CN105190259A - 具有称重装置的运输铁轨系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够检测铁轨车辆(2)的重量的运输铁轨系统(1)。运输铁轨系统(1)包括一个或多个铁轨(3a、3b)、以及用于测量磁特性的一个或多个传感器(7)。至少一个传感器(7)适于测量磁特性的变化，以便确定支承在一个或多个铁轨(3a、3b)上的重量，磁特性的变化由所述重量施加在所述铁轨(3a、3b)上的应力而导致。运输铁轨系统(1)的特征在于，一个或多个所述传感器(7)适于测量所述铁轨(3a、3b)本身的磁特性的变化，且/或一个或多个传感器(7)适于测量所述铁轨(3a、3b)的支撑结构(4a、4b)的磁特性的变化。本发明允许以更低的价格提供运输铁轨系统(1)，因为这样的系统的复杂度可以被降低。

Description

具有称重装置的运输铁轨系统

技术领域

本发明涉及能够检测铁轨车辆的重量的运输铁轨系统，所述运输铁轨系统包括一个或多个铁轨、以及用于测量磁特性的一个或多个传感器，其中至少一个传感器适于测量磁特性的变化，以便确定支承在一个或多个铁轨上的重量，所述磁特性的变化由所述重量施加在所述铁轨上的应力而引起。

背景技术

在已公开文献DE1133141中，描述了一种用于确定铁路车辆的重量的装置。通过使用至少两个应变传感器测量轮子施加在铁轨上的压力，该装置确定这样的车辆的重量，所述传感器沿着所述铁轨的底侧顺序放置。

专利说明书DE1262628示出了用于称重车辆的设备。在这个发明中，在铁轨的称重拉伸(stretch)上测量铁路货车的重量，铁轨的称重拉伸可以在垂直方向上自由移动。垂直位移被包括磁致伸缩芯的两个压力感测装置转换为测量信号。

在专利申请CN101368842A，公开了一种轨道动态称重方法。它具有称重方法的特征，该方法使用两个称重点，这两个称重点距离称重轨道上的两个支点相同的距离。采用三极E形整体铁芯的传感器测量轨道承受的力，轨道利用非晶合金薄膜层内的相反的磁致伸缩效应，非晶合金薄膜层附接到铁轨的横向侧的中心轴线的测量点上。这个非晶合金薄膜层位于检测器铁芯和铁轨本身之间。

在专利说明书GB941,963中，描述了铁路车辆称重机器内的或者与之相关的改进。这样的称重机器包括至少三个应变响应设备，应变响应设备检测铁轨的两个轨枕的间隔内的三个不同地方的弯矩，铁路铁轨车辆通过该铁轨。

从已公开文献EP2397830A2中，扭矩和力测量系统是已知的，用于测量本体(corpus)上的扭矩和/或力的冲击。本体可以是例如自行车驱动轴或者风力涡轮机轴。场发生器装置包括缠绕在铁磁磁通集中器上的线圈，且将磁场应用到本体上。线圈可以由例如具有介于200赫兹和1000赫兹之间的频率的DC或AC信号来供电。由于扭矩和/或力的影响，本体改变形态结构，从而影响所生成的场。这种改变可以由磁场传感器装置来确定，磁场传感器装置可同样包括线圈和磁通集中器。

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的目的是改进运输铁轨系统。例如，应该提供一种具有称重系统的运输铁轨系统，称重系统可以更轻松地安装，可以以更低的价格获得，或者可以具有降低的复杂度。

根据本发明的解决方案

根据本发明，该问题由根据权利要求1的前序的运输铁轨系统来解决，其中一个或多个传感器适于测量铁轨本身的磁特性的变化，和/或一个或多个传感器适于测量铁轨的支撑结构的磁特性的变化。

在本发明的意义上，运输铁轨系统是允许将铁轨车辆从铁轨的一个点运输至预定路径上的另一个点的铁轨系统。这样的铁轨车辆可以例如是有轨车、机车、货车、电车，或者，由多个推车而形成的车组。运输铁轨系统可以在室内和室外获得。它可以作为货物运输系统安装在仓库内，或者作为铁路铁轨安装在室外。在目前的情况下，运输铁轨系统通过为吊挂在铁轨系统上的铁轨车辆导向，使得铁轨车辆在铁轨高度水平下方和/或之间移动，或者为放置在铁轨系统上的铁轨车辆导向，使得铁轨车辆在铁轨高度水平上方移动，而允许运输。

根据这个发明，铁轨是在运输铁轨系统的预定轨道上携载铁轨车辆的梁。在本发明的意义上，具有称重装置的铁轨不是轨道的单独部分，而是轨道的完整部分。这意味着它不是机械地从不适于检测车辆的重量的运输铁轨系统的部分上断开。此外，根据本发明，支撑结构是携载铁轨的结构。支撑结构可以是例如铁路轨道的轨枕、支架、机架或者梁，它将铁轨稳定在例如地面上、支架上、墙壁上或天花板的期望位置。

通过测量铁轨本身和/或铁轨的支撑结构的磁特性的称重效应，之前发现是必须的、传感器和支撑结构的铁轨之间的铁轨附加材料(例如特殊合金)可以令人惊讶地被省略。因此能够检测铁轨车辆的重量的这样的运输铁轨系统的价格和复杂度被降低。通过以下讨论的本发明的优选实施例，可获得更多的优点。

以下描述的不同传感器仅仅是与本发明一起使用的合适的传感器设计的例子。原则上，足够敏感以利用由于铁轨上的负载而导致的铁轨本身的或者铁轨的支撑结构的磁特性的变化作为测量信号的任何传感器都适于用作本发明的传感器，优选适于例如通过拾取线圈拾取变化的磁场的那些类型的传感器。

对于传感器来说，测量铁轨的或者支撑结构的磁特性的变化意味着如传感器所记录的主要的(即，大于50％)的磁特性变化分别源于铁轨的或者支撑结构的磁特性的变化。优选地，传感器所记录的大于70％，更优选地大于80％，更优选地大于99％，更优选地全部的磁特性变化，分别源于铁轨的或者支撑结构的磁特性的变化。这与这样的设置相反：其中被测量的主要是：不是铁轨或者支撑结构的一部分，例如CN101368842A中公开的非晶合金薄膜层的磁特性的变化。在本发明中，可以认为铁轨本身或者它的支撑结构作为传感器的测量设置的一部分，优选磁极铁芯的一部分。

在传输铁轨系统的优选实施例中，系统包括两个或者更多的传感器，适于测量磁特性的变化。在一实施例中，传感器位于传输铁轨系统的相同表面上，同时具有相同的测量朝向。如果重量施加应力在铁轨上，铁轨弯曲。铁轨承受的重量越低，铁轨可发生的弯曲越少，这可以降低对磁特性的影响。因此延长铁轨的长度可能是有用的，在铁轨上、通过沿着铁轨的那一部分设置几个传感器，可能发生称重。例如，两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或十个传感器可沿着铁轨的一部分设置，优选地相对于彼此等距。两个相邻的传感器之间的距离优选大于1厘米，更优选大于2厘米，更优选地大于3厘米，更优选大于5厘米，更优选大10厘米，更优选大于20厘米，更优选大于30厘米。距离优选小于20米，更优选小于10米，更优选小于1米，更优选小于90厘米，更优选小于50厘米，更优选小于30厘米。因此，在本发明的一些实施例中，两个相邻传感器之间的距离为例如20厘米和90厘米之间。在一些实施例中，距离小于10厘米。在一些实施例中，该距离大于1米，更优选甚至大于10米。通常，优选的，测量沿着铁轨的许多支撑点上的距离在铁轨的长度上发生，优选地沿着两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或十个支撑点上的距离，支撑点最优选地是铁路轨道的轨枕。在一些实施例中，单个传感器可以是足够的，例如，如果重量相对较大、或者铁轨或者支撑结构相对容易弯曲。由此，提供这样的系统的成本可以降低。

在另一个实施例中，优选地，运输铁轨系统包括适于测量不同朝向的两个表面上的磁特性的变化的两个或更多传感器。由于作用在铁轨的不同方向上的应力的不同分量(例如，应力/应变)导致磁场的不同变化，多个传感器可以被用于计算铁轨或者支撑结构上的重量。不同表面上的传感器可以相对于彼此具有偏移地安装，优选地具有沿着铁轨的偏移。例如，三个传感器可以安装在铁轨的基座表面上，彼此之间相距一距离，且三个附加的传感器可以相对于基座表面上的传感器安装在铁轨的侧表面上的中间位置，对铁轨的支撑结构加以必要的变通。

在优选的实施例中，系统包括两个或更多的传感器，所述传感器适于测量所述铁轨本身或者铁轨的支撑结构的磁特性的变化，且那些传感器的至少两个以在不同测量方向上测量磁特性的变化的方式安装，测量方向在彼此之间具有大于零度的角度。这个实施例优选地应用于铁轨轨道上。例如，运输铁轨系统中的两个传感器的测量方向之间的角度大于5，优选大于10，更优选大于40，更优选大于60度，例如介于80和100度。在一些实施例中，那些传感器的至少两个以在朝向彼此垂直的测量方向上测量磁特性的变化的方式安装。由于铁轨车轮通常具有倾斜的运行表面，它们朝向地面和平行于地面对铁轨施加力。为了适于运行表面的设计，铁轨通常向内倾斜。在这样的情况下，在彼此具有角度的方向上具有两个传感器可导致增加的精度。

在优选实施例中，一个或多个传感器包括用于测量磁特性的一个或多个测量装置。测量装置是传感器的一部分，传感器适于感测由磁特性的变化而改变的信号。通常，测量装置包括线圈、优选地围绕铁芯的线圈。优选地，线圈或者完整的磁极铁芯的表面与运输铁轨系统的各个元件直接机械接触，运输铁轨系统的元件的待测量的磁特性发生变化。用于测量磁特性的测量装置与待测量的磁特性变化的元件之间的直接接触可允许从铁轨收集特别强的信号，使得这个实施例是高度优选的。

适合于在本发明的实施例所使用的传感器是，例如在EP2397830A中所图示和描述的，其在该文献的例如图10和15中说明。关于该传感器的设计和必要的测量电子设备，该文件通过引用结合在本发明的说明书中。而在EP2397830A所示的实施例中，包括铁芯和围绕铁芯的线圈的测量装置被安装在离待测量的本体一距离处，在本发明中，在一些实施例中，测量装置，优选地铁芯，可具有与本体，也就是铁轨或者支撑结构直接机械接触的表面。CN101368842A中示出和描述了具有这样的测量装置、且适于用于本发明的实施例的另一个传感器，例如在该文献的图2和3中。关于传感器设计，文献也通过引用合并在这份描述中。与本发明相反，根据这份现有技术的文献，测量线圈和它们的磁极铁芯都没有经一个它们的表面与铁轨或者它们的支撑结构直接接触，而是传感器的测量装置经整体磁极铁芯与合金接触，合金呈现较强的逆磁致伸缩效果，代替铁轨或者支撑结构本身中出现的效果，该逆磁致伸缩效果被测量。采用本发明，合金层可以被省略，因此这样的运输铁轨系统的复杂度和价格可以被降低。

在运输铁轨系统的优选实施例中，一个或多个传感器包括用于测量磁特性的一个或多个测量装置，测量装置具有介于它自身和运输铁轨系统的各个元件之间的空气间隙，运输铁轨系统的元件的待测量的磁特性改变。具有空气间隙等同于无接触的称重系统的实施例。优选地，使用如EP2397830A中已知的传感器。虽然这份现有技术文献描述了传感器用于扭矩和力的测量，但该传感器可以一样用于测量重量，因为本体上的重量负载也将会导致本体的形态学上的变化，因此导致铁磁本体内的磁特性的变化。如现有技术文献中所说明的，作为测量装置的一部分的测量线圈和铁芯可以安装在与待测量的本体一距离处(即，具有空气间隙)，以便拾取磁场。在一些实施例中，从CN101368842已知的类型的传感器被安装，其测量装置位于与元件一距离处，所述元件的待测量的磁特性变化。这可以允许提供不安装到铁轨、甚至可能不安装到支撑结构上的传感器，使得铁轨或者支撑结构可以被替换，而不必替换传感器本身。因此，在特别优选的实施例中，在整个传感器和其待测量的磁特性变化的元件之间，有空气间隙。在某些实施例中，空气间隙可以部分地或者完全地填充有桥接间隙的材料。这种材料可以是胶水。另一种合适的材料是用于将传感器可移除地固定到铁轨或者支撑结构上的磁性化合物。桥接间隙或者空气间隙的层可以测量例如100μm或者更大，尤其是在传感器足够敏感的情况下，或者小于50μm，尤其是在传感器具有相当低的敏感度的情况下，因此优选地将铁轨或支撑结构与测量铁芯之间的距离保持得较低，同时仍然期望无接触的测量。

优选的是，一个或多个铁轨具有支撑结构和传感器，传感器适于测量铁轨的支撑结构的磁特性的变化，该磁特性的变化由所述重量施加在铁轨上的应力而引起。采用这个实施例，可能在缺陷的情况下替换铁轨，而传感器保持在原处。可实现的优点是减少处理时间，尤其是在铁轨必须被定期替换的情况下。

在优选实施例中，至少一个或多个铁轨具有安装在它们之上的一个或多个传感器，该传感器适于测量所述铁轨的磁特性的变化，该磁特性的变化由所述重量施加在所述铁轨上的应力而引起。这个实施例可具有优点：铁轨和传感器可以一起生产，且可以稍后部署为一组。因此安装和校准铁轨上的传感器的专门知识可以集中在一侧，而在该领域，仅需要关于铁路构造的常规知识。在一些设置中，期望除了至少一个铁轨具有支撑结构外，至少一个额外的传感器适于测量所述铁轨的支撑结构的磁特性的变化，该变化由所述重量施加在铁轨上的应力而引起。因此可以在不同的位置测量由所述重量施加在铁轨上的应力而引起的磁特性的变化，这导致增加的精度。

此外，优选的是，适于测量由施加在铁轨上的应力而引起的磁特性的变化的一个或多个传感器设置在铁轨上，处于铁轨的支撑结构的两个支撑点之间的中间位置。这可以是特别有用的，因为铁轨相当比例地位于两个支撑点之间。因此，最优选地的是，传感器被放置在两个支撑点之间的刚好一半处。优选的支撑点是铁轨在铁路铁轨的轨枕、支架、机架、隔板(ceiling)或梁上的安装点。在其它的实施例中，传感器可附加地或者替代地放置在铁轨的支撑结构的支撑点处。这可以减少安装时间，因为安装传感器必须的手动工作可以执行，同时铁轨安装在支撑点上。

优选的是，引起被传感器测量的磁特性的变化的物理效果是逆磁致伸缩效果。逆磁致伸缩效果允许基于由于铁轨(例如，铁轨本身或者铁轨的支撑结构)上的应力而导致的运输铁轨系统的元件的磁化率的变化，来计算支承在铁轨上的重量。虽然之前认为铁轨本身或者铁轨的支撑结构上的效果太弱而不能测量，但是传感器技术的最近发展允许直接测量常规的铁轨或者支撑结构内的效果，例如，铁路铁轨或者支撑结构的铁磁钢梁。因此铁轨和传感器之间的具有较大的逆磁致伸缩特征的潜在昂贵的附加材料(例如，铝)可以被省略。这可以降低成本，并减少这种具有称重能力的运输铁轨系统的复杂度。

优选地，运输铁轨系统具有彼此平行设置的两个或多个铁轨。在这种情况下，优选的运输铁轨系统可以是铁路轨道系统。在工业部门，确定电车、机车、货车或铁路推车的重量通常是必要的。因此具有这样的增强的运输铁轨系统可以具有极大的优势。采用之前已知的具有称重装置且应用于铁路轨道的运输铁轨系统，相当复杂的设置是必须的，包括在铁轨上切割孔，用于安装磁传感器，或者切割铁轨的一部分，用于提供机械称重装置。与这些解决方案相反，本运输铁轨系统可以允许测量重量，而不损坏铁轨或者铁轨的支撑结构。因此，将本系统应用于铁路铁轨可以非常容易，且减少了将传感器安装到铁轨或者支撑结构上所需要的手动工作的量。因此，安装称重系统可以减少必须的工作时间以及成本。

在具有彼此平行设置的两个或多个铁轨的运输铁轨系统中，优选地每个铁轨上设置至少一个传感器。这是有利的，因为通常铁轨车辆的重量在两个铁轨上重量不相等，且它的重量事实上可以通过测量两个铁轨上的重量来得到。优选地，两个传感器位于一条直线上，直线垂直于平行的铁轨的纵向延伸方向而延伸。此外，传感器可以设置在每个铁轨上，且优选地，这些传感器也成对设置，每一对位于一条直线上，直线垂直于平行的铁轨的纵向延伸方向而延伸。

在另一个优选的实施例中，运输铁轨系统是单轨系统。这意味着它包括正好一个携载车辆的铁轨。单轨对于在仓库等使用是有利的。具有仅一个铁轨的系统允许通过测量磁场的变化而非常简单地实施称重测量。在这样的系统的理想条件下，仅在一个可预测的维度上发生弯曲。因此，这是一种可能的情况，其中刚好一个传感器可用于得到可靠的和可再现的称重结果。在其它情况下，例如一个以上的方向上发生弯曲力，或者铁轨的更长距离上的弯曲效果应该被检测时，一个以上的、优选两个或更多个、更优选四个、五个、六个、七个或八个传感器可以存在，例如测量在不同的方向上的场强度的变化，或者用于收集延伸的弯曲轮廓。

运输铁轨系统可以以这样的方式设计：运输铁轨系统的元件包括铁磁钢或由铁磁钢制成，该元件的磁特性的变化由所应用的应力而导致。优选元件包括至少10％、更优选至少20％、更优选至少30％、更优选至少40％、更优选至少50％、更优选至少60％、更优选至少70％、更优选至少80％或甚至更优选至少90％的铁磁性钢。优选元件包括高达10％、更优选高达20％、更优选高达30％、更优选高达40％、更优选高达50％、更优选高达60％、更优选高达70％、更优选高达80％、更优选高达90％或甚至更优选高达100％的铁磁钢。这意味着，例如，元件可以包括超过40％但小于70％的铁磁钢。例如，当机械负载使铁磁材料发生变形时，发生逆磁致伸缩。因此铁磁钢的更大量将会导致从磁场得到的增加的信号。替代性地，任何其它类型的铁磁材料可替换铁磁钢，以实现磁场的变化的信号。考虑到期望的测量，优选的是铁轨本身或者铁轨的支撑结构具有所提及的铁磁材料的特征，优选地具有铁磁钢的特征。

在优选的实施例中，系统的至少一个铁轨被永久地磁化。这允许提供具有所谓的被动传感器技术的运输铁轨系统。“被动传感器技术”意味着用于主动产生磁场的装置可以被省略，优选地从传感器省略。因此传感器仅需要装备至少一个测量线圈作为拾取线圈，以测量由于铁轨上承载的重量而导致的应力所引起的铁轨的磁场的变化。这可以导致降低的成本。替代性地，“主动传感器技术”可以使用，其中一旦重量测量应该发生，铁轨就变成被磁化的。这样的主动传感器在例如CN101368842A和EP2397830A中示出和描述。在主动传感器技术的情况下，传感器优选地包括发出磁场的装置，例如用于产生磁场的线圈，磁场被感应到目标铁轨或者支撑结构内。这样的装置例如在EP2397830A中示出和描述。这份文献公开了围绕铁芯的线圈，用于产生磁场。因此，关于场产生过程、以及传感器电子设备的特性和设置，这份文献通过引用合并到这份描述中。主动传感器技术的可实现的优点是铁轨的永久磁化不是必须的。当然支撑结构可以--加以必要的变通--也被永久地磁化，以允许被动测量，且在主动情况下用于发出磁场的装置也可以作为与传感器分开的装置而提供。

优选地，用于测量运输铁轨系统的磁场的一个或多个传感器可移除地安装在系统上。这样的设置允许快速地安装和拆除运输铁路系统上(例如铁路或者铁路的支撑结构上)的传感器。传感器可以以非永久的方式固定到铁路上，使得可能轻易地移除，例如如果铁轨或者支撑结构必须被替换或者如果传感器应该安装在不同位置的另一个铁轨上。这可以减少维护时间或成本。

附图说明

在示意图的辅助下，更详细地阐明本发明。

图1：图1示出了根据本发明实施例的运输铁轨系统的侧视图；

图2：图2示出本发明的另一个实施例的俯视图；

图3：图3示出沿根据图2的本发明的实施例的铁轨的主视图；

图4：图4示出了本发明的另一个实施例的主视图，其中运输铁轨系统具有两个铁轨；

图5：图5示出了在本发明的实施例中使用的主动磁性传感器的实施例；以及

图6：图6示出了在本发明的实施例中使用的主动磁性传感器的另一个实施例。

具体实施方式

图1至6示出了根据本发明的运输铁轨系统1的实施例，或者对于这样的运输铁轨系统1很重要的元件。

图1示出了能够检测铁轨车辆2的重量的运输铁轨系统1。在这种情况下，它是单轨系统，铁轨3a被第一梁4a和第二梁4b支撑。第一梁4a和第二梁4b安装在壁5上，如图2和图3中可以看见。铁轨3a由金属合金铸造，且包括铁磁钢。

具有单个轮子6且携载货物的重型铁轨车辆2沿着铁轨3a行进，通过它的质量所产生的重力，铁轨3a以及支撑梁4a、4b变形。如图1所表明，第一和第二传感器7a、7b定位于侧向表面8上以及铁轨3a的基座表面9上的测量点处，测量点与第一梁4a和第二梁4b等距离地定位。这意味着，换句话说，铁轨3a具有安装在其上的两个传感器7a、7b，传感器7a、7b适于测量铁轨3a的磁特性，该磁特性由所述重量施加在铁轨3a上的应力而引起。传感器7a、7b设置在铁轨3a上，处于铁轨3a的支撑结构的两个支撑点之间的中间位置，两个支撑点由两个支撑梁4a、4b形成。

虽然在理想的情况下，单轨系统仅在一个维度上弯曲，在一些情况下，铁轨3a将会经历在不同方向上的弯曲。因此，提供两个传感器，测量不同测量方向上的磁特性的变化，测量方向在彼此之间具有非零角度。通过将传感器7a、7b放置在基座表面9上，且铁轨3a的侧向表面8相对于彼此正交，可以在正交方向上测量材料内的应力，这可能是增加测量准确度和精度的一种方法。可以通过将多个传感器7沿着铁轨3a放置将该方法进一步延伸，且该方法可以应用于具有一个以上的铁轨3a的运输铁轨系统1，例如如图4所描述的铁路系统。在其它的实施例中，测量方向可以彼此之间具有例如45度的角度，使得磁特性的不同非共线部件的测量可以在与以上所述的不同的几何形状中执行。在如图4所示的具有两个或更多铁轨3a、3b的实施例中，传感器7优选地设置在每个铁轨3a、3b处，使得每个铁轨3a、3b上承载的不同负载可以被分开测量。

本发明的另一个实施例在图2和图3中示出。图2是该实施例沿着重力方向的俯视图。图3是该实施例沿着铁轨3a观察的主视图。此处的两个连续的支撑梁4a和4b的弯曲是由两对正交放置的传感器7a至7d(同样，在本发明的其它实施例中，传感器可以相对于彼此以不同的角度放置)测量的。铁轨3a具有由支撑梁4a、4b形成的支撑结构，且传感器7a至7d适于测量铁轨的支撑结构的磁特性的变化，该变化由所述重量施加在铁轨3a上的应力而导致。

铁轨车辆2沿着铁轨3a行进，且来到装备有传感器对的两个支撑梁4a、4b之间的位置，传感器对分别检测支撑梁4a、4b的每一个内的应变和应力。在校准后，例如采用已知质量的铁轨车辆2进行的校准，所产生的电信号可以被用于推断具有未知质量的铁轨车辆2的质量。不必停止车辆2用于称重。因此称重可以发生，同时铁轨车辆2行进，允许更快地完成期望的运输。

在本发明的又一个实施例中，如图4所示，我们考虑两个铁轨3a、3b的系统，两个铁轨3a、3b平行于彼此设置，像例如铁路轨道的情况那样。铁轨车辆2(这个图中没有示出)的重量被两个铁轨3a、3b同时携载，但是不必在两个铁轨上相同地分布。因此，为了确定铁轨车辆2的重量，传感器7a、7b可以被放置在每个铁轨3a、3b上。在给定的情况下，一对传感器7a、7b仅放置在一个铁轨3b上。在铁路铁轨车辆2的情况下，由铁轨车辆2的重量施加在铁轨3b上的力在垂直于铁轨的纵向方向的两个方向上具有分量，两者也彼此垂直。在标记为X和Y的这些方向上发生的应力可以分别由安装在铁轨3b上的第一传感器7a和第二传感器7b测量。对于本领域的人员来说很明显，在一些其它的实施例中，可以有其它的传感器7安装在铁轨3b上或者安装其它的铁轨3a上，例如如果铁路轨道关于运输方向侧向倾斜，或者如果应该沿着铁轨3a的延伸部分测量铁轨3a的变形，这使得必须增加传感器7的数量。

关于使用的传感器7，在图5和6中提供了示意图。那些传感器7是主动传感器，如之前在文献CN101368842A中所描述的，具有励磁线圈10和测量线圈11a、11b，励磁线圈10用于感应进入铁轨3a本身或者进入铁轨3a的支撑结构4a、4b的磁场，测量线圈11a、11b作为测量装置的一部分，用于拾取穿透铁轨3a的磁场。在此处所描述的实施例中使用的传感器7包括具有三个磁极的E形整体铁芯。励磁线圈10围绕中心磁极缠绕，且通过应用来自电源(未示出)的电流，产生磁场。第一和第二测量线圈11a、11b是拾取线圈，它可以通过感应来测量磁场，且分别围绕两个外部磁极铁芯缠绕，每一个缠绕至E形铁芯的外部磁极上。由励磁线圈10主动生成的磁场引发铁轨3a的铁磁材料中的磁场，铁轨3a的铁磁材料中的磁场进而被两个测量线圈11a、11b检测。在图5所示的传感器7的实施例中，传感器7包括用于测量磁场的两个测量线圈11a、11b，线圈围绕铁芯，且铁芯具有与运输铁轨系统1的各个元件直接机械接触的表面，运输铁轨系统1的各个元件的待测量的磁特性发生变化，在这种情况下，元件是铁轨3a。因此，测量装置具有与运输铁轨系统1的各个元件直接机械接触的表面，在这种情况下是整体磁极铁芯，运输铁轨系统1的各个元件的待测量的磁特性变化，在这种情况下，元件是铁轨3a。因此，铁轨3a本身变成测量装置的一部分。

在另一个实施例中，如图6所描述，传感器7包括用于测量磁特性的第一和第二测量线圈11a、11b，线圈围绕铁芯，且铁芯具有位于它和运输铁轨系统1的各个元件之间的空气间隙，运输铁轨系统的待测量的磁特性发生变化，在这种情况下，元件是支撑结构，特别是由铁磁钢组成的铁磁梁4a。在这种情况下，铁芯的磁极也具有至梁4a的空气间隙，励磁线圈10围绕铁芯的磁极缠绕。在其它的实施例中，尽管励磁线圈的磁极具有与待测量的磁特性发生变化的元件直接接触的表面同时被测量线圈11a、11b围绕的铁芯的磁极具有至梁4a的空气间隙，可能是有利的。如果期望使用被动测量技术，来省略传感器7内的励磁线圈10，目标铁轨3a、3b或者铁轨3a、3b的支撑结构4a必须被永久磁化。

在替代实施例中，未在图中所描绘的，代替以上描述的传感器7，应用从EP2397830A已知的传感器。因此，关于测量过程、以及传感器电子设备的特性和设置，这份文献通过引用合并在本描述中。当将EP2397830A的传感器应用于本发明时，待测量的本体是铁轨3a、3b本身和/或铁轨3a、3b的支撑结构4a、4b。传感器的电子设备的特性和设置，例如如所述文献中描述的待应用的磁场的频率，也可以应用到从以上描述的CN101368842A已知的传感器或者适于测量铁轨3a、3b本身和/或铁轨3a、3b的支撑结构4a、4b的磁特性的变化的其它传感器7。

传感器7各自包含在机械壳体12内，机械壳体12在其侧端包括永久磁铁，它允许快速和可移除地替换传感器模块至铁轨3a、3b和支撑梁4a、4b或者待测试的运输铁轨系统的任何铁磁结构上。

本发明提供了改进的运输铁轨系统1，能够检测铁轨车辆2的重量。当铁轨车辆2沿着铁轨3a行进时，铁轨3a和/或支撑梁4a、4b弯曲，导致的剪切应力和应变改变铁轨3a、3b或者梁4a、4b的铁磁材料的磁化率。这意味着由传感器测量的磁特性的变化导致的物理效果是逆磁致伸缩效果，也被称为维拉利效果(Villarieffect)。磁化率的变化导致传感器的测量线圈11a、11b拾取的磁场的变化。这种变化与铁轨3a、3b或者梁4a、4b的弯曲成正比，因此与铁轨车辆2的质量成正比。在合适的校准后，可靠地测量铁轨车辆2的质量是可能的。测量可以无接触地执行，且所需的传感器7可以可移除地安装，使得测量可以更舒适且以更低的成本执行。从给定的实施例中，变得容易清楚，磁场的测量在铁轨3a本身和它的支撑结构的元件(例如，梁4a、4b、轨枕或者支架)处同时执行。

在上面的描述、权利要求书和附图中描述的特征可以是与本发明有关的任何组合。权利要求中的附图标记仅仅被引入以方便阅读权利要求。它们决不意味着是限制性的。

附图标记列表

1运输铁轨系统

2铁轨车辆

3a、b铁轨

4a、b梁

5壁

6轮子

7a、b、c、d传感器

8侧向表面

9基座表面

10励磁线圈

11a、b测量线圈

12壳体

13永久磁铁

Claims (14)

1.能够检测铁轨车辆(2)的重量的运输铁轨系统(1)，包括：

一个或多个铁轨(3a、3b)，

以及用于测量磁特性的一个或多个传感器(7)，

其中至少一个所述传感器(7)适于测量磁特性的变化，以便确定支承在一个或多个所述铁轨(3a、3b)上的重量，所述磁特性的变化由所述重量施加在所述铁轨(3a、3b)上的应力而导致，

其特征在于，

一个或多个所述传感器(7)适于测量所述铁轨(3a、3b)本身的磁特性的变化，和/或一个或多个所述传感器(7)适于测量所述铁轨(3a、3b)的支撑结构(4a、4b)的磁特性的变化。

2.根据权利要求1所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，包括两个或者更多的传感器(7)，适于测量所述磁特性的变化。

3.根据前述权利要求任一项所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，所述运输铁轨系统(1)包括适于测量所述铁轨(3a、3b)本身或者所述铁轨(3a、3b)的支撑结构(4a、4b)的磁特性的变化的两个或多个传感器(7)，且所述传感器(7)的至少两个以在不同测量方向上测量磁特性的变化的方式安装，所述测量方向在彼此之间具有角度。

4.根据前述权利要求任一项所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，一个或多个传感器(7)包括用于测量磁特性的一个或多个测量装置；所述测量装置具有与所述运输铁轨系统(1)的各个元件直接机械接触的线圈或者整体磁极铁芯的表面，所述运输铁轨系统(1)的所述各个元件的待测量的磁特性发生变化。

5.根据前述权利要求任一项所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，一个或多个传感器(7)包括用于测量磁特性的一个或多个测量装置；所述测量装置具有介于它自身和所述运输铁轨系统(1)的各个元件之间的空气间隙，所述运输铁轨系统(1)的所述各个元件的待测量的磁特性发生变化。

6.根据前述权利要求任一项所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，一个或多个所述铁轨(3a、3b)具有支撑结构(4a、4b)，以及一个或多个传感器(7)适于测量所述铁轨(3a、3b)的支撑结构的磁特性的变化，所述磁特性的变化由所述重量施加在所述铁轨(3a、3b)上的应力而引起。

7.根据前述权利要求任一项所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，一个或多个所述铁轨(3a、3b)具有安装在它们之上的一个或多个传感器(7)，所述传感器(7)适于测量所述铁轨(3a、3b)的磁特性的变化，所述磁特性的变化由所述重量施加在所述铁轨(3a、3b)上的应力而引起。

8.根据权利要求7所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，适于测量由施加在所述铁轨(3a、3b)上的应力而引起的磁特性的变化的一个或多个传感器(7)设置在所述铁轨(3a、3b)上，处于所述铁轨(3a、3b)的支撑结构(4a、4b)的两个支撑点之间的中间位置。

9.根据前述权利要求任一项所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，引起将被所述传感器(7)测量的磁特性的变化的物理效果是逆磁致伸缩效果。

10.根据前述权利要求任一项所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，所述运输铁轨系统(1)具有彼此平行设置的两个或多个铁轨(3a、3b)。

11.根据权利要求1至9任一项所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，所述运输铁轨系统(1)是单轨系统。

12.根据前述权利要求任一项所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，所述运输铁轨系统(1)的元件包括铁磁钢，所述元件的磁特性的变化由所应用的应力而导致。

13.根据前述权利要求任一项所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，所述运输铁轨系统(1)的至少一个铁轨(3a、3b)被永久地磁化。

14.根据前述权利要求任一项所述的运输铁轨系统(1)，其特征在于，用于测量所述运输铁轨系统(1)的磁特性的一个或多个传感器(7)可移除地安装在所述运输铁轨系统(1)上。