)有的橡膠測力墊板，施工成本高、檢測精度低、使用壽命短，因此，無法滿足軌道的監(jiān)測及列車運行狀態(tài)長期監(jiān)測的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明解決了現(xiàn)有輪軌力測試過程中，精度低及適用性差的問題。
[0004]本發(fā)明提供了輪軌力集成測試傳感器，包括，大墊板、彈條固定梁、垂向力傳感器及橫向力傳感器；所述大墊板中部為支撐部，兩側(cè)包括裝配凸臺，該裝配凸臺與所述彈條固定梁連接；所述垂向力傳感器固定于所述支撐部中；所述橫向力傳感器固定于所述彈條固定梁中。
[0005]在一種優(yōu)選的實施方式中，所述裝配凸臺為方形裝配凸臺，所述彈條固定梁與所述裝配凸臺的裝配配合面上，開設(shè)與所述方形裝配凸臺相應(yīng)的凹槽，使所述裝配凸臺與所述彈條固定梁連接。
[0006]在一種優(yōu)選的實施方式中，所述裝配凸臺的高度為:5mm?20mm。
[0007]在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括，方形斜墊板，所述方形斜墊板與所述支撐部固定連接；所述方形斜墊板的傾斜角度為1:40的坡度。
[0008]在一種優(yōu)選的實施方式中，所述垂向力傳感器為垂向力應(yīng)變片傳感器；在所述大墊板的支撐部中均布多個輪輻環(huán)槽；沿所述輪輻環(huán)槽的徑向設(shè)置多個輪輻臂，所述多個垂向力應(yīng)變片傳感器與所述輪輻臂固定連接。
[0009]在一種優(yōu)選的實施方式中，所述方形斜墊板的底面與所述支撐部的頂部之間內(nèi)填充彈性密封膠，使所述方形斜墊板的底面與所述支撐部的頂部之間的安裝間隙為0.1?0.5mm或I?2mm的安裝間隙；所述方形斜墊板的兩側(cè)面與所述彈條固定梁之間設(shè)有0.1?0.5mm或I?2mm的安裝間隙,在該間隙的區(qū)域內(nèi)填充彈性密封膠。
[0010]在一種優(yōu)選的實施方式中，所述彈條固定梁上部開設(shè)彈條固定槽，所述彈條固定槽寬度，與待裝配彈條的彈條寬度相應(yīng)，所述彈條固定梁的頂面外側(cè)設(shè)有固定凸臺。
[0011]在一種優(yōu)選的實施方式中，所述彈條固定梁的外側(cè)角為弧形倒角或直線倒角。
[0012]在一種優(yōu)選的實施方式中，所述橫向力傳感器為橫向力應(yīng)變片傳感器；所述彈條固定梁沿橫向開設(shè)橫向力傳感器測力孔，多個所述橫向力應(yīng)變片傳感器采用拉壓應(yīng)力法呈0°和90°兩個方向布置于所述傳感器測力中。
[0013]同時，本發(fā)明的一種實施方式中還提供了軌道扣件，包括上述任一項實施方式中的輪軌力集成測試傳感器。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的輪軌力集成測試傳感器，其特點是能夠同時測取無砟軌道WJ-7型扣件節(jié)點位置的輪軌垂直力和輪軌橫向力，克服了目前無法測取的困難；本發(fā)明的輪軌力集成測試傳感器具有測試精度高、穩(wěn)定性好、安裝簡便、與既有扣件安裝一致、對軌道結(jié)構(gòu)的一致性無任何影響等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的一種實施方式中，輪軌力集成測試傳感器的主視圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的一種實施方式中，輪軌力集成測試傳感器的側(cè)面示意圖；
[0017]圖3為圖1中A-A線的剖面示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明的另一種實施方式中，輪軌力集成測試傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明的一種實施方式中，彈條固定梁的示意圖；
[0020]圖6為圖5中B-B線的剖面示意圖。

【具體實施方式】
[0021]對于本發(fā)明的輪軌力集成測試傳感器的特征、效果和所要達到的技術(shù)目的有更加清楚和全面的了解，下面結(jié)合說明書附圖和【具體實施方式】做進一步詳細說明。
[0022]如圖1?6所示，本發(fā)明一種實施方式中，輪軌力集成測試傳感器I中的大墊板2為長方體墊板，該墊板材料為40CrMoNiA。2個凹形彈條固定梁4對稱分布在大墊板2兩端，凹形彈條固定梁4通過矩形凹槽45固定在大墊板2兩側(cè)的矩形凸臺21上，并用安裝螺栓5緊固。凹形彈條固定梁4的凹槽長寬與大墊板2的凸臺21的形狀及尺寸相應(yīng)，使凹形彈條固定梁4能夠安裝在大墊板2上，凹形彈條固定梁4前端橫梁及支臂為懸臂梁結(jié)構(gòu)，并與大墊板2之間設(shè)有0.1?0.5mm或I?2mm的間隙，如圖示22所示的位置。凹形彈條固定梁4上設(shè)有彈條固定槽43，彈條安裝在彈條固定槽43內(nèi)，由安裝螺栓5鎖定，跨過橫梁41，扣在鐵軌上，彈條固定槽43應(yīng)處于矩形凹槽45上方，確保凹形彈條固定梁4在彈條扣壓情況下不影響懸臂梁部分受力，彈條固定槽43的銑切面間距及寬度，與待裝配彈條的裝配間距及彈條寬度相應(yīng)，使得彈條能夠裝配于所述彈條固定槽43內(nèi)，凹形彈條固定梁4沿橫向內(nèi)開設(shè)有測力孔46,位于彈條安裝部位的下方,4個橫向力傳感器為橫向力應(yīng)變片傳感器,米用拉壓應(yīng)力法呈0°和90°兩個方向布置于所述傳感器安裝孔中測力孔46中。4個垂向力傳感器安裝在大墊板2的支撐區(qū)域內(nèi)。為使檢測更為均勻，在本發(fā)明的一種實施方式中，在大墊板2中部位置，設(shè)有4個輪輻環(huán)槽20，且呈矩陣結(jié)構(gòu)均勻布置在大墊板2中部，在每個輪輻環(huán)槽20的中部為圓形凸臺202，沿所述輪輻環(huán)槽的徑向均勻設(shè)置4個輪輻臂201，4個輪輻臂201呈90°設(shè)置，均勻分布在輪輻環(huán)槽20上，圓形凸臺202與輪輻環(huán)槽20同心，在輪輻臂201上采用剪力法呈45°和135°兩個方向布置測力應(yīng)變片，并將各輪輻臂211上的應(yīng)變片組合成惠斯通電橋用于測取單個輪輻凸臺上的垂向作用力，再將垂直力測區(qū)內(nèi)的輪輻盤21組合即可測出作用到凹型墊板上總的垂向作用力。大墊板2中部兩側(cè)設(shè)有止擋臺21，用于限位鋼軌橡膠墊。方形斜墊板3下底面開有4個凹槽31，四個凹槽31的分布順序和4個輪輻環(huán)槽20的圓形凸臺202的矩陣分布順序完全一致，方形斜墊板3通過圓形凹槽31固定在大墊板2的圓形凸臺202上，方形斜墊板3的接觸面要求平整且凹槽的尺寸應(yīng)和大墊板2的圓形凸臺202尺寸相應(yīng)，使得方形斜墊板3能夠裝配在大墊板2上。在另一種實施方式中，多個垂向力傳感器也可安裝在大墊板輪輻環(huán)槽凸臺內(nèi)，方形斜墊板3兩側(cè)面與凹形彈條固定梁4之間設(shè)有0.1?0.5mm或I?2mm的安裝間隙,方形斜墊板3的傾斜角度為1:40。
[0023]本發(fā)明中的輪軌力集成測試傳感器在使用時，可直接代替WJ-7的扣件安裝鐵墊板安裝于鋼軌的下方，當測試機車從鋼軌上駛過時，鋼軌上承受向下的測試負載，鋼軌將測試負載同時向下傳遞垂向力和橫向力，當扣件受到垂向力時，垂向力會直接施加到方形斜墊板3上，并通過固定方形斜墊板的圓形凸臺202將此垂向力均勻傳遞給大墊板2，在大墊板2的4個輪輻臂201上采用剪力法呈45°和135°兩個方向布置測力應(yīng)變片，并將各輪輻臂201上的應(yīng)變片組合成惠斯通電橋用于測取單個輪輻凸臺上的垂向作用力，再將垂直力測區(qū)內(nèi)的輪輻環(huán)槽20組合即可測出作用到凹型墊板上總的垂向作用力。當扣件受到橫向力時，彈條因承受剪向力而發(fā)生微小變形，由于相互作用力的影響會帶動彈條下面的凹形梁傳感器4的橫梁41受到相反方向的作用力，橫梁41所受作用力會傳遞給凹形梁傳感器內(nèi)的兩測力孔46，在此作用力下測力孔46會發(fā)生拉伸和壓縮的微小變化，測力孔46內(nèi)采用拉壓應(yīng)力法呈0°和90°兩個方向布置測力應(yīng)變片，并將兩測力孔46內(nèi)應(yīng)變片組成一個惠斯通電橋測取橫向作用力，垂向力傳感器及橫向力傳感器通過外接線纜，將垂向力傳感器及橫向力傳感器的變化量向外傳輸，從而實現(xiàn)對當前的垂向力及橫向力的檢測。
[0024]為便于對垂向輪軌力進行更為準確的檢測，在本發(fā)明的一種實施方式中，如圖4?6所示，4組垂向力傳感器采用片式壓力傳感器，均勻設(shè)置于輪輻環(huán)槽凸臺內(nèi)。凹形彈條固定梁4的橫梁41兩端設(shè)有凸臺42，用于限制彈條平面移動，方形斜墊板3兩側(cè)面與凹形梁傳感器4之間保持0.1?0.5mm或I?2mm的安裝間隙,這樣使得垂向力和橫向力互不干擾地測取，從而使當前的垂向力及橫向力的檢測更為準確。
[0025]為使垂向力傳感器在反復使用中，不易產(chǎn)生側(cè)邊變形及傾斜，增大接觸垂向力傳感器的受力面積，在本發(fā)明的一種實施方式中，如圖4所示，大墊板2中部均勻分布的圓柱形凸臺202中開設(shè)有垂向力傳感器裝配孔，使得垂向力傳感器裝配于圓柱形凸臺202內(nèi)部，從而使得方形斜墊板覆蓋裝配于上述大墊板2的頂部，從而加強了垂向力傳感器在使用時的穩(wěn)定性，從而提高了傳感器的測試精度。
[0026]如圖1?3所示，為提高垂向力傳感器在檢測時的準確性，使垂向力傳感器可有較好的變形空間，從而，在本發(fā)明的一種實施方式中，大墊板2的頂面與方形斜墊板下底面在裝配時，方形斜墊板3下表面與大墊板2之間保持0.1?0.5_或I?2_的安裝間隙，為保持較好的密封性，在該安裝間隙的區(qū)域內(nèi)填充彈性密封膠。
[0027]為提高橫向力的檢測精度，使輪軌力無損的傳遞到橫向力傳感器上，如圖4、6所示，彈條固定槽43的銑切面間距及寬度，與待裝配彈條的裝配間距及彈條寬度相應(yīng)。為便于彈條組件的整體裝配，在凹形彈條固定梁4頂面的頂面外側(cè)設(shè)有固定凸臺21，用于固定彈條螺栓，增強了彈條裝配的牢固性，在本發(fā)明的實施方式中，凹形彈條固定梁4的外側(cè)角為弧形倒角或直線倒角。
[0028]如圖2、3所示，為提高橫向力傳感器在檢測時的準確性，使橫向力傳感器可有較好的變形空間，從而，在本發(fā)明的實施方式中，凹形彈條固定梁4前端橫梁及支臂為懸臂梁結(jié)構(gòu)，凹形彈條固定梁4與大墊板2在裝配時，懸臂梁結(jié)構(gòu)與大墊板2之間保持0.1?0.5mm或I?2mm的安裝間隙，為保持較好的密封性，在該安裝間隙的區(qū)域內(nèi)填充彈性密封膠。
[0029]同時，本發(fā)明的實施方式中還提供了一種WJ-7軌道扣件，該扣件的金屬墊板為上述實施方式中的輪軌力集成測試傳感器。
[0030]以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施例，但不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即大凡依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等同變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.輪軌力集成測試傳感器，其特征在于，包括，大墊板、彈條固定梁、垂向力傳感器及橫向力傳感器；所述大墊板中部為支撐部，兩側(cè)包括裝配凸臺，該裝配凸臺與所述彈條固定梁連接；所述垂向力傳感器固定于所述支撐部中；所述橫向力傳感器固定于所述彈條固定梁中。
2.如權(quán)利要求1所述的輪軌力集成測試傳感器，其特征在于，所述裝配凸臺為方形裝配凸臺，所述彈條固定梁與所述裝配凸臺的裝配配合面上，開設(shè)與所述方形裝配凸臺相應(yīng)的凹槽，使所述裝配凸臺與所述彈條固定梁連接。
3.如權(quán)利要求1所述的輪軌力集成測試傳感器，其特征在于，所述裝配凸臺的高度為:5mm ?20mmo
4.如權(quán)利要求1所述的輪軌力集成測試傳感器，其特征在于，還包括，方形斜墊板，所述方形斜墊板與所述支撐部固定連接；所述方形斜墊板的傾斜角度為1:40的坡度。
5.如權(quán)利要求1所述的輪軌力集成測試傳感器，其特征在于，所述垂向力傳感器為垂向力應(yīng)變片傳感器；在所述大墊板的支撐部中均布多個輪輻環(huán)槽；沿所述輪輻環(huán)槽的徑向設(shè)置多個輪輻臂，所述多個垂向力應(yīng)變片傳感器與所述輪輻臂固定連接。
6.如權(quán)利要求4所述的輪軌力集成測試傳感器，其特征在于，所述方形斜墊板的底面與所述支撐部的頂部之間內(nèi)填充彈性密封膠，使所述方形斜墊板的底面與所述支撐部的頂部之間的安裝間隙為0.1?0.5_或I?2_的安裝間隙；所述方形斜墊板的兩側(cè)面與所述彈條固定梁之間設(shè)有0.1?0.5mm或I?2mm的安裝間隙,在該間隙的區(qū)域內(nèi)填充彈性密封膠。
7.如權(quán)利要求1所述的輪軌力集成測試傳感器，其特征在于，所述彈條固定梁上部開設(shè)彈條固定槽，所述彈條固定槽寬度，與待裝配彈條的彈條寬度相應(yīng)，所述彈條固定梁的頂面外側(cè)設(shè)有固定凸臺。
8.如權(quán)利要求7所述的輪軌力集成測試傳感器，其特征在于，所述彈條固定梁的外側(cè)角為弧形倒角或直線倒角。
9.如權(quán)利要求1所述的輪軌力集成測試傳感器，其特征在于，所述橫向力傳感器為橫向力應(yīng)變片傳感器；所述彈條固定梁沿橫向開設(shè)橫向力傳感器測力孔，多個所述橫向力應(yīng)變片傳感器采用拉壓應(yīng)力法呈0°和90°兩個方向布置于所述傳感器測力中。
10.軌道扣件，其特征在于，包括如權(quán)利要求1?9任一項權(quán)利要求的輪軌力集成測試傳感器。
【文檔編號】G01L5/16GK204188326SQ201420576260
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】柴雪松, 馮毅杰, 凌烈鵬, 李旭偉, 暴學志, 李家林, 潘振, 李甫永, 田德柱, 李健超 申請人:中鐵科學技術(shù)開發(fā)公司