CN103507829B - 机车轴重检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机车轴重检测方法及系统。本方法包括：将机车置于水平的标准测试钢轨上，获取第n个轮对对应的各一系弹簧的压缩距离，根据所述一系弹簧的基准距离和压缩距离确定该一系弹簧的变形量，根据该变形量和弹性模量确定该一系弹簧的轴重变化量，再结合列车在出厂前的称重试验中获得的基准轴重之和，获取该轮对的当前轴重，重复上述过程直至获取机车所有轮对的当前轴重。本发明的方法可快速检测机车当前各个轮对的轴重，以及时发现机车的轴重分配不均问题，并及时采取调整措施，减少了车轮非正常损耗，以及驱动轮空转等情况的发生。

Description

机车轴重检测方法及系统

技术领域

本发明涉及机车检修技术，尤其涉及一种机车轴重检测方法及系统。

背景技术

在机车运行过程中，由于车轮直径变化、构架变形等因素会造成机车的轴重分配不均匀，即同一机车的不同轮轴施加于钢轨的重量不同，当轮轴分配不均达到一定程度时，会造成机车驱动轴空转，以及车轮非正常磨耗。

现有技术中，在机车生产完毕出厂前，会利用转向架称重试验台对机车的各个车轴进行轴重测量，以通过添加垫片等方式来调整机车重量的分配，使机车各轴的轴重相等；但是，当机车投入运行以后，由于检测设备及检测时间的限制，无法经常对机车快速进行轴重检测，使得机车发生轮重分配不均后还未被发现，从而增加了车轮的磨耗，还可能造成驱动轮空转、影响机车正常运行。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种机车轴重检测方法及系统，实现有效、快速检测机车轴重分配状况，以及时发现机车轴重分配不均，进而及时作出调整，防止车轮非正常磨耗及驱动轮发生空转。

本发明的第一个方面是提供一种机车轴重检测方法，包括：

步骤一、将机车置于水平的标准测试钢轨上；

步骤二、分别获取位于机车的第n个轮对前侧的第一一系弹簧的第一压缩距离和第三一系弹簧的第三压缩距离，以及位于所述轮对后侧的第二一系弹簧的第二压缩距离和第四一系弹簧的第四压缩距离，其中，n为自然数，所述第一一系弹簧和所述第二一系弹簧对应所述轮对车轴的同一端，所述第三一系弹簧和所述第四一系弹簧对应所述轮对车轴的另一端；

步骤三、根据所述第一一系弹簧的第一基准距离和所述第一压缩距离确定所述第一一系弹簧的第一变形量，根据所述第二一系弹簧的第二基准距离和所述第二压缩距离确定所述第二一系弹簧的第二变形量，根据所述第三一系弹簧的第三基准距离和所述第三压缩距离确定所述第三一系弹簧的第三变形量，根据所述第四一系弹簧的第四基准距离和所述第四压缩距离确定所述第四一系弹簧的第四变形量；

步骤四、分别根据所述第一一系弹簧的第一弹性模量及所述第一变形量、所述第二一系弹簧的第二弹性模量及所述第二变形量、所述第三一系弹簧的第三弹性模量及所述第三变形量，以及所述第四一系弹簧的第四弹性模量及所述第四变形量确定所述第一轴重变化量、第二轴重变化量、第三轴重变化量和第四轮轴重变化量；

步骤五、

根据所述轮对的第一基准轴重和第二基准轴重之和、所述第一轴重变化量和第二轴重变化量生成所述轮对当前第一轴重和当前第二轴重之和，根据所述轮对的第三基准轴重和第四基准轴重之和、所述第三轴重变化量和第四轴重变化量生成所述轮对当前第三轴重和当前第四轴重之和，其中，所述第一基准轴重和第二基准轴重之和、第三基准轴重和第四基准轴重之和分别为所述机车在出厂前利用转向架称重试验台测得的；

步骤六、根据所述当前第一轴重和当前第二轴重之和，以及所述当前第三轴重和当前第四轴重之和获取所述轮对的当前轴重；

对第n+1个轮对重复步骤二至六，直至获取所述机车的所有轮对分别对应的所述当前轴重。

本发明的另一个方面是提供一种用于实现上述机车轴重检测方法的机车轴重检测系统，包括：

标准测试钢轨，水平设置在地面基础上；

游标卡尺，用于测量获取第一压缩距离、第二压缩距离、第三压缩距离及第四压缩距离，其中，所述游标卡尺包括主尺和游标，所述主尺和游标上分别固定设置有末端呈尖状的第一测量爪和第二测量爪。

本发明提供的机车轴重检测方法及系统，可以方便、快速地检测机车当前各个轮对的轴重，以及时发现机车因车轮直径变化等原因造成的轴重分配不均，并及时采取调整措施，使机车轴重重新均匀分配，有利于减少轴重分配不均造成车轮非正常损耗，以及驱动轮空转等情况的发生。

附图说明

图1为机车轮对处的部分结构示意图；

图2为本发明一种机车轴重检测方法实施例的流程图；

图3为本发明一种机车轴重检测系统中游标卡尺实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明所述的“轴重”是指，机车静置在钢轨上时，每个轮对施加于钢轨的重量，其中，轮对由轮轴及固定设置在轮轴两端处的两个车轮组成；本发明所述的“前”是指机车的牵引方向。

图1为机车轮对处的部分结构示意图；请参照图1，为了便于对本发明的理解，先对机车的结构进行简要说明。机车包括位于车体下方的沿纵向排列的多个轮对，每个轮对由轮轴10及分别固定设置在靠近所述轮轴10两端处的车轮101组成，在轮轴10两端、且在对应的车轮101外侧分别固定设置有轴箱体11，轮轴10一端的前、后侧的轴箱体11上分别设置有第一一系弹簧141和第二一系弹簧142，轮轴另一端的前、后两侧的轴箱体上分别设置有第三一系弹簧和第四一系弹簧（图未示）；用于承载车体的两个构架12分别对称设置在轮轴10两端的上方，其中构架12的一侧坐落在第一一系弹簧141和第二一系弹簧142上，构架12的另一侧则坐落在第三一系弹簧和第四一系弹簧上；第一一系弹簧141、第二一系弹簧142、第三一系弹簧和第四一系弹簧均包括上端的上弹簧座132、下端的下弹簧座131和压设在上弹簧座132和下弹簧座131之间的弹簧体，所述弹簧体受压后的反作用力则反映相应轮对的轴重。

图2为本发明一种机车轴重检测方法实施例的流程图，如图2所示，本实施例提供的方法，包括：

步骤101、将机车置于水平的标准测试钢轨上。

步骤102、分别获取位于机车的第n个轮对前侧的第一一系弹簧的第一压缩距离和第三一系弹簧的第三压缩距离，以及位于所述轮对后侧的第二一系弹簧的第二压缩距离和第四一系弹簧的第四压缩距离，其中，n为自然数，所述第一一系弹簧和所述第二一系弹簧对应所述轮对车轴的同一端，所述第三一系弹簧和所述第四一系弹簧对应所述轮对车轴的另一端。

步骤103、根据所述第一一系弹簧的第一基准距离和所述第一压缩距离确定所述第一一系弹簧的第一变形量，根据所述第二一系弹簧的第二基准距离和所述第二压缩距离确定所述第二一系弹簧的第二变形量，根据所述第三一系弹簧的第三基准距离和所述第三压缩距离确定所述第三一系弹簧的第三变形量，根据所述第四一系弹簧的第四基准距离和所述第四压缩距离确定所述第四一系弹簧的第四变形量。

具体地，第一一系弹簧的第一基准距离和第一压缩距离可以分别用L1和L1′表示，第二一系弹簧的第二基准距离和第二压缩距离可以分别用L2和L2′表示，第三一系弹簧的第三基准距离和第三压缩距离可以分别用L3和L3′表示，第四一系弹簧的第四基准距离和第四压缩距离可以分别用L4和L4′表示，则：

△S1=L1′-L1，

△S2=L2′-L2，

△S3=L3′-L3，

△S4=L4′-L4，

其中，△S1表示第一变形量，△S2表示第二变形量，△S3表示第三变形量，△S4表示第四变形量，其中，△S4可以为正值或负值，可以理解的是，当为正值时，表示所承受的载荷变小，当为负值时表示所承受的载荷增大。

在本实施例中，优选地，每个一系弹簧对应的基准距离和压缩距离基于同样基准的测量，每个一系弹簧的基准距离和压缩距离分别为该系弹簧自然状态下和被压缩状态下所测得的上弹簧座的底面与下弹簧座的顶面之间的距离，二者的差值即为该系弹簧的变形量，例如，在获取第一一系弹簧的第一基准距离L1时，可以测量上弹簧座的底面和下弹簧座的顶面之间的距离作为第一基准距离L1，对应地，在获取第一压缩距离L1′时，还可测量第一一系弹簧处于压缩状态时上弹簧座的底面和下弹簧座的顶面之间的距离作为第一压缩距离L1′；同样，在获取第二一系弹簧对应的第二基准距离L2和第二压缩距离L2′、第三一系弹簧对应的第三基准距离L3和第三压缩距离L3′及第四一系弹簧对应的第四基准距离L4和第四压缩距离L4′时，同样应采用与第一一系弹簧类似的方式，有助于获得更准确的弹簧变形量，从而在最终判断轴重分配是否均匀的同时，更准确的了解各轮对对应的轴重相对于出厂前的变化情况。

步骤104、分别根据所述第一一系弹簧的第一弹性模量及所述第一变形量、所述第二一系弹簧的第二弹性模量及所述第二变形量、所述第三一系弹簧的第三弹性模量及所述第三变形量，以及所述第四一系弹簧的第四弹性模量及所述第四变形量分别确定所述第一轴重变化量、第二轴重变化量、第三轴重变化量和第四轮轴重变化量。

具体地，当所有一系弹簧的均为同样的材料和结构尺寸时，第一弹性模量、第二弹性模量、第三弹性模量和第四弹性模量的值相等，均可以用Ks来表示，则：

△WL1=Ks×△S1，

△WL2=Ks×△S2，

△WL3=Ks×△S3，

△WL4=Ks×△S4，

其中，△WL1、△WL2、△WL3和△WL4分别表示第一轴重变化量、第二轴重变化量、第三轴重变化量和第四轴重变化量。

步骤105、根据所述轮对的第一基准轴重和第二基准轴重之和、所述第一轴重变化量和第二轴重变化量生成所述轮对当前第一轴重和当前第二轴重之和，根据所述轮对的第三基准轴重和第四基准轴重之和、所述第三轴重变化量和第四轴重变化量生成所述轮对当前第三轴重和当前第四轴重之和，其中，所述第一基准轴重和第二基准轴重之和、以及所述第三基准轴重和第四基准轴重之和可以分别为所述机车在出厂前利用转向架称重试验台测得的。

具体地，第一基准轴重、第二基准轴重、第三基准轴重和第四基准轴重可以分别用WL1、WL2、WL3和WL4表示，第一基准轴重和第二基准轴重之和，以及第三基准轴重和第四基准轴重之和的具体数值，可在机车出厂参数中获取。在现有技术中，在机车制造完成出厂前，都会利用转向架称重试验台对机车进行轴重调整，以使各轮对的轴重相等，可选地，在轴重调整完毕，各轮对的轴重分配达到均匀后，可测得每个轮对对应第一基准轴重和第二基准轴重之和，WL1+WL2，以及第三基准轴重和第四基准轴重之和，WL3+WL4。

上述根据第一基准轴重和第二基准轴重，以及所述第三基准轴重和第四基准轴重之和分别生成对应的所述当前第一轴重和当前第二轴重之和，以及所述当前第三轴重和当前第四轴重之和具体可以为：

WL1′+WL2′=WL1+WL2─（△WL1+△WL2），

WL3′+WL4′=WL3+WL4─（△WL3+△WL4），

其中，WL1′、WL2′、WL3′和WL4′分别表示当前第一轴重、当前第二轴重、当前第三轴重和当前第四轴重；△WL1、△WL2、△WL3和△WL4分别表示第一轴重变化量、第二轴重变化量、第三轴重变化量和第四轴重变化量。

步骤106、根据当前第一轴重WL1′和当前第二轴重WL2′之和，以及当前第三轴重WL3′和当前第四轴重WL4′之和获取所述轮对的当前轴重；

具体可以为：

AL′=WL1′+WL2′+WL3′+WL4′，

其中，AL′表示所述轮对的当前轴重。

对第n+1个轮对重复步骤二至六，直至获取所述机车的所有轮对分别对应的当前轴重。

在机车运行一段时间后检修维护时，可以采用本实施例提供的机车轴重检测方法，方便、快速地获得机车当前各个轮对的轴重，当然也可对投入运行的机车定期进行检测，以及时发现机车因车轮直径变化等原因造成的轴重分配不均，并及时采取调整措施，使机车轴重重新均匀分配，有利于减少轴重分配不均造成车轮非正常损耗，以及驱动轮空转等情况的发生。

可选地，在步骤101之前，还可以包括：

在所述机车各轮对对应的所述第一一系弹簧的上弹簧座和下弹簧座上分别标定出垂直对应的上基准点和下基准点，在对应所述机车各轮对的所述第二一系弹簧的上弹簧座和下弹簧座上分别标定出垂直对应的上基准点和下基准点，在所述第三一系弹簧的上弹簧座和下弹簧座上分别标定出垂直对应的上基准点和下基准点、在所述第四一系弹簧的上弹簧座和下弹簧座上分别标定出垂直对应的上基准点和下基准点；

利用转向架称重试验台对所述机车进行轴重调整，以使各轮对的轴重分配均匀，并分别测量所述第一一系弹簧、第二一系弹簧、第三一系弹簧和第四一系弹簧中所述上基准点和下基准点之间的距离以分别获取所述第一基准距离、所述第二基准距离、所述第三基准距离及所述第四基准距离；

即，为了更方便各基准距离和各压缩距离的测量获取，可以在机车出厂前的轴重调整后，在每个一系弹簧的上弹簧座和下弹簧座上标定出上基准点和下基准点，且保证上基准点和下基准点的连线沿垂向延伸。例如，上基准点和下基准点可以通过在上弹簧座的下表面和下弹簧座的上表面上分别冲孔的方式来标定。

对应地，步骤202可以包括：

分别测量位于所述第n个轮对的前侧的所述第一一系弹簧和所述第三一系弹簧中的所述上基准点和所述下基准点之间的距离，以获取所述第一压缩距离和第三压缩距离，分别测量位于所述第n个轮对的后侧的所述第二一系弹簧和所述第四一系弹簧中的所述上基准点和所述下基准点之间的距离，以获取所述第二压缩距离和所述第四压缩距离。

通过在一系弹簧上标定基准点的方式来获取基准距离和压缩距离，可以防止上弹簧座或下弹簧座自身尺寸的变化影响测得的基准距离和压缩距离的值，从而有利于获得更加准确的轴重。

本发明另一实施例提供一种用于实现上述实施例的机车轴重检测方法的机车轴重检测系统，包括：

标准测试钢轨，水平设置在地面基础上；

游标卡尺，用于测量获取第一压缩距离、第二压缩距离、第三压缩距离及第四压缩距离；其中，如图3所示，游标卡尺可以包括主尺31和游标32，主尺31和游标32上分别固定设置有末端呈尖状的第一测量爪311和第二测量爪321。

在利用本实施例提供的系统进行机车轴重检测时，可将待检测机车置于该标准测试钢轨上，对第一个轮对利用上述游标卡尺执行前述实施例中的步骤102，由于，本实施例的游标卡尺的第一测量爪311和第二测量爪321均呈尖状，以更准确定上基准点和下基准点之间的距离，减少定位误差，提高测量精准性，也更方便测量操作；然后顺次进行步骤103至106的操作，以获取第一个轮对的轴重。之后，在第二个轮对上重复步骤102至步骤106，以获取第二个轮对的轴重，如此循环，直至完成该机车上所有轮对的检测，并获取到个轮对的轴重，从而，根据各轮对的轴重数值，便可以判断出轴重分配是否在规定的范围内，当轴重分配不均时，可及时采取相应的调整措施，例如添加垫片等，以使机车的各轮对的轴重趋于相等。

利用本实施例的机车轴重检测系统可以在列车运行一段时间后，快速、有效地对其进行轴重检测，以及时发现机车因车轮直径变化等原因造成的轴重分配不均，并及时作出调整使机车轴重重新均匀分配，达到了减少轴重分配不均造成车轮非正常损耗、及驱动轮空转等情况的发生的目的。

进一步地，本实施例提供的轴重检测系统，还可以包括：

冲孔装置，用于在各轮对对应的第一一系弹簧、第二一系弹簧、第三一系弹簧及第四一系弹簧的上弹簧座和下弹簧座上分别标定出上基准点和下基准点；即，可以通过冲孔装置在上弹簧座和下弹簧座的周围侧面上冲孔的方式标定上基准点和下基准点，优选地，冲孔装置冲出的孔可以为锥形，以在测量时，将锥形孔的底部作为测量的基点，以进一步减少测量误差，提高最终获得的轴重数值的精度。

更进一步地，本实施例提供的轴重检测系统，还可以包括：

转向架称重试验台，用于在机车出厂前对所述机车进行轴重调整，并获取每个轮对对应的所述第一一系弹簧和第二基准轴重之和，以及第三基准轴重和第四基准轴重之和。

另外，需要说明的是，当机车的使用方与机车的制造方非同一单位时，机车各轮对对应的所述第一基准距离、第二基准距离、第三基准距离和第四基准距离的数值可以作为参数标识记载在机车的相关说明信息中，即，在进行称重试验通过调整使各轮对对应的轴重符合要求时，测量以获取所述第一基准距离、第二基准距离、第三基准距离和第四基准距离的数值，具体地，比较理想的情况下各基准距离的数值互相相差不大，此时可直接记载均值作为基准距离参数即可；这样，使用方可以从机车的相关说明信息中获取这些参数，此时，本实施例的轴重检测系统可以不包括转向架称重试验台，使用方利用本实施例的标准测试钢轨和游标卡尺便可实施前述实施例的机车轴重检测方法，从而根据轴重检测的结果进行调整，以使机车的各轮对轴重的处于均匀分配状态。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种机车轴重检测方法，其特征在于，包括：

步骤一、将机车置于水平的标准测试钢轨上；

步骤二、分别获取位于机车的第n个轮对前侧的第一一系弹簧的第一压缩距离和第三一系弹簧的第三压缩距离，以及位于所述轮对后侧的第二一系弹簧的第二压缩距离和第四一系弹簧的第四压缩距离，其中，n为自然数，所述第一一系弹簧和所述第二一系弹簧对应所述轮对车轴的同一端，所述第三一系弹簧和所述第四一系弹簧对应所述轮对车轴的另一端；

步骤三、根据所述第一一系弹簧的第一基准距离和所述第一压缩距离确定所述第一一系弹簧的第一变形量，根据所述第二一系弹簧的第二基准距离和所述第二压缩距离确定所述第二一系弹簧的第二变形量，根据所述第三一系弹簧的第三基准距离和所述第三压缩距离确定所述第三一系弹簧的第三变形量，根据所述第四一系弹簧的第四基准距离和所述第四压缩距离确定所述第四一系弹簧的第四变形量；

步骤四、分别根据所述第一一系弹簧的第一弹性模量及所述第一变形量、所述第二一系弹簧的第二弹性模量及所述第二变形量、所述第三一系弹簧的第三弹性模量及所述第三变形量，以及所述第四一系弹簧的第四弹性模量及所述第四变形量分别确定第一轴重变化量、第二轴重变化量、第三轴重变化量和第四轮轴重变化量；

步骤五、根据所述轮对的第一基准轴重和第二基准轴重之和、所述第一轴重变化量和第二轴重变化量生成所述轮对当前第一轴重和当前第二轴重之和，根据所述轮对的第三基准轴重和第四基准轴重之和、所述第三轴重变化量和第四轴重变化量生成所述轮对当前第三轴重和当前第四轴重之和，其中，所述第一基准轴重和第二基准轴重之和、第三基准轴重和第四基准轴重之和分别为所述机车在出厂前利用转向架称重试验台测得的；

步骤六、根据所述当前第一轴重和当前第二轴重之和，以及所述当前第三轴重和当前第四轴重之和获取所述轮对的当前轴重；

对第n+1个轮对重复步骤二至六，直至获取所述机车的所有轮对分别对应的所述当前轴重；

在所述步骤一之前，还包括：

在所述机车各轮对对应的所述第一一系弹簧的上弹簧座和下弹簧座上分别标定出垂直对应的上基准点和下基准点，在对应所述机车各轮对的所述第二一系弹簧的上弹簧座和下弹簧座上分别标定出垂直对应的上基准点和下基准点，在所述第三一系弹簧的上弹簧座和下弹簧座上分别标定出垂直对应的上基准点和下基准点、在所述第四一系弹簧的上弹簧座和下弹簧座上分别标定出垂直对应的上基准点和下基准点；

利用转向架称重试验台对所述机车进行轴重调整，以使各轮对的轴重分配均匀，并分别测量所述第一一系弹簧、第二一系弹簧、第三一系弹簧和第四一系弹簧中所述上基准点和下基准点之间的距离以分别获取所述第一基准距离、所述第二基准距离、所述第三基准距离及所述第四基准距离；

所述步骤二包括：

分别测量位于所述第n个轮对的前侧的所述第一一系弹簧和所述第三一系弹簧中的所述上基准点和所述下基准点之间的距离，以获取所述第一压缩距离和第三压缩距离，分别测量位于所述第n个轮对的后侧的所述第二一系弹簧和所述第四一系弹簧中的所述上基准点和所述下基准点之间的距离，以获取所述第二压缩距离和所述第四压缩距离。

2.根据权利要求1所述的机车轴重检测方法，其特征在于，在所述利用转向架称重试验台对所述机车进行轴重调整之后、且在所述步骤一之前，还包括：

利用转向架称重试验台测得所述第一一系弹簧处的所述第一基准轴重和所述第二一系弹簧处的所述第二基准轴重之和，以及所述第三一系弹簧处的所述第三基准轴重和所述第四一系弹簧处的所述第四基准轴重之和。

3.一种用于实现权利要求1所述的机车轴重检测方法的机车轴重检测系统，其特征在于，包括：

标准测试钢轨，水平设置在地面基础上；

游标卡尺，用于测量获取第一压缩距离、第二压缩距离、第三压缩距离及第四压缩距离，其中，所述游标卡尺包括主尺和游标，所述主尺和游标上分别固定设置有末端呈尖状的第一测量爪和第二测量爪；

转向架称重试验台，用于在机车出厂前对所述机车进行轴重调整，并获取每个轮对对应的所述第一基准轴重和所述第二基准轴重之和，以及所述第三基准轴重和所述第四基准轴重之和。

4.根据权利要求3所述的轴重检测系统，其特征在于，还包括：

冲孔装置，用于在各轮对对应的第一一系弹簧、第二一系弹簧、第三一系弹簧及第四一系弹簧的上弹簧座和下弹簧座上分别标定出上基准点和下基准点。