CN102706421A - 高精度智能化无基坑轨道称重装置 - Google Patents

Abstract

计量精确，可靠性高的高精度智能化无基坑轨道称重装置，具有轨垫式传感器和剪切应变式传感器，具有至少三个称重单元，每个称重单元依轨道纵向间隔设置，一号称重单元具有二个剪切应变式传感器，二个剪切应变式传感器相间一距离地设置于钢轨腹板上，轨道下面于二个剪切应变式传感器之间的区间设置有轨垫式传感器，轨道下面对应于二个剪切应变式传感器相对所述轨垫式传感器一侧的另一侧部位垫设有轨枕；二号与三号称重单元与一号称重单元构造相同。本发明适合轨道车辆称重。

Description

高精度智能化无基坑轨道称重装置

技术领域

本发明涉及应用电阻随作用力大小而变化的性质来计量力或应力的装置，特别是轨道称量装置。

背景技术

不断轨轨道称重装置与断轨型轨道称重装置相比，具有造价低，施工周期短，使用稳定性、可靠性和安全性高等特点。已有不断轨轨道称重装置主要有轨垫式传感器、塞入式传感器和夹紧接触式传感器，塞入式传感器和夹紧接触式传感器可称为剪切应变式传感器。轨垫式传感器是在一段轨道相间一距离的两根普通轨枕之间以轨枕的形式取代普通轨枕，垫入钢轨下面，其数量根据实际需要而定，多至几个、十几个，少至一个、二个，当车轮从钢轨上经过时，其重量直接通过钢轨作用到传感器上，实现称重计量。轨垫式传感器由于在称重区两端存在称量-非称量的过渡区而影响称量精度。剪切应变式传感器包括塞入式传感器和夹紧接触式传感器，安装于钢轨腹板中心层附近（塞入式传感器安装于腹板预留的安装孔，夹紧接触式传感器被顶紧设置于钢轨腹板），当车轮从钢轨上经过时，钢轨受重产生形变，形变所致剪切应力传递到传感器，实现称重计量。这种装置的主要缺点是称量区域短，从而影响称量精度。

将轨垫式传感器和剪切应变式传感器组合在一起，构成复合式不断轨轨道称重装置，可以克服两者单独使用所产生称量精度低和称量区短的问题。本发明人先前的CN2398620Y和CN202048970U公告的就是这种称重装置。

轨道称量装置按称量对象的整体与局部分为轮计量、轴计量、转向架计量和整车计量。同轴左右两轮重之和为轴重，同转向架前后两轴重之和为转向架重，同车前后两转向架重之和为整车重。但按上述原则由局部计量合为整体计量的处理结果通常误差较大，反之，将整体计量拆分为局部计量结果误差也大。实际上目前应用的轨道称量装置其计量方式（计量功能）都是单一性的，即整车计量时不能检测轮重、轴重和转向架重，反之亦然，即使可以进行各项计量（轮、轴、转向架、整车计量），其计量精度也无法保证，并且由于无冗余配置可靠性相对较低（当系统中有传感器损坏时即影响系统计量精度），如CN202048970U专利公告的多功能组合式无基坑不断轨轨道称重装置，虽然可以进行各项称重，但也存在轮计量、轴计量、转向架计量时精度相对较低及无冗余配置可靠性相对较低的问题。

发明内容

本发明要解决目前轨道称量装置在轮计量、轴计量、转向架计量或整车计量上方式单一，将局部计量整合为整体计量或整体计量拆分为局部计量处理时计量精度低，以及因部件故障等原因导致装置运行可靠性低的问题，为此提供本发明的一种高精度智能化无基坑轨道称重装置，这种轨道称量装置计量精度高，运行可靠性高，构造简单。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是设有轨垫式传感器和剪切应变式传感器，其特殊之处是具有至少三个称重单元，每个称重单元依轨道纵向间隔设置，所述三个称重单元分别为一号称重单元、二号称重单元、三号称重单元；

所述一号称重单元具有二个所述剪切应变式传感器，该二个剪切应变式传感器相间一距离地设置于钢轨腹板上，轨道下面于该二个剪切应变式传感器之间的区间设置有所述轨垫式传感器，轨道下面对应于所述二个剪切应变式传感器相对所述轨垫式传感器一侧的另一侧部位垫设有轨枕；

所述二号称重单元具有二个所述剪切应变式传感器，该二个剪切应变式传感器相间一距离地设置于钢轨腹板上，轨道下面于该二个剪切应变式传感器之间的区间设置有所述轨垫式传感器，轨道下面对应于该二个剪切应变式传感器相对所述轨垫式传感器一侧的另一侧部位垫设有轨枕；

所述三号称重单元具有二个所述剪切应变式传感器，该二个剪切应变式传感器相间一距离地设置于钢轨腹板上，轨道下面于该二个剪切应变式传感器之间的区间设置有所述轨垫式传感器，轨道下面对应于该二个剪切应变式传感器相对所述轨垫式传感器一侧的另一侧部位垫设有轨枕。

本发明中所述剪切应变式传感器可以是塞入式传感器，也可以是夹紧接触式传感器。

本发明所述轨道下面于二个剪切应变式传感器之间的区间所设置的轨垫式传感器为二个或二个以上，以在空间上形成一称量区段。

所述塞入式传感器是已知的。所述夹紧接触式传感器为本申请人的ZL201020256600.1号发明专利说明书所披露的。

本发明中所述轨垫式传感器似同轨枕那样垫置安装于钢轨下面，为减少振动可以在传感器与钢轨之间铺上减振胶垫。若干轨垫式传感器形成一个称重信号感应区，当外力（车轮轮重）通过钢轨作用到各传感器上，形成多支点的受力称重轨，传感器便产生一个与外力成正比的输出信号。

本发明中所述的一号称重单元、二号称重单元和三号称重单元具有相同的构造。本发明具有至少所述三个称重单元，每个称重单元构造相同，这些称重单元依轨道纵向间隔设置，这些称重单元组合构成称重区。当车轮相继沿着轨道在称重区移动通过称量单元时，每个称重单元分别计量出轮重；同轴左右两轮重相加得轴重，同转向架前后两轴重相加得转向架重，同车前后两转向架重相加得整车重。然后将各称重单元测定的重量进行对比；如果各称重单元计量所得重量误差在规定范围内，则取平均值作为最终结果。由于进行了多次计量后取平均值，从而大大提高了计量的准确性，最大限度地减少了计量误差。如某一称重单元计量得到的重量其误差超过规定范围，则将其舍去，取其余称重单元的平均值作为最终结果，并且本发明的装置即报警提示那个称重单元异常。

由于本发明采用多次计量后求平均值，故极大提高了称量精度，降低了误差。本发明能实现用轮重计量、轴重计量、转向架重计量和整车重计量，并且精度高，误差小。本发明还由于采用冗余配置，即设有至少三个构造相同的称重单元，当某一称重单元或称重单元中的某个传感器故障时仍能正常工作，且此时本发明报警提示异常，大大提高了系统的安全性和稳定性。本发明还具有构造简单，成本低，维护方便等特点。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明中轨垫式传感器侧面示意图；

图3是图2俯视图；

图4是轨垫式传感器安装状态示意图；

图5是本发明中夹紧接触式传感器安装状态示意图；

图6是夹紧接触式传感器结构示意图；

图7是夹紧接触式传感器部分结构示意图；

图8是本发明一区段受力状态示意图；

图9是对应图8剪切应变式传感器输出信号曲线图；

图10是对应图8轨垫式传感器输出信号曲线图；

图11是图9和图10输出信号叠加示意图。

图中标记为：1a、1b、1c剪切应变式传感器，11环体，12柔性过渡区，13端盖，14腹板，141孔，15应变片，151丝栅，16基座，17支架，18压紧螺杆，19锁紧螺母；2a、2b、2c轨垫式传感器，21应变孔，22电阻应变片，23钢轨卡槽，24卡件止退槽，25扣件安装孔，26螺柱孔；3钢制平台（或现浇砼基础），4轨枕，5钢轨，6安装底垫，7钢轨扣件，8减震胶垫， P重力，W1剪切应变式传感器输出量，W2轨垫式传感器输出量，W剪切应变式传感器和轨垫式传感器输出叠加量。

具体实施方式

高精度智能化无基坑轨道称重装置，具有至少三个称重单元，每个称重单元依轨道纵向间隔设置，所述三个称重单元分别为一号称重单元、二号称重单元、三号称重单元；

所述一号称重单元具有二个剪切应变式传感器1a，该二个剪切应变式传感器相间一距离地设置于钢轨5腹板上，轨道下面于该二个剪切应变式传感器之间的区间设置有所述轨垫式传感器2a，轨道下面对应于所述二个剪切应变式传感器相对所述轨垫式传感器一侧的另一侧部位垫设有轨枕4；

所述二号称重单元具有二个所述剪切应变式传感器1b，该二个剪切应变式传感器相间一距离地设置于钢轨5腹板上，轨道下面于该二个剪切应变式传感器之间的区间设置有轨垫式传感器2b，轨道下面对应于该二个剪切应变式传感器相对所述轨垫式传感器一侧的另一侧部位垫设有轨枕；

所述三号称重单元具有二个所述剪切应变式传感器1c，该二个剪切应变式传感器相间一距离地设置于钢轨5腹板上，轨道下面于该二个剪切应变式传感器之间的区间设置有轨垫式传感器2c，轨道下面对应于该二个剪切应变式传感器相对所述轨垫式传感器一侧的另一侧部位垫设有轨枕。

典型的方案是所述剪切应变式传感器为夹紧接触式传感器。

轨垫式传感器其本体如同普通轨枕垫置于钢轨下面。本体中部上面设有钢轨卡槽23，卡槽两侧外延处各设有扣件安装孔25和卡件止退槽24，近两端部各设有应变孔21，应变孔内设置有电阻应变片22，本体两端开设有安装用螺柱孔26；传感器本体与钢制平台或现浇砼基础3间垫设有安装底垫6，钢轨卡槽和钢轨间垫有减震胶垫8，钢轨与传感器本体间设钢轨扣件7。

夹紧接触式传感器具有环体11，环体具有一柔性过渡区12，环体内连有腹板14，腹板上设有电阻应变片15，环体后端连有端盖13，设有连于基座16的位于钢轨一侧的支架17，基座可以与钢制平台3一体，支架的螺孔中设有压紧螺杆18，当所述传感器环体顶靠于钢轨腹板时，所述压紧螺杆前端能顶置于所述传感器端盖的外端，压紧螺杆上设有锁紧螺母19。电阻应变片的丝栅151一部分与环体一直径方向平行，电阻应变片丝栅其余部分与所述直径方向直角相交，当所述丝栅当一部分与水平方向夹角为45°时，丝栅其余部分与水平方向夹角为135°。腹板14上开有周向均布的四个孔141，该四个孔一一对应于正方形各顶角处，当所述正方形一对角方向两个孔位于水平方向时，所述丝栅一部分与水平方向夹角为45°，丝栅其余部分与水平方向夹角为135°。

当车轮通过一号称重单元时，两剪切应变式传感器1a测出轮重，其输出信号曲线如图9示；轨垫式传感器2a测出轮重，其输出信号曲线如图10示。将图9和图10信号叠加得图11信号叠架图，由图11得出轮重计量值。同轴左右两轮重之和为轴重，同转向架前后两轴重之和为转向架重，同车前后两转向架重之和为整车重。同理，车轮通过二号、三号……称重单元时，各称重单元均可以测出轮重、轴重、转向架重、整车重。将各称重单元的计量结果作比较，若误差在规定范围内，则取平均值为最终计量值。若某称重单元的计量结果误差超出规定范围，则舍去该称重单元计量值，取其余称重单元的计量结果的平均值，装置并且报警指示该称重单元，提示维修或更换。

Claims (2)

1.高精度智能化无基坑轨道称重装置，具有轨垫式传感器和剪切应变式传感器，其特征是具有至少三个称重单元，每个称重单元依轨道纵向间隔设置，所述三个称重单元分别为一号称重单元、二号称重单元、三号称重单元；

所述一号称重单元具有二个所述剪切应变式传感器（1a），该二个剪切应变式传感器相间一距离地设置于钢轨（5）腹板上，轨道下面于该二个剪切应变式传感器之间的区间设置有所述轨垫式传感器（2a），轨道下面对应于所述二个剪切应变式传感器相对所述轨垫式传感器一侧的另一侧部位垫设有轨枕（4）；

所述二号称重单元具有二个所述剪切应变式传感器（1b），该二个剪切应变式传感器相间一距离地设置于轨道（5）腹板上，轨道下面于该二个剪切应变式传感器之间的区间设置有所述轨垫式传感器（2b），轨道下面对应于该二个剪切应变式传感器相对所述轨垫式传感器一侧的另一侧部位垫设有轨枕；

所述三号称重单元具有二个所述剪切应变式传感器（1c），该二个剪切应变式传感器相间一距离地设置于轨道（5）腹板上，轨道下面于该二个剪切应变式传感器之间的区间设置有所述轨垫式传感器（2c），轨道下面对应于该二个剪切应变式传感器相对所述轨垫式传感器一侧的另一侧部位垫设有轨枕。

2.如权利要求1所述的轨道称重装置，其特征是所述剪切应变式传感器为塞入式传感器或夹紧接触式传感器。

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