CN103344788A - 一种重力势能冲击式加速度发生装置 - Google Patents

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张志新
刘冲
焦振华
戴恒震
任同群
梁军生
王天娆
邱奇
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Abstract

本发明一种重力势能式冲击加速度发生装置属于铁路安全检测技术领域,涉及一种重力势能冲击式加速度发生装置,特别针对用于判断无缝高速铁路上的加速度传感器夹具安装是否正确及安装在无缝高速铁路上的加速度传感器工作是否正常。该装置由加速度发生装置本体和强磁吸砣机构组成;在加速度发生装置本体中,有龙门型的加载台,铝管下端通过螺纹连接安装在龙门型加载台的顶部,磁座吸住金属球并安放在铝管的上端,磁座的侧面安装有控制开关。细线绳1系在强力磁砣2上,构成强磁吸砣机构。该装置具有操作方便、结构简单、轻便易于携带、性能稳定可靠、效率高、现场可操作性好,且不破坏现场原有加速度传感器夹具的安装。

Description

一种重力势能冲击式加速度发生装置
技术领域
[0001] 本发明属于铁路安全检测技术领域,涉及ー种重力势能冲击式加速度发生装置,特别针对用于判断无缝高速铁路上的加速度传感器夹具安装是否正确及安装在无缝高速铁路上的加速度传感器工作是否正常。
背景技术
[0002] 经过几年的快速发展,我国已成为世界上高速鉄路运营里程最长,运营速度最高,在建规模最大的国家,对高速鉄路的维护和监测成为必须面对的课题。钢轨是高速鉄路中最基本的安全构件,由于高速列车的长期高速运行给钢轨造成很大的冲击,钢轨容易产生像剥离、波纹面、裂纹等损伤,同时无缝线路长轨条受到钢轨接头阻力、扣件阻力和道床阻カ的约束,当轨温发生变化时,在长轨条中就会产生纵向温度力。轨温下降时,在钢轨中产生轴向拉力;当气温较低,尤其在寒冷地区的冬季季节,钢轨中纵向温度拉カ较大,在钢轨的焊缝、裂纹等薄弱处因无法承受较大的纵向温度拉カ可能发生钢轨断裂,进而造成列车脱轨,严重威胁到乘客的生命安全。
[0003] 为避免这类问题导致的事故发生,对钢轨进行实时全天监测以及时发现钢轨出现的问题成为十分必要,其中一种有效措施是通过实时采集监控钢轨的动静态数据进行分祈,从而判断钢轨是否有胀轨危险或有裂纹产生。钢轨的动态数据主要包括加速度和动态应变,加速度信号是通过把加速度传感器集成到安装在钢轨上的夹具上,实时采集高速列车通过时的加速度信号,并通过无线传感器网络节点传输到网关,再由网关将数据通过3G网络传送到实验室数据库。由于高速铁路上エ况十分恶劣,除自然环境外,无缝线路上还存在高压,强电磁干扰等,容易给无线传感器网络节点及加速度传感器造成极大的危害甚至导致失效。采集传输设备实际实验过程中,在同一侧钢轨相邻跨安装加速度采集设备ー和加速度采集设备ニ或同一轨道板两股钢轨正对立位置安装加速度采集设备ー和加速度采集设备ニ,同一辆高速列车经过时,加速度采集设备ー和加速度采集设备ニ采集到的加速度值大小相差较大时,现场很难及时判断是无线传感器网络节点问题还是加速度传感器出现故障,甚至无法判断是加速度采集系统ー采集到的加速度值不正确还是加速度采集系统ニ采集到的加速度值不正确或者两个加速度采集系统均不正确,从而给维修带来极大困难。其次,当加速度传感器夹具现场安装完成后,无法判断加速度传感器夹具是否安装正确,可能由于夹具的安装不正确造成采集到的加速度值偏大或偏小,给实验带来一定的不确定性。
[0004]目前,国内外还没有相关可行的方法及装置用于判断无缝高速铁上的加速度传感器夹具安装是否正确及安装在无缝高速铁路上的加速度传感器工作是否正常。对于判断加速度传感器工作是否正常,研究过程中目前常用的方法就是将无线传感器网络节点及加速度传感器夹具一同拆除更换新的无线传感器网络节点及加速度传感器夹具或将其中一部分拆除更换,或将两整套设备的一部分交换来对比排除查找故障,这种方法工作量大,且实验周期长,实验成本非常高;对于安装后加速度传感器夹具是否安装好则无法判断。为了探寻ー种更加有效的,能缩短实验时间,降低试验成本,在实验现场排除及找出故障的试验方法及装置显得尤为重要。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术难题是克服现有技术的缺陷,发明了ー种重力势能冲击式加速度发生装置,该装置采用磁座控制金属球的自由下落,能有效的控制金属球的撞击位置,比电磁吸盘简单,不需要供电设备且携带方便。利用本装置可以方便快捷的得到ー个大小相对比较稳定的冲击加速度,将该加速度作用到被测带加速度传感器的夹具上,通过夹具上的被测加速度传感器采集该加速度值,即可测试该夹具上的加速度传感器工作是否正常。该装置结构简单,使用方便且便于携帯,易于高速铁路现场测试,帮助现场快速找出故障。
[0006] 本发明采用的技术方案是ー种重力势能冲击式加速度发生装置,其特征在干:该装置由加速度发生装置本体和强磁吸砣机构组成;在加速度发生装置本体中,有龙门型的加载台7,铝管6下端通过螺纹连接安装在龙门型加载台7的顶部,磁座(3)吸住金属球(5)并安放在铝管(6)的上端,,磁座3的侧面安装有控制开关4 ;右刚性卡ロ 8和左刚性卡ロ 9分别安装在龙门型加载台7的下端,用四个紧固螺母10锁紧在龙门型加载台7上;龙门型加载台7分别由右刚性卡ロ 8和左刚性卡ロ 9固定连接在右夹具块12和左夹具块13上;细线绳I系在强カ磁砣2上,构成强磁吸砣机构。
[0007] 本发明具有以下明显效果:利用该装置可以方便快捷的判断加速度传感器夹具安装是否正确及安装在无缝高速铁路上的加速度传感器工作是否正常,当判定安装在无缝高速铁路上的加速度传感器工作正常时,还可进ー步判断加速度采集节点是否正常。该装置携帯方便,使用简单,不需要外部供电,可以实现准确、快速、低成本的现场故障查找。
附图说明
[0008] 图1为重力势能冲击式加速度发生装置的装配图,图2为强磁吸砣结构示意图,图3为重力势能式冲击加速度发生装置与钢轨连接示意图,图4为右夹具块12的剖视图。图中:1为细线绳,2为强カ磁蛇,3为磁座,4为磁座控制开关,5为金属球,6为招管,7为龙门型加载台,8为右刚性卡ロ,9为左刚性卡ロ,10为紧固螺母,11为钢轨,12为右夹具块,13为左夹具块,14为被测加速度传感器,15为传感器压板,16为紧固螺钉。
具体实施方式
[0009] 以下结合技术方案和附图对本发明进行详细说明,对钢轨进行实时全天监测吋,是通过实时采集监控钢轨的动静态数据进行分析,从而判断钢轨是否有胀轨危险或有裂纹产生。钢轨的动态数据主要包括加速度和动态应变,加速度信号是通过把加速度传感器集成到安装在钢轨上的夹具上,实时采集高速列车通过时的加速度信号,并通过无线传感器网络节点传输到网关,再由网关将数据通过3G网络传送到实验室数据库。本发明采用磁性有无可控的磁座3代替电磁吸盘控制金属球5的自由下落,不仅能实现有效控制金属球5的撞击位置,且操作比电磁吸盘简单,不需要供电设备,携帯方便。利用重力势能转化为冲击能,使金属球5每次从相同高度由静止开始从铝管6上端自由下落作用在龙门型加载台7上,并通过強力磁砣2将金属球5取出,其中龙门型加载台7通过右刚性卡ロ 8和左刚性卡ロ 9与加速度传感器夹具连接,金属球5的重力势能转化为冲击能作用在加速度传感器夹具上,使其产生ー个相对固定大小的加速度,用标准加速度传感器采集该加速度值作为參考值,被测加速度传感器14安装在右夹具块12内,用传感器压板15压住并用四个紧固螺钉16锁紧,在附图4中表示了右夹具块12的结构,左夹具块13的构造和右夹具块12相同。将被测加速度传感器14采集到的加速度值大小与參考值相比较来判断被测加速度传感器14夹具是否工作良好。
[0010] 在加速度发生装置本体中,有轻质且强度较高的龙门型加载台7,右刚性卡ロ 8,左刚性卡ロ 9,四个紧固螺母10,铝管6,金属球5,磁座3。根据测试所需加速度大小不同,可以改变铝管6的长度或选用不同质量的金属球5。磁座3用于控制金属球5的下落,当磁座3上控制开关4指向开,金属球5被磁座3吸住,当控制开关4指向关,金属球5下落;细线绳I系在強力磁砣2上,用于将自由下落撞击龙门型加载台7后的金属球5取出,有利于保证实验条件基本一致且能极大地提高工作效率。铝管6下端通过螺纹连接安装在龙门型加载台7的顶部,用于金属球5自由下落时,控制金属球5的下落高度,配合磁座3使用,可以确保金属球下落后撞击的位置基本一致,提高实验的可重复性。右刚性卡ロ 8和左刚性卡ロ 9用于将龙门型加载台7固定在集成过加速度传感器的夹具上并通过四个紧固螺母10锁紧,使得金属球5的冲击能更稳定更高效的传递给加速度传感器夹具,以提高重力势能式冲击加速度发生装置的稳定性和重复性,如附图1、2所示。
[0011] 在附图3中,右夹具块12和左夹具块13固定在钢轨11上,铝管6通过螺纹连接安装在龙门型加载台7上,保证铝管6每次拆装后具有良好的位置一致性;用细线绳I将强カ磁砣2系好,构成强磁吸砣机构。将加速度传感器连接到动态无线传感器网络电压节点上,节点网关连接至电脑,打开数据采集软件并设置好相应參数。将金属球5用磁座3吸好,把磁座3安放在铝管6上,旋转磁座开关4指向关,金属球5从铝管6上端静止释放冲击龙门型加载台7,龙门型加载台7通过右刚性卡ロ 8、左刚性卡ロ 9和加速度传感器夹具刚性连接,冲击后加速度传感器检测到一个较大的加速度值,从而触发无线传感器网络电压节点并通过无线传感器网络电压节点采集到加速度传感器所测到的加速度值,金属球5冲击完成后用系好细线绳I的強力磁砣2将金属球5取出,以避免毎次下落后都需将铝管6取下再将金属球5取出,这不仅使得操作简单快捷且提高了实验重复性。
[0012] 多次重复以上实验,把实验采集到的结果与集成到同样夹具上的标准加速度传感器在相同エ况下采集到的加速度值相比较,即可判断被测加速度传感器是否良好,如果被测加速度传感器工作正常,则再将该被测加速度传感器连接至被测节点,设置好采集參数后,重复上述实验即可得到另ー组加速度值,与上一组实验采集到的加速度值及标准加速度传感器采集到的值对比,即可判断该节点是否正常,通过以上方式方法及装置即可现场快速判断故障所在。
[0013] 本装置也可用于判断加速度传感器夹具安装是否正确。当集成好的加速度传感器夹具运输到高速鉄路现场经检测正常,安装完毕后,将本装置按照以上方式固定到夹具上即可检测加速度传感器夹具安装是否正确,有助于消除由于夹具安装不当造成的加速度传感器测到的加速度值不准确。

Claims (1)

1.ー种重力势能冲击式加速度发生装置,其特征在于:该装置由加速度发生装置本体和强磁吸砣机构组成;在加速度发生装置本体中,有龙门型的加载台(7),铝管(6)下端通过螺纹连接安装在龙门型加载台(7)的顶部,磁座(3)吸住金属球(5)并安放在铝管(6)的上端,磁座(3)的侧面安装有控制开关(4);右刚性卡ロ(8)和左刚性卡ロ(9)分别安装在龙门型加载台(7)的下端,用四个紧固螺母(10)锁紧在加载台(7)上;右夹具块(12)和左夹具块(13)分别由右刚性卡ロ(8)和左刚性卡ロ(9)固定;细线绳I系在强カ磁砣2上,构成强磁吸蛇机构。
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