CN106197811B - 铁路垂横向一体轮轨力标定装置及其标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置及其标定方法，所述装置包括：标定架主体，所述标定架主体的内部设有一液压泵组件，所述液压泵组件的两端分别设有第一连杆和第二连杆，所述标定架主体的端部的两侧各设一横向驱动轮组件，所述标定架主体的底板上设有两个或两个以上垂向驱动轮，所述标定架主体的侧壁设有导向轮组件和挂钩组件，所述标定架主体的两端分别设有一抓手组件，所述标定架主体的底板上还设有垂向激光测距仪，所述标定架主体的端部设有横向激光测距仪。采用本申请实施例提供的技术方案，即可以实现铁路垂向轮轨力的标定，又可以实现铁路横向轮轨力的标定，操作简单，使用方便。

Description

铁路垂横向一体轮轨力标定装置及其标定方法

技术领域

本发明涉及铁路工程测试技术领域，特别是涉及一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置及其标定方法。

背景技术

铁路是交通运输的大动脉，对国民经济的发展起着十分重要的作用。发展高速和重载运输是提高我国铁路运输能力的基本战略对策，能有效缓解铁路运量和运能的矛盾，具有显著的社会经济效益。

但随着列车速度的提高和轴重的增加，车辆和轨道之间的相互作用加剧，对列车的运行安全要求也越来越高，因此，急需提高列车运行安全的保障水平。在铁路车辆运行中，轮轨力的监测对保障列车行车安全具有非常重要的意义。其中，轮轨力包括垂向轮轨力和水平轮轨力，垂向轮轨力是指由于列车自重及轨道不平顺等因素所引起的、车轮在平行于钢轨断面对称轴方向作用到钢轨上的力；横向轮轨力是指由于轮踏面和钢轨顶面之间的蠕滑、摩擦或车轮轮缘和轨头侧面的接触等因素所引起的车轮在垂直于钢轨断面对称轴作用到钢轨上的力。通过横向轮轨力和垂向轮轨力的比值即可计算出脱轨系数，因此，能否准确的对轮轨力进行标定，将直接关系到轮轨力的测试结果，并进一步影响列车脱轨系数、轮重减载率等安全性指标的计算结果，最终影响对列车运行安全性的判断评价。

传统的轮轨力标定通常通过汽车等交通工具将标定设备运输到待测点，然后由工作人员在现场对标定设备进行装配，而且在重复的加压以及卸压过程中需要人员对标定架进行抬扶，以防发生偏移，操作复杂，且存在安全隐患。另外，在隧道、桥梁等铁路环境中，由于汽车无法通行，导致必须由人工搬运标定设备。传统的轮轨力标定装置只能单独的进行垂向轮轨力或者横向轮轨力的标定，零部件多，重量大，且无法实现一个装置对两个方向轮轨力的标定，增加了施工难度和工作量。

发明内容

本发明实施例中提供了一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置及其标定方法，以解决现有技术中的铁路轮轨力标定设备操作复杂，施工难度和工作量较大的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置，包括：标定架主体，所述标定架主体具有相互垂直的横轴和纵轴，所述标定架主体为沿所述横轴延伸的壳体；所述标定架主体的内部设有一液压泵组件，所述液压泵组件包括转盘组件和液压泵，所述转盘组件包括内盘、外盘和内盘驱动件，所述外盘与所述标定架主体固定连接，所述内盘驱动件用于驱动所述内盘相对所述外盘转动，且所述内盘的旋转轴与所述纵轴平行；所述液压泵包括泵身和顶举头，所述内盘上设有一固定环，所述固定环环套在所述泵身的外部；所述液压泵组件的两端分别设有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆靠近所述液压泵组件的一端设有与所述顶举头相匹配的顶举头固定座，所述第一连杆远离所述液压泵组件的一端伸出所述标定架主体，连接第一挡块；所述第二连杆靠近所述液压泵组件的一端设有与所述泵身相匹配的泵身固定座，所述第二连杆远离所述液压泵组件的一端伸出所述标定架主体，连接第二挡块；其中，所述第一挡块和所述第二挡块的开口形状与轨头相匹配，所述第一连杆和所述第二连杆位于与所述横轴平行的同一条直线上，所述顶举头固定座和所述泵身固定座为磁性固定座；所述标定架主体的端部的两侧各设一横向驱动轮组件，所述横向驱动轮组件包括横向驱动电机，所述横向驱动电机的输出轴与所述纵轴平行，所述横向驱动电机的输出轴上设有一凸轮齿轮组件，所述凸轮齿轮组件包括凸轮和第一齿轮，所述凸轮的基圆直径与所述第一齿轮的齿根圆直径相等，所述凸轮和所述第一齿轮共轴设置，所述凸轮的外缘与所述第一齿轮的齿根圆在其轴线方向上的投影组成一条闭合曲线，且所述凸轮的外缘与所述第一齿轮的齿根圆在所述闭合曲线的连接处平滑过渡；所述横向驱动轮组件还包括与所述凸轮齿轮组件相互配合的滑块齿轮组件，所述滑块齿轮组件包括滑块和第二齿轮，所述标定架主体内设有沿所述横轴延伸的滑槽，所述滑块嵌设在所述滑槽内部、与所述滑槽滑动连接，所述第二齿轮设置在所述滑块的外侧、与所述滑块转动连接，所述第二齿轮的转轴与所述滑块所在的平面垂直，所述滑块与所述凸轮相匹配，所述第一齿轮和所述第二齿轮相匹配，所述滑块朝向所述标定架主体端部的一侧与所述标定架主体之间还设有复位弹簧；当所述横向驱动电机驱动所述凸轮齿轮组件转动时，所述凸轮与所述滑块相切，驱动所述滑块沿所述滑槽滑动；或者，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，驱动所述第二齿轮转动；所述横向驱动轮组件还包括驱动轮支臂，所述驱动轮支臂包括相互垂直的第一驱动轮支臂和第二驱动轮支臂，所述第一驱动轮支臂嵌套在所述第二齿轮的轴孔内、与所述第二齿轮固定连接，所述第二驱动轮支臂的端部设有横向驱动轮，所述横向驱动轮与所述第二驱动轮支臂转动连接，用于驱动所述标定架主体沿所述纵轴行走，所述横向驱动轮包括同轴设置的外轮和内轮，所述外轮的直径小于所述内轮的直径，所述外轮的轮面用于架设在轨头的上表面，所述内轮的外侧面用于卡在轨头的内侧面；所述标定架主体的底板上设有两个或两个以上垂向驱动轮，所述两个或两个以上垂向驱动轮用于将所述标定架主体沿所述横轴支撑在轨头上表面，并驱动所述标定架主体沿所述横轴行驶；所述标定架主体的侧壁设有导向轮组件，所述导向轮组件包括导向轮、导向轮旋转轴和导向轮驱动件，所述导向轮和导向轮旋转轴枢轴连接，所述导向轮旋转轴通过导向轮驱动件与所述标定架主体相连，所述导向轮驱动件用于驱动所述导向轮绕平行于所述横轴的轴线摆动，使所述导向轮的一侧扣住或脱离轨腰，其中，所述导向轮旋转轴与所述横轴相垂；所述标定架主体的侧壁还设有挂钩组件，所述挂钩组件包括挂钩本体、挂钩旋转轴和挂钩驱动件，所述挂钩本体的顶部与所述标定架主体相连，所述挂钩驱动件用于驱动所述挂钩本体的下部绕所述挂钩旋转轴摆动，使所述挂钩本体的底部钩住或脱离轨底；所述标定架主体的两端分别设有一抓手组件，所述抓手组件包括抓手支臂，所述抓手支臂包括相互垂直的第一抓手支臂和第二抓手支臂，所述第一抓手支臂垂直连接所述标定架主体，所述第二抓手支臂与所述底板相互垂直；所述第一抓手支臂上设有第一伸缩驱动件，所述第一伸缩驱动件用于驱动所述第一抓手支臂沿所述横轴伸缩；所述第二抓手支臂上设有第二伸缩驱动件，所述第二伸缩驱动件用于驱动所述第二抓手支臂沿垂直于所述底板的方向伸缩；所述抓手组件还包括一抓手转盘和抓手转盘驱动件，所述抓手转盘与所述第二抓手支臂相连，所述抓手转盘的旋转轴与所述第二抓手支臂平行，所述抓手转盘驱动件用于驱动所述抓手转盘绕其旋转轴旋转；所述抓手组件还包括一抓手和抓手驱动件，所述抓手通过一抓手转轴与所述抓手转盘相连，所述抓手转轴的轴线与所述抓手转盘所在的平面相互平行，所述抓手驱动件用于驱动所述抓手张开或扣合，其中，所述抓手扣合时的内部轮廓与所述轨头相匹配；所述标定架主体的底板上还设有垂向激光测距仪，所述垂向激光测距仪被配置为沿垂直于所述底板的方向发射激光束；所述标定架主体的端部设有横向激光测距仪，所述横向激光测距仪被配置为沿所述横轴发射激光束。

优选地，所述外盘上设有水平限位块和垂直限位块；

所述水平限位块的设置位置被配置为：当所述液压泵接触所示水平限位块位置时，所述液压泵的中心轴与所述横轴平行；

所述垂直限位块的设置位置被配置为：当所述液压泵接触所述垂直限位块位置时，所述液压泵的中心轴与所述横轴垂直。

优选地，所述泵身设有第一连杆限位块，所述第一连杆限位块设置在所述泵身设有所述顶举头的一端，所述第一连杆限位块被配置为阻碍所述第一连杆朝向所述液压泵的方向运动。

优选地，所述外盘靠近所述第二连杆的一端设有第二连杆限位块，所述第二连杆限位块被配置为阻碍所述第二连杆朝向所述液压泵的方向运动。

优选地，所述标定架主体的上表面的两端分别设有一横向标尺，所述横向标尺的中心刻度与所述第一连杆和/或第二连杆的中心线相对设置；所述标定架主体的侧壁还沿所述横轴设有垂向标尺，当所述液压泵旋转至竖直方向时，所述垂向标尺的中心刻度与所述顶举头的中心轴相对设置。

优选地，所述第二齿轮的分度圆与所述滑块靠近所述凸轮的一侧相切。

优选地，所述凸轮的曲面上还设有定位面，所述定位面为设于所述凸轮曲面上的平面。

优选地，所述定位面包括第一定位面和第二定位面，所述凸轮齿轮组件的轴线在所述第一定位面上的投影为所述第一定位面的对称轴，所述第二定位面的数量为两个，两个所述第二定位面相对所述第一定位面对称设置。

优选地，所述第一定位面的中心点与所述凸轮的轴线之间的距离为S1，所述第二定位面的中心点与所述凸轮的轴线之间的距离为S2，其中，2mm＜S1-S2＜3mm。

第二方面，本申请实施例提供了一种铁路垂横向一体轮轨力标定方法，采用上述第一方面任一项所述的标定装置，应用于相互平行的第一钢轨和第二钢轨，液压泵的初始状态为竖直状态，所述标定方法包括：

步骤S100：将所述标定装置沿横轴放置在第一钢轨上，使驱动轮支撑在第一钢轨的轨头上表面；

步骤S110：向导向轮驱动件发送导向轮锁紧指令，使所述导向轮驱动件驱动所述导向轮的一侧扣住轨腰；

步骤S120：向垂向驱动轮发送驱动指令，使所述垂向驱动轮驱动所述标定装置沿钢轨的延伸方向行驶，直到到达垂向待测点；

步骤S130：向挂钩驱动件发送挂钩锁紧指令，使所述挂钩驱动件驱动所述挂钩预钩住第一钢轨的轨底；

步骤S140：向液压泵发送第一垂向加压指令，使泵身与第一钢轨相抵触；

步骤S150：向导向轮驱动件发送导向轮解锁指令，使所述导向轮驱动件驱动所述导向轮脱离第一钢轨的轨腰；

步骤S160：向液压泵发送第二垂向加压指令，使顶举头与第一钢轨之间施加一定的预压力，使所述挂钩钩住第一钢轨的轨底，进而进行垂向轮轨力标定，获得垂向轮轨力标定结果；

步骤S170：向第一抓手组件的抓手驱动件发送抓手张开指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件驱动所述第一抓手组件的抓手张开，其中，所述第一抓手组件为位于所述标定架主体两端的抓手组件中的任意一个；

步骤S180：向所述第一抓手组件的第二伸缩驱动件发送延伸指令，使所述第一抓手组件的抓手延伸至与所述第一钢轨的轨头相抵触；

步骤S190：向所述第一抓手组件的抓手驱动件发送抓手扣合指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件驱动所述第一抓手组件的抓手扣住所述第一钢轨的轨头；

步骤S200：向挂钩驱动件发送挂钩解锁指令，使所述挂钩驱动件驱动所述挂钩脱离所述第一钢轨的轨底；

步骤S210：向所述第一抓手组件的抓手转盘驱动件发送旋转指令，所述第一抓手组件的抓手转盘驱动件驱动所述第一抓手组件的抓手转盘旋转，使所述标定架主体的横轴垂直于所述第一钢轨；

步骤S220：向所述横向驱动电机发送预行走指令，所述横向驱动电机驱动所述凸轮齿轮组件转动，使得所述凸轮推动所述滑块朝向所述滑槽的外侧滑动，进而带动所述横向驱动轮朝向钢轨的方向移动，使所述标定架主体两端的横向驱动轮分别卡设在所述标定架主体两侧的第一钢轨和第二钢轨上，且所述内轮的外侧面与所述轨头的内侧面保持2mm-3mm的空隙，所述滑槽的外侧是指所述滑槽远离所述凸轮的一侧；

步骤S230：向所述第一抓手组件的抓手驱动件发送抓手张开指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件驱动所述第一抓手组件的抓手张开；

步骤S240：向所述第一抓手组件的第二伸缩驱动件发送收缩指令，使所述第一抓手组件的第二伸缩驱动件驱动所述第一抓手组件的抓手脱离所述第一钢轨的轨头；

步骤S250：向所述横向驱动轮发送驱动指令，使所述横向驱动轮驱动所述标定装置沿钢轨的延伸方向行驶，直到到达横向待测点；

步骤S260：向所述内盘驱动件发送旋转指令，使所述内盘带动所述液压泵旋转至水平状态；

步骤S270：向所述液压泵发送横向预加压指令，使所述液压泵的顶举头和泵身分别嵌入顶举头固定座和泵身固定座内,使第一挡块和第二挡块分别顶紧第一钢轨和第二钢轨的轨头，进而进行横向轮轨力标定，获得横向轮轨力标定结果。

采用本申请实施例提供的技术方案，即可以实现铁路垂向轮轨力的标定，又可以实现铁路横向轮轨力的标定，操作简单，使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置的立体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置的底部结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种液压泵组件的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种转盘组件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种液压泵组件与连杆的位置关系示意图；

图6为本申请实施例提供的一种横向驱动轮组件的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种横向驱动轮组件的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种凸轮齿轮组件的轴向投影示意图；

图9为本申请实施例提供的一种凸轮齿轮组件沿图8中箭头A方向的投影示意图；

图10为本申请实施例提供的一种滑块齿轮组件的轴向投影示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种横向驱动轮组件的局部结构示意图；

图12为本申请实施例提供的另一种滑块齿轮组件的轴向投影示意图；

图13为本申请实施例提供的一种抓手组件的结构示意图；

图14A为本申请实施例提供的一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置沿横轴方向行走示意图；

图14B为本申请实施例提供的图14A的局部侧视图；

图15为本申请实施例提供的一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置的垂向标定状态示意图；

图16为本申请实施例提供的一种抓手抓住钢轨状态示意图；

图17为本申请实施例提供的一种挂钩脱离钢轨状态示意图；

图18为本申请实施例提供的一种标定架主体旋转至横向状态示意图；

图19为本申请实施例提供的一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置沿纵轴方向行走示意图；

图20为本申请实施例提供的一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置的横向标定状态示意图；

图中的符号表示为：1-标定架主体，101-底板，102-滑槽，2-液压泵组件，201-转盘组件，2011-内盘，2012-外盘，2013-固定环，2014-水平限位块，2015-垂直限位块，2016-第二连杆限位块，202-液压泵，2021-泵身，2022-顶举头，2023-第一连杆限位块，3-第一连杆，301-顶举头固定座，302-第一挡块，4-第二连杆，401-泵身固定座，402-第二挡块，5-横向驱动轮组件，501-横向驱动电机，502-凸轮齿轮组件，5021-凸轮，5022-第一齿轮，5023-凸轮的基圆，5024-第一定位面，5025-第二定位面，503-滑块齿轮组件，5031-滑块，5032-第二齿轮，5033-第二齿轮的分度圆，504-复位弹簧，505-驱动轮支臂，5051-第一驱动轮支臂，5052-第二驱动轮支臂，506-横向驱动轮，5061-外轮，5062-内轮，507-钩头楔键，6-垂向驱动轮，7-导向轮组件，701-导向轮，702-导向轮旋转轴，703-导向轮驱动件，8-挂钩组件，9-抓手组件，901-抓手支臂，902-第一伸缩驱动件，903第二伸缩驱动件，904-抓手转盘，905-抓手，906-抓手驱动件，907-抓手转轴，10-横向激光测距仪，11-垂向激光测距仪，12-横向标尺，13-垂向标尺，14-电源，15-水准仪，16-钢轨，1601-轨头，1602-轨腰，1603-轨底，X-横轴，Y-纵轴。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本申请实施例所涉及的钢轨16为由轨头1601、轨腰1602和轨底1603组成的“工”字形钢轨16，为了描述简洁，在本文中简称钢轨16。

本申请实施例所涉及的铁路垂横向一体轮轨力标定装置(以下简称标定装置)应用于由两条平行的钢轨16组成的轨道，本文中涉及到的标定架主体1两侧的钢轨16应当理解为组成轨道的两条平行的钢轨16，在具体实施例中，为了描述更加清楚，将两条平行的钢轨分别称为第一钢轨和第二钢轨。

本申请实施例所涉及的附图为了标记简洁，相同的功能单元采用同样的标号进行标记。

图1为本申请实施提供的一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置的立体结构示意图，图2为本申请实施提供的一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置的底部结构示意图。如图1并结合图2所示，本申请实施例提供的标定装置包括标定架主体1，为了便于说明，在标定架主体1上标记有相互垂直的横轴X和纵轴Y，所述标定架主体1为沿所述横轴X延伸的壳体，所述标定装置的其它功能部件均设置在标定架主体1上，使所述标定装置实现相应的功能。在进行垂向轮轨力标定时，所述标定装置沿横轴X方向在一条钢轨16上行走；在进行横向轮轨力标定时，所述标定装置沿纵轴Y方向在两条钢轨16上行走。

所述标定架主体1的内部设有一液压泵组件2。图3为本申请实施例提供的一种液压泵组件的结构示意图，图4为本申请实施例提供的一种转盘组件的结构示意图，如图3并结合图4所示，所述液压泵组件2包括转盘组件201和液压泵202，所述转盘组件201包括内盘2011、外盘2012和内盘驱动件，所述外盘2012与所述标定架主体1固定连接，所述内盘驱动件用于驱动所述内盘2011相对所述外盘2012转动，且所述内盘2011的旋转轴与所述纵轴Y平行；所述液压泵202包括泵身2021和顶举头2022，所述内盘2011上设有一固定环2013，所述固定环2013环套在所述泵身2021的外部。

当需要进行垂向轮轨力标定时，所述内盘驱动件驱动所述内盘2011转动，将液压泵202旋转至竖直方向；当需要进行横向轮轨力标定时，所述内盘驱动件驱动所述内盘2011转动，将液压泵202旋转至水平方向。其中，内盘2011的旋转角度可以通过控制内盘驱动件实现，例如内盘驱动件采用步进电机，通过控制步进电机的转动角度实现对内盘2011的旋转角度的控制。

另外，为了提高液压泵202在水平方向和竖直方向的准确度，在外盘2012上还设有水平限位块2014和垂直限位块2015。所述水平限位块2014的设置位置被配置为：当所述液压泵202接触所述水平限位块2014时，所述液压泵202的中心轴与所述横轴X平行；所述垂直限位块2015的设置位置被配置为：当所述液压泵202接触所述垂直限位块2015时，所述液压泵202的中心轴与所述横轴X垂直。通过水平限位块2014和垂直限位块2015为液压泵202旋转至水平方向和竖直方向提供反馈信息，可以提高液压泵202在水平方向和竖直方向的准确度。如图3所示，液压泵202旋转至竖直方向，泵身2021接触竖直限位块。

所述液压泵组件2的两端分别设有第一连杆3和第二连杆4，所述第一连杆3靠近所述液压泵组件2的一端设有与所述顶举头2022相匹配的顶举头固定座301，所述第一连杆3远离所述液压泵组件2的一端伸出所述标定架主体1，连接第一挡块302，所述第一连杆3与所述标定架主体1滑动连接。所述第二连杆4靠近所述液压泵组件2的一端设有与所述泵身2021相匹配的泵身固定座401，所述第二连杆4远离所述液压泵组件2的一端伸出所述标定架主体1，连接第二挡块402，所述第二连杆4与所述标定架主体1滑动连接。其中，所述第一挡块302和所述第二挡块402的开口形状与轨头1601相匹配，所述第一连杆3和所述第二连杆4位于与所述横轴X平行的同一条直线上，所述顶举头固定座301和所述泵身固定座401为磁性固定座。另外，当所述第一挡块302或第二挡块402抵顶在轨头1601上时，第一挡块302或第二挡块402下部的凸台与轨腰1602之间存在2-3mm的间隙，以确保第一挡块302或第二挡块402的开口内侧面和轨头1601内侧面相贴合。在下文中涉及的连杆是指所述第一连杆3和/或第二连杆4，涉及的挡块是指所述第一挡块302和/或第二挡块402。

图5为本申请实施例提供的一种液压泵组件与连杆的位置关系示意图，如图5所示，当液压泵202旋转至水平位置时，顶举头2022与第一连杆3上的顶举头固定座301相对，泵身2021与第二连杆4上的泵身固定座401相对，当液压泵202加压时，顶举头2022嵌入顶举头固定座301内，泵身2021嵌入泵身固定座401内，进而带动液压泵202两端的第一连杆3和第二连杆4推动第一挡块302和第二挡块402朝远离标定架主体1的方向移动，使得标定架主体1两侧的第一挡块302和第二挡块402分别抵顶住两侧的轨头1601；由于顶举头固定座301和泵身固定座401均为磁性固定座，因此当液压泵202卸压收缩时，液压泵202可以在磁性的作用下拉动第一连杆3和第二连杆4朝靠近标定架主体1的方向移动，进而使得第一挡块302和第二挡块402脱离轨头1601。

其中，在进行垂向轮轨力标定之前，需要将液压泵202旋转至竖直状态，在液压泵202进行旋转时，需要确保顶举头2022和顶举头固定座301分离，泵身2021和泵身固定座401分离，否则，液压泵202无法转动。

为了使得顶举头2022和顶举头固定座301分离，在泵身2021上还设有第一连杆限位块2023，所述第一连杆限位块2023设置在所述泵身2021设有所述顶举头2022的一端，且所述第一连杆限位块2023的延伸方向与所述顶举头2022的轴线平行，当液压泵202收缩时，顶举头2022逐渐缩入泵身2021的内部，当顶举头固定座301接触第一连杆限位块2023时，顶举头固定座301受到第一连杆限位块2023的阻挡不能再跟随顶举头2022一起运动，则顶举头固定座301和顶举头2022分离。

为了使得泵身2021和泵身固定座401分离，在外盘2012靠近所述第二连杆4的一端设有第二连杆限位块2016，所述第二连杆限位块2016被配置为阻碍所述第二连杆4朝向所述液压泵202的方向运动，但不影响泵身2021在横轴X方向上的运动。具体地，所述第二连杆限位块2016可以为两个相对液压泵202的轴线对称设置的凸块，该凸块之间的间距大于泵身2021的直径，小于泵身固定座401的直径，即允许泵身2021通过，但不允许泵身固定座401通过。当液压泵202收缩时，泵身2021朝向顶举头2022的方向运动，当泵身固定座401接触第二连杆限位块2016时，泵身固定座401受到第二连杆限位块2016的阻挡不能再跟随泵身2021一起运动，则泵身固定座401和泵身2021分离。

为了使得标定装置在两条钢轨16之间沿纵轴Y方向行走，在标定架主体1的端部的两侧各设一横向驱动轮组件5，即在标定架主体1的四个边角处各设一个横向驱动轮组件5，所述横向驱动轮组件5包括相互配合的凸轮齿轮组件502、滑块齿轮组件503、驱动轮支臂505和横向驱动轮506，为了便于本领域的技术人员更好地理解各部件的具体结构和工作原理，以下结合各部件的局部示意图进行详细说明。

图6为本申请实施例提供的一种横向驱动轮组件的结构示意图，图7为本申请实施例提供的另一种横向驱动轮组件的结构示意图，如图6并结合图7所示，本申请实施例提供的横向驱动轮组件5包括横向驱动电机501，所述横向驱动电机501固定设置在标定架主体1上，且所述横向驱动电机501的输出轴与所述纵轴Y平行。所述横向驱动电机501的输出轴上设有一凸轮齿轮组件502，所述凸轮齿轮组件502包括凸轮5021和第一齿轮5022，所述凸轮5021和所述第一齿轮5022共轴设置。

图8为本申请实施例提供的一种凸轮齿轮组件的轴向投影示意图，如图8所示，所述凸轮5021的基圆5023的直径与所述第一齿轮5022的齿根圆直径相等，所述凸轮5021的外缘与所述第一齿轮5022的齿根圆在其轴线方向上的投影组成一条闭合曲线，且所述凸轮5021的外缘与所述第一齿轮5022的齿根圆在所述闭合曲线的连接处平滑过渡。也就是说，本申请实施例提供的凸轮齿轮组件502，沿其轴向方向的投影来看(如图8所示)，凸轮5021和第一齿轮5022组成一个360°的转动体，其中，凸轮5021和第一齿轮5022各占180°；沿图8中箭头A方向(垂直于其轴线方向)的投影来看(如图9所示)，凸轮5021和第一齿轮5022在其轴线方向上交错设置，即凸轮5021和第一齿轮5022在垂直于其轴线方向上的投影不完全重叠，其中可能包括部分重叠、紧密贴合和相互分离三种情况。

其中，如果凸轮5021和第一齿轮5022在垂直于其轴线方向上的投影部分重叠，则在装配凸轮齿轮组件502和滑块齿轮组件503时，需要将凸轮5021的重叠部分与滑块5031在其轴线方向上错开(凸轮5021的重叠部分不与滑块5031相互作用)，将第一齿轮5022的重叠部分与第二齿轮5032在其轴线方向上错开(第一齿轮5022的重叠部分不与第二齿轮5032相互作用)，否则凸轮5021滑块5031的相互作用与第一齿轮5022和第二齿轮5032的啮合会发生冲突。但是采用这种设置方式必然会造成凸轮5021和第一齿轮5022部分结构和材料的浪费，另外，由于凸轮5021和第一齿轮5022仅仅部分位置受力，使得凸轮5021和第一齿轮5022的受力不均匀，进而影响凸轮5021和第一齿轮5022的使用寿命。

如果凸轮5021和第一齿轮5022在垂直于其轴线方向上的投影相互分离，即在垂直于其轴线方向上的投影错开一定的距离，会导致凸轮齿轮组件502的结构不够紧凑，浪费标定架主体11的内部空间。

在本申请一种优选实施例中，采用凸轮5021和第一齿轮5022在垂直于其轴线方向上的投影紧密贴合的设置方式，既可以保证凸轮5021和第一齿轮5022的均匀受力，又可以减小凸轮齿轮组件502的体积，节约标定架主体1的内部空间。

所述横向驱动轮组件5还包括与所述凸轮齿轮组件502相互配合的滑块齿轮组件503，所述滑块齿轮组件503包括滑块5031和第二齿轮5032，所述标定架主体1内设有沿所述横轴X延伸的滑槽102，所述滑块5031嵌设在所述滑槽102内部、与所述滑槽102滑动连接，所述第二齿轮5032设置在所述滑块5031的外侧、与所述滑块5031转动连接，所述第二齿轮5032的转轴与所述滑块5031所在的平面垂直，所述滑块5031与所述凸轮5021相匹配，所述第一齿轮5022和所述第二齿轮5032相匹配，所述滑块5031朝向所述标定架主体1端部的一侧与所述标定架主体1之间还设有复位弹簧504。

假如以图6所示的凸轮齿轮组件502和滑块齿轮组件503的位姿为其当前状态，横向驱动电机501驱动凸轮齿轮组件502顺时针转动，则随着凸轮齿轮组件502的转动，凸轮5021半径(凸轮5021与滑块5031的接触点到凸轮5021的轴线之间的距离)逐渐减小，滑块齿轮组件503在复位弹簧504的作用下逐渐向凸轮齿轮组件502移动，保持凸轮5021和滑块5031的紧密贴合；当凸轮5021旋转到与第一齿轮5022的结合处时，凸轮5021和滑块5031分离，第一齿轮5022和第二齿轮5032开始啮合，第一齿轮5022带动第二齿轮5032转动；当第一齿轮5022带动第二齿轮5032旋转到一定的角度时，横向驱动电机501驱动凸轮齿轮组件502逆时针转动，则第一齿轮5022带动第二齿轮5032反转，当第一齿轮5022旋转到与凸轮5021的结合处时，第一齿轮5022和第二齿轮5032分离，凸轮5021和滑块5031重新接触，并且随着凸轮5021的转动，凸轮5021半径逐渐变大，凸轮5021推动滑块齿轮组件503压缩复位弹簧504，朝远离凸轮齿轮组件502的方向运动，通过控制横向驱动电机501的正反转，交替实现第二齿轮5032的转动和滑动。

图10为本申请实施例提供的一种滑块齿轮组件的轴向投影示意图，在图10所示的角度来看，如果第二齿轮5032的边缘伸出滑块5031的边缘的距离过大会导致滑块齿轮组件503的结构不够紧凑，浪费标定架主体1的内部空间；如果第二齿轮5032的边缘伸出滑块5031的边缘的距离过小或者位于滑块5031的边缘的内部，会导致第一齿轮5022和第二齿轮5032不易啮合。在本申请一种优选实施例中，所述第二齿轮5032的分度圆5033与所述滑块5031靠近所述凸轮5021的一侧相切。采用这种结构设计，在保证第一齿轮5022和第二齿轮5032易于啮合的同时，可以使得滑块齿轮组件503更加紧凑，节省标定架主体1的内部空间。

图11为本申请实施例提供的另一种横向驱动轮组件的局部结构示意图，如图11所示，本申请实施例提供的横向驱动轮组件5还包括一驱动轮支臂505，所述驱动轮支臂505包括相互垂直的第一驱动轮支臂5051和第二驱动轮支臂5052，所述第一驱动轮支臂5051嵌套在所述第二齿轮5032的轴孔内、与所述第二齿轮5032固定连接。为了限定第二齿轮5032的轴向位移，第一驱动轮支臂5051和第二齿轮5032可以通过钩头楔键507固定。

所述第二驱动轮支臂5052的端部设有横向驱动轮506，所述横向驱动轮506与所述第二驱动轮支臂5052转动连接，用于驱动所述标定架主体1在钢轨16上行走，所述横向驱动轮506包括同轴设置的外轮5061和内轮5062，所述外轮5061的直径小于所述内轮5062的直径，所述外轮5061的轮面用于架设在轨头1601的上表面，所述内轮5062的外侧面用于卡在轨头1601的内侧面。

在本申请实施例中，当标定装置在沿纵轴Y方向行走或进行横向标定时，凸轮5021和滑块5031应当处于一个稳定的状态，但是凸轮5021和滑块5031之间的接触为线接触，采用这种接触方式通常不易保持稳定，进而可能会造成驱动轮和钢轨16之间的位置关系不稳定。

图12为本申请实施例提供的另一种滑块齿轮组件的轴向投影示意图，如图12所示，本申请实施例提供的凸轮5021在其曲面上还设有定位面，该定位面为平面，通过定位面与滑块5031的面接触可以提高标定装置在沿纵轴Y方向行走或进行横向标定时横向驱动轮506和钢轨16之间的稳定性，其中，所述定位面包括第一定位面5024和第二定位面5025，所述第一定位面5024在凸轮5021上的位置被配置为当第一定位面5024和滑块5031接触时，横向驱动轮506和钢轨16处于顶紧状态，优选地，所述凸轮齿轮组件502的轴线在所述第一定位面5024上的投影为所述第一定位面5024的对称轴，且所述第一定位面5024为所述凸轮5021上距离所述凸轮齿轮组件502的轴线最远的平面；所述第二定位面5025在凸轮5021上的位置被配置为当第二定位面5025和滑块5031接触时，横向驱动轮506与钢轨16存在间隙L，优选地，所述第二定位面5025的数量为两个，两个所述第二定位面5025相对所述第一定位面5024对称设置。

在一种优选实施例中，当标定装置沿纵轴Y方向在两条钢轨16之间行走时，横向驱动轮506与钢轨16之间的间隙L为2-3mm，相应地，所述第一定位面5024的中心点与所述凸轮5021的轴线之间的距离为S1，所述第二定位面5025的中心点与所述凸轮5021的轴线之间的距离为S2，其中，2mm＜S1-S2＜3mm。

在进行垂向轮轨力标定时，为了使得标定装置在一条钢轨16上沿横轴X方向行走，在底板101上还设有两个或两个以上垂向驱动轮6，该两个或两个以上垂向驱动轮6沿横轴X方向设置，当进行垂向轮轨力标定时，垂向驱动轮6用于将标定架主体1支撑在一条钢轨16的轨头1601上表面，并驱动标定装置沿横轴X方向在一条钢轨16上行驶。由于横向驱动轮506为单排轮，因此仅依靠横向驱动轮506支撑在一条钢轨16上可能并不能保证标定架主体1的平衡，所以本申请实施例在侧壁上还设有导向轮组件7，为了达到较佳的平衡效果，在本申请一种优选实施例中设置4个导向轮组件7，每个侧壁设置两个。

其中，导向轮组件7包括导向轮701、导向轮旋转轴702和导向轮驱动件703，导向轮701和导向轮旋转轴702枢轴连接，导向轮旋转轴702通过导向轮驱动件703与标定架主体1相连，导向轮驱动件703可以驱动导向轮旋转轴702摆动，进而带动导向轮701绕平行于横轴X的方向摆动。其中，导向轮701的摆动存在两个极限位置，在第一极限位置导向轮701脱离轨腰1602，处于非工作状态；在第二极限位置导向轮701扣住轨腰1602，导向轮旋转轴702与横轴X方向垂直，使得导向轮701的侧边与轨腰1602相抵接触，且导向轮701的轮廓形状与钢轨16轨腰1602侧面的形状相匹配，当垂向驱动轮6驱动标定架主体1在钢轨16上行驶时，导向轮701抵住轨腰1602滚动，即导向轮701与钢轨16之间的摩擦力为滚动摩擦，摩擦力较小。

在进行垂向轮轨力标定时，为了保证标定架主体1和钢轨16之间的张力，标定架主体1需要与钢轨16在竖直方向上固定连接。在本申请实施例中，标定架主体1的侧壁上设有挂钩组件8，为了达到较佳的固定效果，在本申请一种优选示例中设置4个挂钩组件8，每个侧壁上设置2个，分别位于标定架主体1的两端。其中，挂钩组件8包括挂钩本体和挂钩驱动件，挂钩本体的上部与标定架主体1相连，挂钩驱动件用于驱动挂钩本体的下部绕挂钩旋转轴摆动。其中，挂钩本体的摆动存在两个极限位置，在第一极限位置，挂钩本体脱离轨底1603，处于非工作状态；在第二极限位置，挂钩本体钩住轨底1603，使标定架主体1与钢轨16保持固定，便于进一步进行垂向轮轨力标定。

在进行垂向轮轨力标定时，为了检测钢轨16在垂向上的形变状态，在标定架主体1的底板101上设有垂向激光测距仪11，垂向激光测距仪11的发射方向与标定架主体1的底板101相垂，即朝垂直于轨头1601上表面的方向发射。由于钢轨16的形变状态是以顶举头2022为中心，沿横轴X方向均匀变化的，因此，在本申请一种优选实施例中，垂向激光测距仪11的数量设置为2个，且垂向激光测距仪11的发射方向和顶举头2022的中心轴位于同一平面内，且所述平面与横轴X平行。

需要指出的是，上述部件设置在标定架主体1上时，为了达到相应的功能，应当满足相应的位置关系。例如，为了使挂钩本体可以钩住轨底1603，则挂钩本体伸出底板101的最大距离应当小于泵身2021伸出底板101的极限距离与钢轨16高度之和，大于驱动轮的高度与钢轨16高度之和；为了使标定架主体1两侧的挂钩本体能够同时钩住轨底1603，标定架主体1两侧的挂钩本体分别钩住轨底1603的两侧，且钩住轨底1603底部的长度不小于轨底1603宽度的2/3；为了使标定架主体1两侧的导向轮701能够同时扣住轨腰1602，标定架主体1两侧的导向轮701在工作状态时，其内侧面在纵轴Y方向上的距离应当等于所扣住位置处轨腰1602的宽度。

为了达到较好的测试效果，顶举头2022应当位于垂向待测点位置，但在实际工作过程中，由于顶举头2022位于标定架主体1的底部，导致操作人员无法准确地观测到顶举头2022的实际位置。在本申请实施例中，在标定架主体1的侧壁上沿横轴X方向设有垂向标尺13，且垂向标尺13的中心刻度与顶举头2022的中心轴相对设置，即垂向标尺13的中心刻度与顶举头2022中心轴在纵轴Y方向的投影重合。由于垂向标尺13与顶举头2022之间的位置关系是确定的，因此通过垂向标尺13即可确定顶举头2022的位置，实现对测点的精确定位。

在进行横向轮轨力标定时，为了检测钢轨16的横向形变状态，在标定架主体1的端部设有横向激光测距仪10，横向激光测距仪10被配置为沿横轴X方向发射激光束，即当标定装置工作时，横向激光测距仪10朝垂直于钢轨16延伸的方向发射激光束。由于在进行横向轮轨力标定时，挡块(第一挡块302和第二挡块402)与钢轨16的接触位置为着力点，即钢轨16发生形变的中心点，因此，在本申请一种优选实施例中，标定架主体1的每一端设置两个横向激光测距仪10，且每一端的两个横向激光测距仪10相对挡块对称设置。其中，每一端横向激光测距仪10的测距结果取每一端所有横向激光测距仪10的测距均值，在本申请实施例中标定架主体1的每一端设置两个横向激光测距仪10，即取两个横向激光测距仪10的测距均值作为该端的测距结果。

为了达到较好的测试效果，连杆(第一连杆3和第二连杆4)的中心线应当正对横向待测点，但在实际工作过程中，连杆的中心线不易观察，导致连杆的中心线与横向待测点不易对正。在本申请实施例中，标定架主体1的上表面的两端分别设有一横向标尺12，所述横向标尺12的中心刻度与所述连杆的中心线相对设置。由于横向标尺12与连杆的中心线之间的位置关系是确定的，因此通过横向标尺12即可确定连杆的中心线位置，实现对待测点的精确定位。

在本申请一种优选实施例中，在标定架主体1上还设有水准仪15，通过水准仪15可以对标定架主体1的水平度进行检查，便于当标定架主体1处于倾斜状态时，及时对标定架主体1的位姿进行调整，确保标定准确性。

为了实现标定装置在垂向标定和横向标定两种状态之间的自动转换，在标定架主体1的两端分别设有一抓手组件9。图13为本申请实施例提供的一种抓手组件的结构示意图，如图13所示，本申请实施例提供的抓手组件9包括一抓手支臂901，所述抓手支臂901包括相互垂直的第一抓手支臂和第二抓手支臂；所述第一抓手支臂上还设有第一伸缩驱动件902，所述第一伸缩驱动件902用于驱动所述竖直端沿横轴X方向伸缩；所述第二抓手支臂上还设有第二伸缩驱动件903，所述第二伸缩驱动件903用于驱动所述第二抓手支臂沿垂直于底板101的方向伸缩，所述第一伸缩驱动件902和第二伸缩驱动件903使抓手905可以沿图13中的水平和竖直两个维度运动。所述第一伸缩驱动件902和第二伸缩驱动件903可以采用液压泵、电机等本领域技术人员常用的驱动器件，本申请对此不做具体限定。

所述抓手组件9还包括一抓手转盘904和抓手转盘驱动件，所述抓手转盘904与所述第二抓手支臂相连，所述抓手转盘904的旋转轴与所述第二抓手支臂平行，所述抓手转盘驱动件用于驱动所述抓手转盘904绕其旋转轴旋转，所述抓手转盘驱动件可以采用电机等本领域技术人员常用的驱动器件。

所述抓手组件9还包括一抓手905和抓手驱动件906，所述抓手905包括两个凹形部件，所述两个凹形部件的一端通过抓手转轴907与抓手转盘904相连，且两个凹形部件的凹槽相对设置，当凹形部件相对抓手转轴907旋转时，使得抓手905张开或扣合(图8所示为抓手905的扣合状态)，其中，所述抓手905扣合时的内部轮廓与所述轨头1601相匹配。所述抓手转轴907的轴线与所述抓手转盘904所在的平面相互平行，所述抓手驱动件906用于驱动所述抓手905张开或扣合。在本申请一种可选实施例中，所述抓手驱动件906采用液压泵。

为了实现对上述标定装置的控制，在本申请一种可选实施例中，该装置还包括一控制器，所述控制器与内盘驱动件、液压泵202、横向驱动电机501、横向驱动轮506、垂向驱动轮6、导向轮驱动件703、挂钩驱动件、抓手驱动件906、抓手转盘驱动件、第一伸缩驱动件902、第二伸缩驱动件903电连接，用于向上述部件发送控制指令，并接收横向激光测距仪10和/或垂向激光测距仪11采集的距离数据。需要指出的是，本申请实施例中的控制器可以与标定架主体1一体设置，也可以与标定架主体1分离设置，当控制器与标定架主体1分离设置时，控制器通过无线与标定架主体1相连。另外，在标定架主体1上还设有电源14，用于给各功能模块供电。

由上述技术方案可见，采用本申请实施例提供铁路垂横向一体轮轨力标定装置，即可以实现铁路垂向轮轨力的标定，又可以实现铁路横向轮轨力的标定。为了便于本领域技术人员更好地理解本技术方案，以下对铁路垂横向一体轮轨力标定方法进行说明。在该标定方法中，标定装置应用于相互平行的第一钢轨和第二钢轨，液压泵202的初始状态为竖直状态(进行垂向轮轨力标定时的状态)，先控制标定装置进行垂向轮轨力标定，再控制标定装置进行横向轮轨力标定，其主要包括以下步骤。

步骤S100：将所述标定装置沿横轴X放置在第一钢轨上，使垂向驱动轮6支撑在第一钢轨的轨头1601上表面。

在初始阶段，导向轮701、挂钩本体、抓手组件9、横向驱动轮组件5、第一连杆3、第二连杆4和液压泵202均处于收起状态，此时，将铁路垂向轮轨力标定装置放置在第一钢轨上，仅有垂向驱动轮与第一钢轨相接触。

步骤S110：向导向轮驱动件703发送导向轮锁紧指令，使所述导向轮驱动件703驱动所述导向轮701的一侧扣住轨腰1602。

图14A为本申请实施例提供的一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置沿横轴X方向行走示意图，图14B为本申请实施例提供的图14A的局部侧视图，需要指出的是，在图14B中为了说明垂向驱动轮6和导向轮701的工作状态，使得图示更清晰，对其它功能部件进行了省略，但并不应当将其作为前后附图不一致的体现。

如图14A并结合图14B所示，为了保证标定装置在第一钢轨上平稳行驶，可以通过控制器向导向轮驱动件703发送导向轮锁紧指令，导向轮驱动件703驱动导向轮701绕平行于横轴X的方向摆动，使导向轮701的一侧扣住轨腰1602，此时，由于标定架主体1两侧的导向轮701均扣住轨腰1602，相当于将标定架主体1夹持在钢轨16上，因此可以使标定架主体1保持较好的稳定性。

步骤S120：向垂向驱动轮6发送驱动指令，使所述垂向驱动轮6驱动所述标定装置沿钢轨16的延伸方向行驶，直到到达垂向待测点。

其中，当标定装置到达待测点附近时，还可以通过标定架主体1上的标尺进行精确定位，或通过水准仪15对标定装置的水平度进行检查，以便当其倾斜时，及时进行调整。

步骤S130：向挂钩驱动件发送挂钩锁紧指令，使所述挂钩驱动件驱动所述挂钩预钩住第一钢轨的轨底1603。

所述挂钩预钩住第一钢轨的轨底1603是指挂钩仅仅摆动到相应的位置，挂钩和钢轨16之间还没有发生作用力，随着后续液压泵202的延伸，挂钩绷紧，挂钩和第一钢轨之间的作用力逐渐增大。

步骤S140：向液压泵202发送第一垂向加压指令，使泵身2021与第一钢轨相抵触。

在初始状态，液压泵202的泵身2021与底板101平齐，向液压泵202发送第一垂向加压指令，使得泵身2021向下移动与第一钢轨相抵触，由于此时导向轮701还扣在轨腰1602上，因此，此时不能给第一钢轨加压，仅使泵身2021与第一钢轨相抵触，为后续垂向加压做准备。

步骤S150：向导向轮驱动件703发送导向轮解锁指令，使所述导向轮驱动件703驱动所述导向轮701脱离第一钢轨的轨腰1602。

由于此时标定装置已经到达待测点，处于静止状态，不再需要导向轮701导向，因此，向导向轮驱动件703发送导向轮解锁指令，使所述导向轮驱动件703驱动所述导向轮701脱离轨腰1602，呈V型收起。

步骤S160：向液压泵202发送第二垂向加压指令，使顶举头2022与第一钢轨之间施加一定的预压力，使所述挂钩钩住第一钢轨的轨底1603，进而进行垂向轮轨力标定，获得垂向轮轨力标定结果。

在步骤S160之前，挂钩一直处于预钩住状态，挂钩和第一钢轨之间不存在作用力，则标定装置在第一钢轨16上不够稳定，因此，向液压泵202发送第二垂向加压指令，使顶举头2022与第一钢轨之间施加一定的预压力，使标定装置达到的一种稳定状态，其具体可能涉及，先使泵身2021与第一钢轨之间施加一较小的预压力，然后对标定架主体1进行调平(参照水准仪15，将标定架主体1调整到水平位置)，最后再施加较大的预压力，使所述标定装置达到一种稳定状态，如图15所示。

其中，对第一钢轨进行垂向轮轨力标定，具体可以包括以下步骤：

步骤S161：向液压泵202发送n次第三加压指令，第i次第三加压指令使顶举头2022和钢轨16之间施加一定的测试压力F_i，当所述顶举头2022与钢轨16之间的压强的波动值小于5％，且持续时间超过t时，采集所述顶举头2022和标定架主体1之间的压强p_i，以及激光测距仪检测到的距离h_i，其中，F_i＞F_i-1；

步骤S162：根据公式f_i＝p_i·s，计算出每次加压后的垂向力f_i，进而得到每次加压后的数组(f_i，h_i)，根据所有所述数组(f_i，h_i)拟合出f和h的关系曲线，实现垂向轮轨力的标定，其中s为所述顶举头2022的面积，f和h的关系曲线即垂向轮轨力标定结果，f代表垂向力，h代表第一钢轨的垂向变形量。

步骤S170：向第一抓手组件的抓手驱动件906发送抓手张开指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件906驱动所述第一抓手组件的抓手905张开，其中，所述第一抓手组件为位于所述标定架主体1两端的抓手组件9中的任意一个。

本申请实施例在对第一钢轨进行垂向轮轨力标定之后，还需要对第一钢轨和第二钢轨进行横向轮轨力标定，为了使得标定装置在垂向轮轨力标定和横向轮轨力标定之间自动转换，在标定架主体1的两端还分别设有一抓手组件9。在本申请实施例中，采用第一抓手组件(图15右侧的抓手组件9)抓住第一钢轨进行旋转，当然也可以采用第二抓手组件9抓住第一钢轨进行旋转，其均可以实现本申请的发明目的。

步骤S180：向所述第一抓手组件的第二伸缩驱动件903发送延伸指令，使所述第一抓手组件的抓手905延伸至与所述第一钢轨的轨头1601相抵触，为第一抓手组件的抓手905抓住第一钢轨做准备。

步骤S190：向所述第一抓手组件的抓手驱动件906发送抓手905扣合指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件906驱动所述第一抓手组件的抓手905扣住所述第一钢轨的轨头1601，如图16所示。当抓手905抓住钢轨16后，标定装置处于稳定状态，此时可以将液压泵202收回至标定架主体1内部。

步骤S200：向挂钩驱动件发送挂钩解锁指令，使所述挂钩驱动件驱动所述挂钩脱离所述第一钢轨的轨底1603，如图17所示。

步骤S210：向所述第一抓手组件的抓手转盘驱动件发送旋转指令，所述第一抓手组件的抓手转盘驱动件驱动所述第一抓手组件的抓手转盘904旋转，使所述标定架主体1的横轴X垂直于所述第一钢轨，如图18所示。

步骤S220：向所述横向驱动电机501发送预行走指令，所述横向驱动电机501驱动所述凸轮齿轮组件502转动，使得所述凸轮5021推动所述滑块5031朝向所述滑槽102的外侧滑动，进而带动所述横向驱动轮506朝向钢轨16的方向移动，使所述标定架主体1两端的横向驱动轮506分别卡设在所述标定架主体1两侧的第一钢轨和第二钢轨上，为标定装置沿纵轴Y方向行走做准备。

另外，为了避免横向驱动轮506和轨头1601卡死，使横向驱动轮506保持旋转能力，在内轮50621的外侧面和轨头1601的内侧面之间存在间隙L，其中间隙L的大小可以通过旋转凸轮5021进行调整，在本申请一种优选实施例中，间隙L的大小配置为2-3mm。

步骤S230：向所述第一抓手组件的抓手驱动件906发送抓手张开指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件906驱动所述第一抓手组件的抓手905张开。

步骤S240：向所述第一抓手组件的第二伸缩驱动件903发送收缩指令，使所述第一抓手组件的第二伸缩驱动件903驱动所述第一抓手组件的抓手905脱离所述第一钢轨的轨头1601，此时标定架主体1仅通过横向驱动轮506架设在第一钢轨和第二钢轨之间，如图19所示。

步骤S250：向所述横向驱动轮506发送驱动指令，使所述横向驱动轮506驱动所述标定装置沿钢轨16的延伸方向行驶，直到到达横向待测点。

步骤S260：向所述内盘驱动件发送旋转指令，使所述内盘2011带动所述液压泵202旋转至水平状态。

由于在步骤S260之前，液压泵202处于竖直状态，而在进行横向轮轨力标定时，需要将液压泵202旋转至水平状态，因此，在该步骤中向内盘驱动件发送旋转指令，内盘驱动件带动液压泵202旋转，当泵身2021接触水平限位块2014时，说明液压泵202已经处于水平状态，则此时停止转动，使液压泵202保持在水平状态。

步骤S270：向所述液压泵202发送横向预加压指令，使所述液压泵202的顶举头2022和泵身2021分别嵌入顶举头固定座301和泵身固定座401内,使第一挡块302和第二挡块402分别顶紧第一钢轨和第二钢轨的轨头1601，进而进行横向轮轨力标定，获得横向轮轨力标定结果。

所述步骤S270具体可以包括以下步骤：

步骤S271：向所述液压泵202发送横向预加压指令，使所述液压泵202的顶举头2022和泵身2021分别嵌入顶举头固定座301和泵身固定座401内，进而驱动第一挡块302和第二挡块402分别预顶紧所述标定架主体1两侧的第一钢轨和第二钢轨。

步骤S272：向所述横向驱动电机501发送横向驱动轮回收指令，所述横向驱动电机501驱动所述凸轮齿轮组件502转动，所述滑块5031在复位弹簧504的作用下向所述滑槽102的内侧滑动，直到所述凸轮5021脱离所述滑块5031，所述第一齿轮5022和第二齿轮5032啮合，驱动所述第二齿轮5032转动，进而带动所述驱动轮摆动至钢轨16的上方。由于在步骤S271中，第一挡块302和第二挡块402已经预顶紧在第一钢轨和第二钢轨上，因此可以在此时收回横向驱动轮506，如图20所示。

当标定装置进行横向标定时，为了避免横向驱动轮506与钢轨16之间的相互作用关系而影响标定结果的准确性，通过第一齿轮5022驱动第二齿轮5032转动，带动横向驱动轮506摆动至钢轨16的上方，在这种状态下，仅有标定架主体1两侧的第一挡块302和第二挡块402与钢轨16接触，不受其它部件的干扰，标定结果更加准确。

步骤S273：向所述液压泵202发送横向测试加压指令，使所述第一挡块302和第二挡块402与钢轨16之间施加一定的横向测试压力F_j’，当所述挡块与钢轨16之间的横向压强的波动值小于5％，且持续时间超过t’时，采集所述挡块与钢轨16之间的横向压强p_j’，以及横向激光测距仪10检测到的横向距离h_j’，其中，j＝1。

在一次横向轮轨力的标定过程中可能要测试多次，采集多次横向测试数据，为了便于说明，将横向测试压力记为f_j’，将挡块(第一挡块302和第二挡块402)与钢轨16(第一钢轨和第二钢轨)之间的压强记为p_j’，将横向激光测距仪10检测到的距离记为h_j’，其中j为测试的次数。则当j＝1时，其表示第一次的测试数据。

步骤S274：向所述横向驱动电机501发送固定指令，所述横向驱动电机501驱动所述凸轮齿轮组件502转动，使得所述第一齿轮5022驱动所述第二齿轮5032转动，带动所述横向驱动轮506摆动至与钢轨16处于同一水平面上，所述第一齿轮5022和所述第二齿轮5032脱离，所述凸轮5021和所述滑块5031相抵，使得所述凸轮5021推动所述滑块5031朝向所述滑槽102的外侧滑动，进而带动所述驱动轮朝向钢轨16的方向移动，使所述内轮5062的外侧面与所述轨头1601的内侧面紧密贴合。

由于每次测试完成后液压泵202都要进行卸压，然后才能进行第二次测试。当液压泵202卸压后为了保证标定装置仍然处于稳定状态，需要借助横向驱动轮506进行辅助固定。

步骤S275：向所述液压泵202发送卸压指令，所述液压泵202的顶举头2022和泵身2021回收，使得所述第一挡块302和第二挡块402脱离所述标定架主体1两侧的第一钢轨和第二钢轨。

步骤S276：向所述液压泵202发送预加压指令，使所述液压泵202驱动所述标定架主体1两侧的挡块预顶紧所述标定架主体1两侧的钢轨16。

步骤S277：向所述横向驱动电机501发送横向驱动轮回收指令，所述横向驱动电机501驱动所述凸轮齿轮组件502转动，所述滑块5031在复位弹簧504的作用下向所述滑槽102的内侧滑动，直到所述凸轮5021脱离所述滑块5031，所述第二齿轮5032和第一齿轮5022啮合，驱动所述第一齿轮5022转动，进而带动所述驱动轮摆动至钢轨16的上方。

步骤S278：向所述液压泵202发送横向测试加压指令，使所述挡块与钢轨16之间施加一定的横向测试压力F_j’，当所述第一挡块302和第二挡块402与钢轨16之间的横向压强的波动值小于5％，且持续时间超过t’时，采集所述第一挡块302和第二挡块402与钢轨16之间的横向压强p_j’，以及激光测距仪检测到的横向距离h_j’，其中，j为发送所述测试加压指令的次数，其中，F_j’＞F_j-1’。

步骤S279：判断j是否小于m，其中m为预设的横向测试加压指令的次数，若判断结果为是，返回步骤S274；否则，进入步骤S280。

步骤S280：根据公式f_j’＝p_j’·s’，计算出每次施加横向测试压力后的横向力f_j’，进而得到n次施加横向测试压力后的数组(f_j’,h_j’)，根据所述n次施加横向测试压力后的数组(f_j’,h_j’)拟合出f’和h’的关系曲线，实现横向轮轨力的标定，其中s’为所述挡块与钢轨16之间的接触面积。

采用上述技术方案，标定装置在垂向标定完成后，自动转换至横向标定状态进行标定，实现铁路垂横向一体轮轨力标定。当然，本申请中的铁路垂横向一体轮轨力标定方法并不限于此，例如，采拥本标定装置也可以先进行横向轮轨力标定，然后再进行垂向轮轨力标定；或者，在上述步骤S280后标定装置自动移动至第二钢轨，对第二钢轨进行垂向轮轨力标定，其间可能涉及通过抓手组件将标定装置由横向标定状态转换至垂向标定状态，以及通过内盘驱动件将液压泵由水平状态转换至竖直状态，相关内容可以参见上述装置部分的描述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种铁路垂横向一体轮轨力标定装置，其特征在于，包括：标定架主体(1)，所述标定架主体(1)具有相互垂直的横轴(X)和纵轴(Y)，所述标定架主体(1)为沿所述横轴(X)延伸的壳体；

所述标定架主体(1)的内部设有一液压泵组件(2)，所述液压泵组件(2)包括转盘组件(201)和液压泵(202)，所述转盘组件(201)包括内盘(2011)、外盘(2012)和内盘驱动件，所述外盘(2012)与所述标定架主体(1)固定连接，所述内盘驱动件用于驱动所述内盘(2011)相对所述外盘(2012)转动，且所述内盘(2011)的旋转轴与所述纵轴(Y)平行；所述液压泵(202)包括泵身(2021)和顶举头(2022)，所述内盘(2011)上设有一固定环(2013)，所述固定环(2013)环套在所述泵身(2021)的外部；

所述液压泵组件(2)的两端分别设有第一连杆(3)和第二连杆(4)，所述第一连杆(3)靠近所述液压泵组件(2)的一端设有与所述顶举头(2022)相匹配的顶举头固定座(301)，所述第一连杆(3)远离所述液压泵组件(2)的一端伸出所述标定架主体(1)，连接第一挡块(302)；所述第二连杆(4)靠近所述液压泵组件(2)的一端设有与所述泵身(2021)相匹配的泵身固定座(401)，所述第二连杆(4)远离所述液压泵组件(2)的一端伸出所述标定架主体(1)，连接第二挡块(402)；其中，所述第一挡块(302)和所述第二挡块(402)的开口形状与轨头(1601)相匹配，所述第一连杆(3)和所述第二连杆(4)位于与所述横轴(X)平行的同一条直线上，所述顶举头固定座(301)和所述泵身固定座(401)为磁性固定座；

所述标定架主体(1)的端部的两侧各设一横向驱动轮组件(5)，所述横向驱动轮组件(5)包括横向驱动电机(501)，所述横向驱动电机(501)的输出轴与所述纵轴(Y)平行，所述横向驱动电机(501)的输出轴上设有一凸轮齿轮组件(502)，所述凸轮齿轮组件(502)包括凸轮(5021)和第一齿轮(5022)，所述凸轮(5021)的基圆(5023)直径与所述第一齿轮(5022)的齿根圆直径相等，所述凸轮(5021)和所述第一齿轮(5022)共轴设置，所述凸轮(5021)的外缘与所述第一齿轮(5022)的齿根圆在其轴线方向上的投影组成一条闭合曲线，且所述凸轮(5021)的外缘与所述第一齿轮(5022)的齿根圆在所述闭合曲线的连接处平滑过渡；所述横向驱动轮组件(5)还包括与所述凸轮齿轮组件(502)相互配合的滑块齿轮组件(503)，所述滑块齿轮组件(503)包括滑块(5031)和第二齿轮(5032)，所述标定架主体(1)内设有沿所述横轴(X)延伸的滑槽(102)，所述滑块(5031)嵌设在所述滑槽(102)内部、与所述滑槽(102)滑动连接，所述第二齿轮(5032)设置在所述滑块(5031)的外侧、与所述滑块(5031)转动连接，所述第二齿轮(5032)的转轴与所述滑块(5031)所在的平面垂直，所述滑块(5031)与所述凸轮(5021)相匹配，所述第一齿轮(5022)和所述第二齿轮(5032)相匹配，所述滑块(5031)朝向所述标定架主体(1)端部的一侧与所述标定架主体(1)之间还设有复位弹簧(504)；当所述横向驱动电机(501)驱动所述凸轮齿轮组件(502)转动时，所述凸轮(5021)与所述滑块(5031)相切，驱动所述滑块(5031)沿所述滑槽(102)滑动；或者，所述第一齿轮(5022)与所述第二齿轮(5032)啮合，驱动所述第二齿轮(5032)转动；

所述横向驱动轮组件(5)还包括驱动轮支臂(505)，所述驱动轮支臂(505)包括相互垂直的第一驱动轮支臂(5051)和第二驱动轮支臂(5052)，所述第一驱动轮支臂(5051)嵌套在所述第二齿轮(5032)的轴孔内、与所述第二齿轮(5032)固定连接，所述第二驱动轮支臂(5052)的端部设有横向驱动轮(506)，所述横向驱动轮(506)与所述第二驱动轮支臂(5052)转动连接，用于驱动所述标定架主体(1)沿所述纵轴(Y)行走，所述横向驱动轮(506)包括同轴设置的外轮(5061)和内轮(5062)，所述外轮(5061)的直径小于所述内轮(5062)的直径，所述外轮(5061)的轮面用于架设在轨头(1601)的上表面，所述内轮(5062)的外侧面用于卡在轨头(1601)的内侧面；

所述标定架主体(1)的底板(101)上设有两个或两个以上垂向驱动轮(6)，所述两个或两个以上垂向驱动轮(6)用于将所述标定架主体(1)沿所述横轴(X)支撑在轨头(1601)上表面，并驱动所述标定架主体(1)沿所述横轴(X)行驶；

所述标定架主体(1)的侧壁设有导向轮组件(7)，所述导向轮组件(7)包括导向轮(701)、导向轮旋转轴(702)和导向轮驱动件(703)，所述导向轮(701)和导向轮旋转轴(702)枢轴连接，所述导向轮旋转轴(702)通过导向轮驱动件(703)与所述标定架主体(1)相连，所述导向轮驱动件(703)用于驱动所述导向轮(701)绕平行于所述横轴(X)的轴线摆动，使所述导向轮(701)的一侧扣住或脱离轨腰(1602)，其中，所述导向轮旋转轴(702)与所述横轴(X)相垂；

所述标定架主体(1)的侧壁还设有挂钩组件(8)，所述挂钩组件(8)包括挂钩本体、挂钩旋转轴和挂钩驱动件，所述挂钩本体的顶部与所述标定架主体(1)相连，所述挂钩驱动件用于驱动所述挂钩本体的下部绕所述挂钩旋转轴摆动，使所述挂钩本体的底部钩住或脱离轨底(1603)；

所述标定架主体(1)的两端分别设有一抓手组件(9)，所述抓手组件(9)包括抓手支臂(901)，所述抓手支臂(901)包括相互垂直的第一抓手支臂和第二抓手支臂，所述第一抓手支臂垂直连接所述标定架主体(1)，所述第二抓手支臂与所述底板(101)相互垂直；所述第一抓手支臂上设有第一伸缩驱动件(902)，所述第一伸缩驱动件(902)用于驱动所述第一抓手支臂沿所述横轴(X)伸缩；所述第二抓手支臂上设有第二伸缩驱动件(903)，所述第二伸缩驱动件(903)用于驱动所述第二抓手支臂沿垂直于所述底板(101)的方向伸缩；所述抓手组件(9)还包括一抓手转盘(904)和抓手转盘驱动件，所述抓手转盘(904)与所述第二抓手支臂相连，所述抓手转盘(904)的旋转轴与所述第二抓手支臂平行，所述抓手转盘驱动件用于驱动所述抓手转盘(904)绕其旋转轴旋转；所述抓手组件(9)还包括一抓手(905)和抓手驱动件(906)，所述抓手(905)通过一抓手转轴(907)与所述抓手转盘(904)相连，所述抓手转轴(907)的轴线与所述抓手转盘(904)所在的平面相互平行，所述抓手驱动件(906)用于驱动所述抓手(905)张开或扣合，其中，所述抓手(905)扣合时的内部轮廓与轨头(1601)相匹配；

所述标定架主体(1)的底板(101)上还设有垂向激光测距仪(11)，所述垂向激光测距仪(11)被配置为沿垂直于所述底板(101)的方向发射激光束；所述标定架主体(1)的端部设有横向激光测距仪(10)，所述横向激光测距仪(10)被配置为沿所述横轴(X)发射激光束。

2.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述外盘(2012)上设有水平限位块(2014)和垂直限位块(2015)；

所述水平限位块(2014)的设置位置被配置为：当所述液压泵(202)接触所述水平限位块(2014)位置时，所述液压泵(202)的中心轴与所述横轴(X)平行；

所述垂直限位块(2015)的设置位置被配置为：当所述液压泵(202)接触所述垂直限位块(2015)位置时，所述液压泵(202)的中心轴与所述横轴(X)垂直。

3.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述泵身(2021)设有第一连杆限位块(2023)，所述第一连杆限位块(2023)设置在所述泵身(2021)设有所述顶举头(2022)的一端，所述第一连杆限位块(2023)被配置为阻碍所述第一连杆(3)朝向所述液压泵(202)的方向运动。

4.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述外盘(2012)靠近所述第二连杆(4)的一端设有第二连杆限位块(2016)，所述第二连杆限位块(2016)被配置为阻碍所述第二连杆(4)朝向所述液压泵(202)的方向运动。

5.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述标定架主体(1)的上表面的两端分别设有一横向标尺(12)，所述横向标尺(12)的中心刻度与所述第一连杆和/或第二连杆的中心线相对设置；所述标定架主体(1)的侧壁还沿所述横轴(X)设有垂向标尺(13)，当所述液压泵(202)旋转至竖直方向时，所述垂向标尺(13)的中心刻度与所述顶举头(2022)的中心轴相对设置。

6.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述第二齿轮(5032)的分度圆(5033)与所述滑块(5031)靠近所述凸轮(5021)的一侧相切。

7.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述凸轮(5021)的曲面上还设有定位面，所述定位面为设于所述凸轮(5021)曲面上的平面。

8.根据权利要求7所述的标定装置，其特征在于，所述定位面包括第一定位面(5024)和第二定位面(5025)，所述凸轮齿轮组件(502)的轴线在所述第一定位面(5024)上的投影为所述第一定位面(5024)的对称轴，所述第二定位面(5025)的数量为两个，两个所述第二定位面(5025)相对所述第一定位面(5024)对称设置。

9.根据权利要求8所述的标定装置，其特征在于，所述第一定位面(5024)的中心点与所述凸轮(5021)的轴线之间的距离为S1，所述第二定位面(5025)的中心点与所述凸轮(5021)的轴线之间的距离为S2，其中，2mm＜S1-S2＜3mm。

10.一种铁路垂横向一体轮轨力标定方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的标定装置，应用于相互平行的第一钢轨和第二钢轨，液压泵(202)的初始状态为竖直状态，所述标定方法包括：

步骤S100：将所述标定装置沿横轴(X)放置在第一钢轨上，使垂向驱动轮(6)支撑在第一钢轨的轨头(1601)上表面；

步骤S110：向导向轮驱动件(703)发送导向轮锁紧指令，使所述导向轮驱动件(703)驱动所述导向轮(701)的一侧扣住轨腰(1602)；

步骤S120：向垂向驱动轮(6)发送驱动指令，使所述垂向驱动轮(6)驱动所述标定装置沿第一钢轨的延伸方向行驶，直到到达垂向待测点；

步骤S130：向挂钩驱动件发送挂钩锁紧指令，使所述挂钩驱动件驱动所述挂钩预钩住第一钢轨的轨底(1603)；

步骤S140：向液压泵(202)发送第一垂向加压指令，使泵身(2021)与第一钢轨相抵触；

步骤S150：向导向轮驱动件(703)发送导向轮解锁指令，使所述导向轮驱动件(703)驱动所述导向轮(701)脱离第一钢轨的轨腰(1602)；

步骤S160：向液压泵(202)发送第二垂向加压指令，使顶举头(2022)与第一钢轨之间施加一定的预压力，使所述挂钩钩住第一钢轨的轨底(1603)，进而进行垂向轮轨力标定，获得垂向轮轨力标定结果；

步骤S170：向第一抓手组件的抓手驱动件(906)发送抓手张开指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件(906)驱动所述第一抓手组件的抓手(905)张开，其中，所述第一抓手组件为位于所述标定架主体(1)两端的抓手组件(9)中的任意一个；

步骤S180：向所述第一抓手组件的第二伸缩驱动件(903)发送延伸指令，使所述第一抓手组件的抓手(905)延伸至与所述第一钢轨的轨头(1601)相抵触；

步骤S190：向所述第一抓手组件的抓手驱动件(906)发送抓手扣合指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件(906)驱动所述第一抓手组件的抓手(905)扣住所述第一钢轨的轨头(1601)；

步骤S200：向挂钩驱动件发送挂钩解锁指令，使所述挂钩驱动件驱动所述挂钩脱离所述第一钢轨的轨底(1603)；

步骤S210：向所述第一抓手组件的抓手转盘驱动件发送旋转指令，所述第一抓手组件的抓手转盘驱动件驱动所述第一抓手组件的抓手转盘(904)旋转，使所述标定架主体(1)的横轴(X)垂直于所述第一钢轨；

步骤S220：向所述横向驱动电机(501)发送预行走指令，所述横向驱动电机(501)驱动所述凸轮齿轮组件(502)转动，使得所述凸轮(5021)推动所述滑块(5031)朝向所述滑槽(102)的外侧滑动，进而带动所述横向驱动轮(506)朝向钢轨(16)的方向移动，使所述标定架主体(1)两端的横向驱动轮(506)分别卡设在所述标定架主体(1)两侧的第一钢轨和第二钢轨上，且所述内轮(5062)的外侧面与所述轨头(1601)的内侧面保持2mm-3mm的空隙，所述滑槽(102)的外侧是指所述滑槽(102)远离所述凸轮(5021)的一侧；

步骤S230：向所述第一抓手组件的抓手驱动件(906)发送抓手张开指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件(906)驱动所述第一抓手组件的抓手(905)张开；

步骤S240：向所述第一抓手组件的第二伸缩驱动件(903)发送收缩指令，使所述第一抓手组件的第二伸缩驱动件(903)驱动所述第一抓手组件的抓手(905)脱离所述第一钢轨的轨头(1601)；

步骤S250：向所述横向驱动轮(506)发送驱动指令，使所述横向驱动轮(506)驱动所述标定装置沿钢轨(16)的延伸方向行驶，直到到达横向待测点；

步骤S260：向所述内盘驱动件发送旋转指令，使所述内盘(2011)带动所述液压泵(202)旋转至水平状态；

步骤S270：向所述液压泵(202)发送横向预加压指令，使所述液压泵(202)的顶举头(2022)和泵身(2021)分别嵌入顶举头固定座(301)和泵身固定座(401)内,使第一挡块(302)和第二挡块(402)分别顶紧第一钢轨和第二钢轨的轨头(1601)，进而进行横向轮轨力标定，获得横向轮轨力标定结果。

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