CN107532960B - 一种轮轨垂直力地面全连续测量方法和系统 - Google Patents
一种轮轨垂直力地面全连续测量方法和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107532960B CN107532960B CN201580079122.7A CN201580079122A CN107532960B CN 107532960 B CN107532960 B CN 107532960B CN 201580079122 A CN201580079122 A CN 201580079122A CN 107532960 B CN107532960 B CN 107532960B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- area
- wheel
- unit
- force measurement
- shearing force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 267
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims abstract description 248
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 80
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 66
- 241001669679 Eleotris Species 0.000 claims abstract description 22
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 127
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 18
- 238000007562 laser obscuration time method Methods 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- BXLNWOAYQXBHCY-UHFFFAOYSA-N diphenylsilylidene(diphenyl)silane Chemical compound C1=CC=CC=C1[Si](C=1C=CC=CC=1)=[Si](C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 BXLNWOAYQXBHCY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 3
- 241001269238 Data Species 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 241000271559 Dromaiidae Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
- B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
- B61L23/042—Track changes detection
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
- B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
- B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
- B61L27/53—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for trackside elements or systems, e.g. trackside supervision of trackside control system conditions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0025—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of elongated objects, e.g. pipes, masts, towers or railways
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0041—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
- G01G19/02—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles
- G01G19/04—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles for weighing railway vehicles
- G01G19/045—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles for weighing railway vehicles for weighing railway vehicles in motion
- G01G19/047—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles for weighing railway vehicles for weighing railway vehicles in motion using electrical weight-sensitive devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
一种轮轨垂直力连续测量方法，在第1单元测区和第2单元测区以及由第1单元测区和第2单元测区构造的第1‑2复合测区上，所述方法包括：利用第一和第二剪力(Q1,Q2)测量点以及第一和第二剪力(Q1,Q2)测量点间的轨枕垂向支撑力(Nj)测量点的测量结果，得到作用在第1单元测区上的轮轨垂直力(F1)；利用第二和第三剪力(Q2,Q3)测量点以及第二和第三剪力(Q2,Q3)测量点间的轨枕垂向支撑力(Nj)测量点的测量结果，得到作用在第2单元测区上的轮轨垂直力(F2)；得到作用在第1‑2复合测区上的轮轨垂直力；以及对轮对在第1和第2单元测区以及第1‑2复合测区上的轮轨垂直力进行组合，得到轮对连续的轮轨垂直力。还公开了一种轮轮垂直力地面全连续测量系统。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，特别地涉及轮轨垂直力地面全连续测量方法和系统。
背景技术
轨道车辆轮轨力地面测量对于轨道车辆的安全评估非常重要。由于轨枕上方的钢轨应变受轨枕支撑状态的影响很大，导致轨枕上方的轮轨垂直力难以稳定测量，现有的轮轨垂直力地面测量通常采用间断的跨中剪力法来实现。例如，中国现行铁路行业标准《轮轨水平力、垂直力地面测量方法》(TB/T 2489-94)中就规定采用同一钢轨跨中、两个间距220mm的剪力测点组合来测量轮轨垂直力。在常规设置的线路上，跨中剪力法一般仅能获得不大于10cm距离内的轮轨垂直力，有效测量尺度约0.1m。
专利号ZL 92228559.4、名称为“动态测量垂直力的组合装置”的中国专利(以下简称559专利)采用两个布置在不同钢轨跨中的剪力传感器构成一个位于两剪力传感器间的轮轨垂直力测量平台，将剪力传感器与测量平台上称重传感器的输出进行组合，得到作用在整个测量平台上的轮轨垂直力。然而，这种既有的‘剪力+支撑力’方法在运用于轮轨垂直力测量时，单个平台(单元测区)长度受限于铁道车辆的轴距，且存在一个长度与钢轨高度相近的剪力测量无效区，即剪力测量过渡区，因此，实际有效测量尺度约1～2m。工业上应用559专利进行长距离测量时，采用连续布置多个单元测区且相邻单元测区共用端部剪力传感器的方式进行，得到的是准连续的轮轨垂直力。这样就需要更长的名义测量长度才能实现轮对圆周的全覆盖测量，并且对轮对圆周几何而言不能保证空间时序，所以，仍不能完全满足客车及高速列车安全监测的需求。
一种在技术上可行的实现轮轨垂直力长距离连续测量的方法是连续布置多个‘剪力+支撑力’形式的单元测区且使相邻单元测区的有效测量范围相互覆盖，此时相邻单元测区端部的剪力传感器将不能共用。但是，这种方法成本过高且在同等条件下系统可靠性降低，难以推广运用。
专利号ZL 2009 1 0086149.5、名称为“一种基于钢轨应变的轮轨垂直力连续测量方法和装置”的中国专利采用钢轨不同应变组合的方式，实现了轮轨垂直力的长距离连续测量。然而，虽然该方法的实施成本不高，但维护不便，目前，难以在工程上大规模使用。
发明内容
针对以上技术问题，本申请提出了一种轮轨垂直力连续测量方法，在第1单元测区和第2单元测区以及由第1单元测区和第2单元测区构造的第1-2复合测区上，其中第1单元测区包括第一剪力测量点，第1单元测区和第2单元测区共用的第二剪力测量点，以及第一和第二剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点，第2单元测区还包括第三剪力测量点以及第二和第三剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点，第1-2复合测区不采用第二剪力测量点，所述方法包括：利用第一和第二剪力测量点以及第一和第二剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点的测量结果，得到作用在第1单元测区上的轮轨垂直力；利用第二和第三剪力测量点以及第二和第三剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点的测量结果，得到作用在第2单元测区上的轮轨垂直力；得到作用在第1-2复合测区上的轮轨垂直力；以及对轮对在第1和第2单元测区以及第1-2复合测区上的轮轨垂直力进行组合，得到轮对连续的轮轨垂直力。
如上所述的方法，其中利用第一和第三剪力测量点以及第一和第三剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点的测量结果，或者通过将第1、第2单元测区上的轮轨垂直力求和，得到作用在第1-2复合测区上的轮轨垂直力。
如上所述的一种或多种方法，其中当轮对处于第二剪力测量点对应的第二剪力测量过渡区上时，当前轮对的前一轮对和后一轮对位于第1-2复合测区之外，且位于第三剪力测量点对应的第三剪力测量过渡区和第一剪力测量点对应的第一剪力测量过渡区之外。
如上所述的一种或多种所述的方法，其中轮对在第1单元测区上的轮轨垂直力对应从所述轮对滚离第一剪力测量过渡区的时刻开始，到所述轮对滚入第二剪力测量过渡区的时刻结束，时间段上作用在第1单元测区上的轮轨垂直力；轮对在第2单元测区上的轮轨垂直力对应从所述轮对滚离第二剪力测量过渡区的时刻开始，到所述轮对滚入第三剪力测量过渡区的时刻结束，时间段上作用在第2单元测区上的轮轨垂直力；以及轮对在第1-2复合测区上的轮轨垂直力对应从所述轮对滚离第一剪力测量过渡区的时刻与前一轮对滚离第三剪力测量过渡区的时刻中的大值开始，到该轮对滚入第三剪力测量过渡区的时刻与后一轮对滚入第一剪力测量过渡区的时刻中的小值结束，时间段上作用在第1-2复合测区上的轮轨垂直力。
如上所述的一种或多种所述的方法，其中所述轮对在第1和第2单元测区以及第1-2复合测区上的轮轨垂直力进行组合生成连续轮轨垂直力时采用按时序拼接的方式进行，对以上轮轨垂直力中不相互覆盖的时间段直接拼接，对相互覆盖的部分任取其一或平均后进行拼接。
如上所述的一种或多种所述的方法，其中所述剪力测量点位于跨中的一段钢轨上，且轮对滚入和滚离该剪力测量过渡区的时刻可以根据相应剪力信号的正负峰值时间来估计。
根据本发明的另一个方面，提出一种轮轨垂直力地面全连续测量系统，包括：在钢轨上间隔布置的多个剪力测量装置和支撑力测量装置，其中两个相邻的剪力测量装置及其下方的支撑力测量装置形成一个单元测区；以及中央控制单元，其通过有线或无线方式连接到各个剪力测量装置和支撑力测量装置；其中，所述中央控制单元根据以上一种或多种所述的方法，得出轮对通过所述轮轨垂直力地面全连续测量系统上方时连续轮轨垂直力。
如上所述的系统，其中，在单元测区钢轨下方每根轨枕上布置的支撑力测量装置。
如上所述的一种或多种所述的系统，所述多个跨中剪力测量装置的布置满足如下条件：任意两个相邻的剪力测量装置之间的距离小于待测量的轮对之间的最小轴距与剪力测量过渡区长度之差。
如上所述的一种或多种所述的系统，可以根据轨高来估计所述剪力测量过渡区的长度。
附图说明
下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
图1是‘剪力+支撑力’方式测量轮轨垂直力的原理示意图。
图2是单轮(单元)轮轨垂直力连续测区原理示意图。
图3是跨中剪力测量点输出信号模拟图。
图4是图2所示的单元轮轨垂直力连续测区的有效测区示意图。
图5是根据本发明的一个实施例的轮轨垂直力测量方法的流程图。
图6是根据本发明的另一个实施例的轮轨垂直力测量方法的流程图。
图7是根据本发明的实施例的轮轨垂直力连续测量的方式的示意图。
图8是根据本发明的一个实例的轮轨垂直力组合方法的流程图。
图9、图10、图11分别是采用本发明的方式处理六轴机车前三条轮对通过TPDS的3个顺序排列的轮轨垂直力单元连续单元测区数据而得到长距离连续垂直力的标准过程综合图。
图12是根据本发明的另一个实施例的轮轨垂直力测量方法的流程图。
图13是采用本发明的另一个实施例的处理某六轴机车第二条轮对通过TPDS时数据，得到长距离连续垂直力的简化过程综合图。和
图14是根据本发明的一个实施例的轮轨垂直力测量系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的某些实施例中，在不需要对既有‘剪力+支撑力’的准连续方法进行硬件配置增加，也不需要降低系统可靠性的前提下，通过增加简单约束条件、构造复合测区，解决既有准连续方法中‘剪力测量过渡区上方轮轨垂直力无法测量’的问题，实现了轮轨垂直力地面长距离全连续测量。
图1是‘剪力+支撑力’方法测量轮轨垂直力的原理示意图。如图1所示，钢轨120到130的下方有多个枕轨，包括枕轨101和102；钢轨120到130上布置钢轨跨中剪力传感器121和131，剪力传感器121到131间的钢轨下方的轨枕上均布置轨枕支撑力传感器，箭头V代表车辆行进的方向。两个剪力传感器121、131以及下方的轨枕支撑力传感器构成轮轨垂直力的测量区域。此测量区域的名义测量范围由剪力传感器121和131表征。
根据力的平衡条件可以很容易地得到：
其中：Q1、Q2为轮轨力单元测区外侧钢轨对内侧钢轨的垂直作用力，向上为正；Fi为作用在单元测区上的轮轨垂直力(数量等于位于单元测区上方的轮对个数、可能有多个)，向下为正；Nj为单元测区上的钢轨支撑垂直力，向上为正。Q1、Q2通过剪力传感器或贴应变片等方式测取。Nj可以利用称重传感器的方式测取。应当注意，利用公式(1)进行计算是需要注意正负号与以上定义一致，否则应进行正负号的调整。
如果两个钢轨跨中剪力Q1、Q2的间距l(以字母l表示)较短，以使得每个时刻最多只有一个轮子位于测量区域的上方，那么就可以得到每个轮对通过测量区域时连续的轮轨垂直力。
图2是单轮轮轨垂直力连续测区(以下通称单元轮轨垂直力连续测区、简称单元测区)原理示意图。如图2所示，单元轮轨垂直力连续测区对应的条件是：
l≤min(di) (2)
其中：l是由剪力间距表征的单元测区长度；di是各轮对间距。
由公式(2)表达的条件：单元测区长度小于需要测量的最小轴间距离，使得采用‘剪力+支撑力’方式测量轮轨垂直力时单元测区长度受限、有效测量尺度量级为米m。
为实现每个轮轨间垂直力的独立测量且控制成本并且提高可靠性，两剪力传感器间距要在满足不大于监测最小轮对间距的前提下尽量大。例如，我国铁路广泛运用的货车车辆运行品质地面监测系统(TPDS)，就采用了特殊的轨枕间距使其剪力传感器间标称间距达到1.6m，比通用货车的轴距1.75m略小。
由于单元轮轨垂直力连续测区的长度受限，为实现每个轮轨间垂直力的长距离测量，一般采用连续布置多个单元测区且相邻单元测区共用端部剪力传感器的方式进行。如TPDS系统采用了3个1.6m的单元测区构成1个4.8m的标称测区。
既有‘剪力+支撑力’方法使得单元轮轨垂直力连续测区的有效测量尺度由普通的跨中剪力法的0.1m提升到m的量级，在工业上运用效果显著。例如TPDS系统大规模运用以来，我国铁路货车踏面损伤报警比例降低80％以上，同期货车大部件裂损数量降低约95％。
但是，由于现有技术在测量钢轨剪力时基于纯剪力状态假设，导致存在一个长度与钢轨高度相近的剪力测量过渡区。剪力测量装置(剪力传感器、钢轨贴片等)在过渡区内的输出不能真实反映左右侧钢轨间剪力的大小。这样，采用559专利表述的方法进行长距离轮轨垂直力测量时，实际上得到的是‘准连续’(quasi-continuous)的轮轨垂直力。相邻两个单元测区间约有1个轨高的数据是不准确的。
图3模拟了钢轨跨中剪力测量点的输出，其中，轨枕处于横坐标为0、60、120、…540cm处，轨枕间距60cm、60kg轨(轨高17.6cm)、剪力测量点位于为270cm处，即位于240cm与300cm的两跨正中。当恒定重量的轮对从左向右滚过这一段轨道时，剪力传感器输出左侧轨道对右侧轨道的垂向作用力(向上为正)。一般而言，当剪力测量点处于两轨枕中间的一个区域时，输出结果不受轨枕支撑状态的影响且有如图3所示的正负双峰特征。在本发明表述中将该区域特指为跨中剪力测量区域，钢轨跨中剪力测量区域在工程上可以用‘距前、后轨枕最小间距大于1/2轨高’来简单估计，显然该区域包含两轨枕正中间的位置。
在图3中，根据时序排列的第一个峰值(图中为负峰)时间可以用来估计轮对滚入剪力测量过渡区的时刻(位置)；第二个峰值(图中为正峰)时间可以用来估计轮对滚离剪力测量过渡区的时刻(位置)。在剪力测量过渡区上，由于与纯剪力假设差距较大，剪力测量结果不准确，可视为无效。据此，图4对图2所示的单元轮轨垂直力连续测区进行了有效测区示意，图4中，leff表示有效测区、lineff表示无效测量区域，也即剪力测量过渡区。
剪力测量过渡区的存在限制了轮轨相互作用监测的进一步扩展，特别是在中、高速旅客列车监测方面。举例而言，我国现有货车TPDS若要满足轨道大型机械自动作业的要求就需要采用标准轨枕(0.6m)，此时对应的单元测区长度将由原来的1.6m缩短到1.2m，测量不连续区域占标称长度的比例将由原来的11％上升到15％，需要更长的标称总长度、更多的投入才能与现有TPDS一样实现轮对踏面故障的全覆盖。又如，若要实现动、客车多发的多边形轮对故障的准确分析，需要保证轮对圆周几何的空间时序、不连续区的比例应尽可能小。要满足客车、高速动车组的蛇形监测也将需要更长的连续测区。
以上问题均可通过根据本发明实施例的“克服剪力测量过渡区影响、实现轮轨垂直力地面全连续测量”来解决。因此，本发明实施例所代表的轮轨垂直力地面全连续测量的有效实现具有重要工程意义。
图5是根据本发明的一个实施例的轮轨垂直力地面全连续测量方法的流程图。定义如下：连续的第1和第2单元测区以及由第1、第2单元测区形成的第1-2复合测区：第1单元测区包括第一剪力测量点，第1和第2单元测区共用的第二剪力测量点，以及第一、第二剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点，第2单元测区还包括第三剪力测量点，以及第二、第三剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点，第1-2复合测区由第1、第2单元测区去除共用的第二剪力测量点构成；第二剪力测量点的布置使得当任一轮对处于第二剪力测量过渡区上时，该轮对的前一轮对和后一轮对位于第1-2复合测区之外，且位于第三和第一剪力测量过渡区之外。
如图5所示，本实施例的测量方法500，包括：在步骤510，采用如上的‘剪力+支撑力’方法，利用第一、第二剪力测量点和第1单元测区上的支撑力测量点的测量结果，计算作用在第1单元测区上的轮轨垂直力；利用第二、第三剪力测量点和第2单元测区上的支撑力测量点的测量结果，计算作用在第2单元测区上的轮轨垂直力。
在步骤520，将作用在第1单元测区和第2单元测区上的轮轨垂直力相加，得到作用在第1-2复合测区上的轮轨垂直合力。
由于第1单元测区轮轨垂直力计算时的第二剪力测点处外轨(右轨)对内轨(左轨)的剪力与第2单元测区轮轨垂直力计算时的第二剪力测点处外轨(左轨)对内轨(右轨)的剪力是作用力与反作用力的关系，相加为零。这样，对于步骤520，相当于对相邻的两个单元轮轨垂直力连续测区忽略共用的剪力测点，由前一单元测区(第1单元测区)的第1个剪力测点(第一剪力测量点)和后一单元测区(第2单元测区)的第2个剪力测点(第三剪力测量点)以及二者之间的所有轨枕支撑力测量点构成一个复合测区(第1-2复合测区)，采用‘剪力+支撑力’方法，得到作用在第1-2复合测区上的轮轨垂直力。
与步骤510不同的是，520得到的作用在第1-2复合测区上的轮轨垂直力在某时刻可能是多个轮对的轮轨垂直力的合力，而510得到的作用在第1及第2单元测区上的轮轨垂直力最多对应一个轮对的轮轨垂直力。复合测区的构建是对采用传统‘剪力+支撑力’方式实现轮轨垂直力地面长距离连续测量，在观念、思路上的突破。
由于第一、第二、第三剪力测量点的布置使得当任一轮对处于第二剪力测量过渡区上时，该轮对的前一轮对和后一轮对位于第1-2复合测区之外，且位于第三和第一剪力测量过渡区之外，这一条件使得：1)由步骤510可以得到任一轮对通过第1、第2单元测区时、除第一、第二、第三剪力测量过渡区外，连续的轮轨垂直力；2)任一轮对通过第二剪力测量过渡区上时，由步骤520得到的作用在第1-2复合测区上的轮轨垂直合力即为此时该轮对轮轨垂直力的准确值，从而有效克服了共用的第二剪力测量过渡区影响。
在步骤530，组合各轮对在第1单元测区、第2单元测区以及第1-2复合测区上的轮轨垂直力，得出各轮对通过第1单元测区和第2单元测区上方连续的轮轨垂直力。
图6是根据本发明的另一个实施例的轮轨垂直力地面全连续测量的流程图。图6所示的实施例是在图5方法上的扩展，以说明图5的方法可以应用于轮轨垂直力的长距离全连续测量。与图5实施例相同的地方不在赘述。
图6的实施例中包括了顺序排列的五个单元测区：第1到第5单元测区，分别包含第一和第二剪力测量点、第二和第三剪力测量点、第三和第四剪力测量点、第四和第五剪力测量点以及第五和第六剪力测量点，以及对应钢轨下方的轨枕支撑力测点。
其中，由所有相邻单元测区构建的复合测区用于克服相应共用剪力测点测量过渡区的影响，如由第2单元测区与第3单元测区构建的第2-3复合测区用于克服第三剪力测量过渡区的影响等。
其中，第I剪力测点的布置满足，任一轮对位于第I剪力测量过渡区上时，该轮对的前一轮对和后一轮对位于第(I-1)-I复合测区之外，且位于第(I+1)和第(I-1)剪力测量过渡区之外，其中I为2-5。例如，I为3时，第三剪力测点的布置满足，任一轮对位于第三剪力测量过渡区上时，该轮对的前一轮对和后一轮对位于第2-3复合测区之外，且位于第四和第二剪力测量过渡区之外。
如图6所示，该方法600包括：在步骤610，分别采用‘剪力+支撑力’的方式，得出作用在第1到第5单元测区上的轮轨垂直力。
在步骤620，将相邻单元测区上的轮轨垂直力相加，得到作用在第1-2、第2-3、第3-4、第4-5复合测区上的轮轨垂直力。如，将第2和第3单元测区的轮轨垂直力相加得到作用在第2-3复合测区上的轮轨垂直力、将第3和第4单元测区的轮轨垂直力相加得到作用在第3-4复合测区上的轮轨垂直力等。
由于第I剪力测点的布置满足任一轮对位于第I剪力测量过渡区上时，该轮对的前一轮对和后一轮对位于第(I-1)-I复合测区之外，且位于第(I+1)和第(I-1)剪力测量过渡区之外，这一条件使得：1)由步骤610可以得到任一轮对通过第1到第5单元测区时、除第一到第六剪力测量过渡区外，连续的轮轨垂直力；2)由步骤620可以得到任一轮对通过第二到第五剪力测量过渡区时轮轨垂直力的准确值，从而通过相应复合测区有效克服共用的第二到第五剪力测量过渡区的影响。
在步骤630，组合各轮对在第1到第5单元测区以及第1-2、第2-3、第3-4和第4-5复合测区上的轮轨垂直力，得出各轮对通过第1、第2、第3、第4和第5单元测区上方连续的轮轨垂直力。
本发明实施例的方法通过增加简单约束条件、构造复合测区，克服既有‘剪力+支撑力’方法在长距离轮轨垂直力测量中的‘准连续’问题，实现了‘剪力+支撑力’模式的轮轨垂直力地面长距离全连续测量。
为更好地说明本发明中在既有‘剪力+支撑力’方法基础上增加的简单约束条件以及复合测区的构造思路，以下对第i个轮对，即轮对i，滚过某共用剪力Qck测量过渡区时的受力状态进行全面分析。
图7是根据本发明的实施例的轮轨垂直力地面全连续测量的方法的示意图。如图7所示，其中：P1、P2是轮对i滚入、滚离Qck测量过渡区时的位置；Fi、Fi-1、Fi+1是轮对i及其前后轮对对钢轨的垂直作用力；lk-1、leff(k-1)是第k-1个单元轮轨垂直力连续测区的测区及有效测区，lk、leff(k)是第k个单元轮轨垂直力连续单元测区的测区及有效测区；Qk-1，1、Qk-1，2是第k-1个单元测区的两个剪力测量点，Qk，1、Qk，2是第k个单元测区的两个剪力测量点，端部共用剪力测点Qck＝Qk-1，2＝Qk，1；di为第i轮对与第i-1轮对间距，di+1为第i轮对与第i+1轮对间距；lmul是由第k-1及第k个单元测区去除共用剪力测点Qck后构造的复合测区，lmuleff是复合测区lmul的有效测区。
当轮对i(Fi)处于P1位置时，由于单元测区k-1及k满足公式(2)，即l≤min(di)，轮对i+1(Fi+1)处于Qk-1，1的测量过渡区之外(左侧)，如果还满足条件
di≥lk+lineff (3)
那么轮对i-1(Fi-1)也将处于Qk，2的测量过渡区之外(右侧)，轮对i+1及轮对i-1不会对Qk-1，1及Qk，2的准确测量造成影响，此时由第k-1及第k个单元测区去除共用剪力测点Qck后构造的复合测区可以准确测量轮对i的轮轨垂直力Fi。
当轮对i(Fi)处于P2位置时，由于单元测区k-1及k满足公式(2)，轮对i-1(Fi-1)处于Qk，2的测量过渡区之外(右侧)，如果还满足条件
di+1≥lk-1+lineff (4)
那么轮对i+1(Fi+1)也将处于Qk-1，1测量过渡区之外(左侧)，轮对i+1及轮对i-1不会对Qk-1，1及Qk，2的准确测量造成影响，此时由第k-1及第k个单元测区去除共用剪力测点Qck后构造的复合测区可以准确测量轮对i的轮轨垂直力Fi。
由此，当连续布置的第k-1及第k个单元测区满足单元测区长度小于相应轮对间距(轴距)与剪力过渡区长度之差也即公式(3)及公式(4)的条件时，虽然复合测区上的轮轨垂直力在不同时段可能是多个轮对轮轨垂直力的合力，但是在轮对i通过共用剪力Qck测量过渡区上方时的轮轨垂直力可以通过构建的复合测区准确测量，也即复合测区对轮对i的有效测量范围lmuleff覆盖了原有‘剪力+支撑力’方法的无效测量范围。
公式(3)、(4)的条件，表现在图5所示的实施例中即为：第二剪力测量点的布置使得当任一轮对处于第二剪力测量点测量过渡区上时，该轮对的前一轮对和后一轮对位于第1-2复合测区之外，且位于第三和第一剪力测量点测量过渡区之外。
公式(3)、(4)的条件，表现在图6所示的实施例中即为：第I(I等于二到五)剪力测点的布置满足，任一轮对位于第I剪力测量过渡区上时，该轮对的前一轮对和后一轮对位于第(I-1)-I复合测区之外，且位于第(I+1)和第(I-1)剪力测量过渡区之外。
以此类推，如果所有的单元轮轨垂直力连续测区均满足单元测区长度小于最小轴距与剪力过渡区长度之差(公式5)时，
max(lk)≤min(di)-lineff (5)
可以将所有相邻的单元测区去除共用剪力测点、构造复合测区，通过各复合测区准确得到轮对通过所有共用剪力测点测量过渡区时的轮轨垂直力，与各单元测区有效测量范围内的轮轨垂直力组合，即可以得到除前后最端部剪力测量过渡区外、在整个测量区段上连续的轮轨垂直力，实现轮轨垂直力的长距离全连续测量。
根据本发明的一个实施例，组合各轮对在第1单元测区、第2单元测区以及第1-2复合测区上的轮轨垂直力可以采用按时序拼接的方式进行。
图8是根据本发明的一个实例的轮轨垂直力组合方法的流程图。如图8所示，组合方法800包括：在步骤810，提取每个轮对通过第1、第2单元测区时的有效测量时间段，得到每个轮对通过第1、第2单元测区时的有效轮轨垂直力。在步骤820，提取每个轮对在第1-2复合测区中通过第二剪力测量过渡区上方的时间段，得到每个轮对通过第二剪力测量点测量过渡区上方的有效轮轨垂直力。在步骤830，将810中得到的每个轮对在第1单元测区和第2单元测区上的有效轮轨垂直力与820中得到的每个轮对在第二剪力过渡区上方的有效轮轨垂直力进行按时序拼接，即可得到各轮对通过第1和第2单元测区时，除第一、第三剪力测量点过渡区外，连续的轮轨垂直力。
根据本发明的一个实例，提取各轮对在第1、第2单元测区上的有效测量时间段，可以参考图3所示的跨中剪力测量点输出信号模拟图。在图3中，根据时序排列的第一峰值(图中为负峰)时间可用于估计轮对滚入剪力测量过渡区的时刻；第二峰值(图中为正峰)时间可用于估计轮对滚离剪力测量过渡区的时刻。各轮对在某单元测区上的有效测量时间段从该轮对滚离该单元测区第一个剪力测量过渡区的时刻开始，到该轮对滚入该单元测区第二个剪力测量过渡区的时刻结束。考虑到长距离连续测量过程，以图6的实施例中的第2单元测区和第3单元测区为例：轮对在第2单元测区上轮轨垂直力的有效测量时间段从轮对滚离第二剪力测量过渡区的时刻开始，到该轮对滚入第三剪力测量过渡区的时刻结束；轮对在第3单元测区上轮轨垂直力的有效测量时间段从轮对滚离第三剪力测量过渡区的时刻开始，到该轮对滚入第四剪力测量过渡区的时刻结束。
根据本发明的一个实例，轮对i在某复合测区上的有效测量时间段从轮对i滚离该复合测区第一个剪力测量过渡区的时刻与前一轮对，即轮对i-1，滚离该复合测区第二个剪力测量过渡区的时刻中更靠后的一者(即二者中的大值)开始，到轮对i滚入该复合测区第二个剪力测量过渡区的时刻与后一轮对，即轮对i+1，滚入该复合测区第一个剪力测量过渡区的时刻中更靠前的一者(即二者中的小值)结束。
如，某轮对在第1-2复合测区上的有效测量时间段从所述轮对滚离第一剪力测量点测量过渡区的时刻与前一轮对滚离第三剪力测量点测量过渡区的时刻中的大值开始，到该轮对滚入第三剪力测量点测量过渡区的时刻与后一轮对滚入第一剪力测量点测量过渡区中的小值结束。
某轮对通过第二剪力测量过渡区的时间段从该轮对滚入第二剪力测量过渡区的时刻开始，到该轮对滚离第二剪力测量过渡区的时刻结束。当单元测区的设置满足公式(5)时，该轮对在第1-2复合测区上的有效测量时间段，包含该轮对通过第二剪力测量过渡区的时间段。
这样，如组合方式800所述，直接将每个轮对在第1单元测区和第2单元测区上的有效轮轨垂直力与从第1-2复合测区得到的对应轮对在第二剪力过渡区上方的有效轮轨垂直力进行按时序拼接，即可得到各轮对通过第1和第2单元测区时，除第一、第三剪力测量点过渡区外，连续的轮轨垂直力。
进一步地，根据本发明的另一个实例，对于各轮对在单元测区上的轮轨垂直力测量结果与复合测区上的轮轨垂直力测量结果进行组合生成连续轮轨垂直力时采用按时序拼接的方式进行，对以上轮轨垂直力中不相互覆盖的时间段直接拼接，对相互覆盖的部分任取其一或平均后进行拼接。显然组合方式800是本发明的组合方法中，过程易于理解及实现的一种。
为简明起见，本实施例的以下实例中，采用直接按时间拼接的方式进行，各轮对在各单元测区上取其轮轨垂直力有效测量时间段内的全部数据，在各复合测区上取对应轮对通过共用剪力测量过渡区时间段内的数据。
图9、图10、图11分别是采用本发明的方法处理满足本发明实施条件-----公式(5)的机车的前三条轮对通过TPDS的3个顺序排列的单元测区数据，得到长距离连续垂直力的标准过程综合图。
标准过程综合图中的6个窗口，从上至下分别是单元测区1上的轮轨垂直力输出、单元测区2上的轮轨垂直力输出、单元测区3上的轮轨垂直力输出、第1-2复合测区上的轮轨垂直力输出、第2-3复合测区上的轮轨垂直力输出以及最终的长距离连续垂直力输出窗口。前5个窗口中的粗实线，表示某轮对在相应单元测区或复合测区上的有效测量范围。本实施例中的长距离连续轮轨垂直力由以上5个单元测区及复合测区中的轮轨垂直力直接拼接而成，前5个窗口中的粗虚框，表示各测区轮轨垂直力测量数据的拼接范围。在本实施例中，对各单元测区选取了全部有效数据，对复合测区仅采用了轮对通过复合测区中部共用剪力测量过渡区时的有效数据。第6个窗口中的长距离连续垂直力由5个虚框中的数据按时序拼接而成。
对比图9、图10、和图11中的复合测区输出，可以看到：图9中的复合测区有效测量范围相对共用剪力测量过渡区偏前且较长、图10中的复合测区有效测量范围相对共用剪力测量过渡区偏中且较短、图11中的复合测区有效测量范围相对共用剪力测量过渡区偏后且较长。虽然对于不同位置的轮对，由于前后轴距不同，复合测区的有效测量范围(粗实线表示)的长度及位置不同；但是，由于机车满足本发明实施的条件，复合测区的有效测量范围均包含对应单元测区共用的剪力测量过渡区，从而克服了既有‘剪力+支撑力’方法在剪力测量过渡区无法准确测量的问题，有效实现了轮轨垂直力的地面长距离全连续测量。
从本实施例还可以看到，本发明的测量方法实现方式灵活，与既有轮轨相互作用监测类设备具有良好的兼容性。既可以直接布置如本发明的测量设备实现通过车辆的轮轨垂直力全连续测量，也可以将原有设备按本发明的方法进行软件算法升级对满足本发明要求的车辆单独实施全连续测量，运用基础好、前景广阔。
从本发明的实施步骤上可以看到，各个步骤的实施顺序可以根据本专利提出的测量原理调整或组合。
图12是根据本发明的另一个实施例的轮轨垂直力地面全连续测量方法的流程图，包含了三个顺序排列的单元测区：第1到第3单元测区，分别包含第一和第二剪力测量点、第二和第三剪力测量点、第三和第四剪力测量点，以及下方的轨枕支撑力测点，单元测区设置满足公式(5)的要求。如图12所示，本实施例的测量方法1200，包括在步骤1210，采用既有的‘剪力+支撑力’的方法，得到作用在第1单元测区、第2单元测区和第3单元测区上的轮轨垂直力。
在步骤1220，组合各轮对在第1单元测区、第2单元测区和第3单元测区上的轮轨垂直力，排除第二剪力测量过渡区以及第三剪力测量过渡区的影响，从而得出轮对通过第1单元测区、第2单元测区和第3单元测区上除端部第一及第四剪力测量过渡区外，连续的轮轨垂直力。
根据本申请如图6和图8所示的实施例，通过建立第1-2及第2-3复合测区可以排除第二剪力测量过渡区以及第三剪力测量过渡区的影响。
根据本发明的一个实施例，排除第二、第三剪力测量过渡区的影响也可以采用如下方式：
在本实施例中，将某轮对在各个单元测区用于组合的数据范围(参考图13中粗虚框的范围)定义为：1)对中部的所有单元测区，用于组合的数据范围为从轮对滚入该单元测区的第1个剪力测量过渡区的时刻开始，到轮对滚离该单元测区的第2个剪力测量过渡区的时刻结束，如对第2单元测区而言，组合范围从该轮对滚入第2单元测区的第1个剪力测量过渡区(也即第二剪力测量过渡区)开始，到该轮对滚离第2单元测区的第2个剪力测量过渡区(也即第三剪力测量过渡区)的时刻结束；2)对第1单元测区，用于组合的数据范围为从轮对滚离第一剪力测量过渡区开始，到该轮对滚离第二剪力测量过渡区结束；3)对最末的单元测区，用于组合的数据范围为从轮对滚入该单元测区的第1个剪力测量过渡区的时刻开始，到轮对滚入该单元测区的第2个剪力测量过渡区的时刻结束，如本实施例中最末的单元测区-第3单元测区的用于组合的数据范围为从轮对滚入该单元测区的第1个剪力测量过渡区(也即第三剪力测量过渡区)的时刻开始，到轮对滚入该单元测区的第2个剪力测量过渡区(也即第四剪力测量过渡区)的时刻结束。
根据本发明的实例，将某轮对第1单元测区、第2单元测区和第3单元测区用于组合的范围之外的数据进行赋零延拓，即将用于组合的范围之外的数据全部赋值为零，仅采用第1、第2和第3单元测区用于组合的范围内的数据。接下来，将第1单元测区、第2单元测区和第3单元测区用于组合的范围内的数据相加，得出轮对通过第1、第2和第3单元测区上、除端部第一及第四剪力测量过渡区外，连续的轮轨垂直力(参见图13第4窗口中的叠加组合连续输出曲线)。
虽然本实施例的过程看似与图6和图8所示的实施例有所不同，但是它们蕴含的原理与结果是一致的。例如，第1单元测区与第2单元测区用于组合的范围的不重叠部分包含第1测区和第2测区的有效测量范围，而重叠部分对应第二剪力测量过渡区。对第1单元测区的轮轨垂直力输出而言，符合公式对第2单元测区的轮轨垂直力输出而言，符合公式将二者相加的结果如下：
由于右轨对左轨的剪力与左轨对右轨的剪力是作用力与反作用力，大小相等且方向相反，即Q1，2+Q2，1＝0，因此，最后得到公式(6)的结果：
公式(6)就相当于以第1单元测区的第1个剪力测量点(Q1，1第一剪力测量点)和第2单元测区的第2个剪力测量点(Q2，2第三剪力测量点)为起点和终点的复合测区上的轮轨垂直力。
这样当某轮对位于第二剪力测量过渡区上方时，由于第二剪力测量点处于非纯剪力状态，其输出Q1，2或Q2，1未能准确反映剪力测量点处左、右轨间的相互剪切力，导致O1及O2与该轮对轮轨垂直力不等。但是，若此时，该轮对的前一个轮对位于第2单元测区及第三剪力测量过渡区之外、后一个轮对位于第1单元测区及第一剪力测量过渡区之外时，第1及第2单元测区上方只有1个车轮且第一剪力测量点输出(Q1，1)及第三剪力测量点输出(Q2，2)准确，公式(6)表示的O1与O2的和与该轮对此时的轮轨垂直力相等。本实施例在本质上与如图6和图8所示的实施例相同，但在过程上更加简洁。
本领域技术人员应当了解，在符合本发明原理的前提下，通过对本发明标准实施过程中的步骤进行调整、组合，得到一种与本发明标准实施过程结果一致的简化实施方法是可能的。在满足本发明原理的前提下，还可以对具体实施过程中的参数(如组合数据的范围)进行局部变更，得到其他类似实施过程。
图13是采用本发明的另一个实施例的处理某机车第二条轮对通过既有TPDS时数据，得到长距离全连续垂直力的简化过程综合图。简化过程综合图中的4个窗口，从上至下分别是单元测区1上的轮轨垂直力输出、单元测区2上的轮轨垂直力输出、单元测区3上的轮轨垂直力输出以及最终的长距离全连续垂直力输出窗口。
与图9、图10、图11类似，图13前3个窗口中的粗实线，表示某轴在对应单元测区上的有效测量范围。本实施例中的长距离全连续轮轨垂直力由以上3个输出直接组合而成，前3个窗口中的粗虚框，表示用于组合的前3个输出数据的范围，可以看到，与图9、图10、图11不同，在本实施例中用于组合的输出数据范围大于单元测区上的有效测量范围，包括了相应共用剪力测量过渡区的范围。
图13的第4个窗口，示意了本实施例的数据组合过程，取前3个窗口中待组合数据(虚框内的数据)的时间最小值和时间最大值构成组合时间区间的上下限；对前3个窗口中的待组合数据在组合时间区间内进行延拓，延拓的方法是虚框时间以外的输出数据赋零；将3组延拓数据，按时间进行加运算，得到长距离全连续轮轨垂直力，如图13窗口4中的粗实线所示。
从图13可以看到，对于相邻的两个单元测区用于组合的数据范围有重合部分，对应该轮对通过共用剪力测量过渡区时的时间区段。对比图10可以看到，本实施例中相邻的两个单元测区的组合数据时间重合部分的‘加运算’结果与图10中相应复合测区的输出相等。而且，由于进行了赋零延拓，本实施例在单元测区上有效测量范围内的‘加运算’也与图10中单元测区上有效测量范围内的输出相等。最终，简化过程综合图13的第4个窗口与标准过程综合图10的第6个窗口结果完全一致，这验证了两种方法的一致性和可靠性。
图14是根据本发明的一个实施例的轮轨垂直力地面全连续测量系统的示意图。如图14所示，所述系统1400，包括：间隔布置的多个钢轨跨中剪力测量装置Q1-Qn、在剪力测量装置对应钢轨下方所有轨枕上布置的支撑力测量装置N1-Nm、中央控制单元1401和线缆1402；其中多个剪力测量装置Q1-Qn和支撑力测量装置N1-Nm通过线缆1402连接到中央控制单元1401，其中，任意两个连续剪力测量装置之间的距离Qk到Qk+1小于待测量的轮对之间的最小轴距dmin与剪力过渡区长度lieff之差。换言之，任意时刻，当某一轮对位于两个单元测区之间的剪力过渡区上时，该轮对的前一和后一轮对都位于这两个单元测区及其端部剪力过渡区之外。中央处理单元1401根据本申请提出的方法得出连续轮轨垂直力。根据本发明的实例，线缆的有线方式也可以替换为无线方式。无论是有线还是无线通讯方式都可以应用于本发明中。
本发明的测量方法，将现有工程中广泛使用的m级长度的轮轨垂直力准连续测量，扩展到任意需要的长度，实现了轮轨垂直力的地面长距离全连续测量，为轮轨相互作用研究的深化及扩展提供了条件。
进一步地，本发明的测量方法，实现了轮轨垂直力的长距离全连续测量，能为轨道车辆特别是高速旅客列车的动力学性能试验、研究以及安全性的评估、监测提供了有效手段，具有很强的工程应用价值。
进一步地，本发明的测量方法实现方式灵活，与既有轮轨相互作用监测类设备具有良好的兼容性，原有设备可以按本发明的方法要求进行改造，也可以对满足本发明要求的车辆单独实施连续测量。
进一步地，本发明的测量方法还可运用于高速不断轨超偏载、轨道衡等。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。
Claims (10)
1.一种轮轨垂直力连续测量方法，在第1单元测区和第2单元测区以及由第1单元测区和第2单元测区构造的第1-2复合测区上，其中第1单元测区包括第一剪力测量点，第1单元测区和第2单元测区共用的第二剪力测量点，以及第一和第二剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点，第2单元测区还包括第三剪力测量点以及第二和第三剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点，第1-2复合测区不采用第二剪力测量点，所述方法包括：
利用第一和第二剪力测量点以及第一和第二剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点的测量结果，得到作用在第1单元测区上的轮轨垂直力；
利用第二和第三剪力测量点以及第二和第三剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点的测量结果，得到作用在第2单元测区上的轮轨垂直力；
得到作用在第1-2复合测区上的轮轨垂直力；以及
对轮对在第1和第2单元测区以及第1-2复合测区上的轮轨垂直力进行组合，得到轮对连续的轮轨垂直力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中利用第一和第三剪力测量点以及第一和第三剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点的测量结果，或者通过将第1、第2单元测区上的轮轨垂直力求和，得到作用在第1-2复合测区上的轮轨垂直力。
3.根据权利要求1所述的方法，其中当轮对处于第二剪力测量点对应的第二剪力测量过渡区上时，当前轮对的前一轮对和后一轮对位于第1-2复合测区之外，且位于第三剪力测量点对应的第三剪力测量过渡区和第一剪力测量点对应的第一剪力测量过渡区之外。
4.根据权利要求1所述的方法，其中轮对在第1单元测区上的轮轨垂直力对应从所述轮对滚离第一剪力测量过渡区的时刻开始，到所述轮对滚入第二剪力测量过渡区的时刻结束，时间段上作用在第1单元测区上的轮轨垂直力；
轮对在第2单元测区上的轮轨垂直力对应从所述轮对滚离第二剪力测量过渡区的时刻开始，到所述轮对滚入第三剪力测量过渡区的时刻结束，时间段上作用在第2单元测区上的轮轨垂直力；以及
轮对在第1-2复合测区上的轮轨垂直力对应从所述轮对滚离第一剪力测量过渡区的时刻与前一轮对滚离第三剪力测量过渡区的时刻中的大值开始，到该轮对滚入第三剪力测量过渡区的时刻与后一轮对滚入第一剪力测量过渡区的时刻中的小值结束，时间段上作用在第1-2复合测区上的轮轨垂直力。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述轮对在第1和第2单元测区以及第1-2复合测区上的轮轨垂直力进行组合生成连续轮轨垂直力时采用按时序拼接的方式进行，对以上轮轨垂直力中不相互覆盖的时间段直接拼接，对相互覆盖的部分任取其一或平均后进行拼接。
6.根据权利要求1所述的方法，其中每个剪力测量点分别位于跨中的一段钢轨上，且轮对滚入和滚离剪力测量过渡区的时刻可以根据相应剪力信号的正负峰值时间来估计。
7.一种轮轨垂直力地面全连续测量系统，包括：
在钢轨上间隔布置的多个剪力测量装置和支撑力测量装置，其中两个相邻的剪力测量装置及其下方的支撑力测量装置形成一个单元测区；以及
中央控制单元，其通过有线或无线方式连接到各个剪力测量装置和支撑力测量装置；
其中，所述中央控制单元根据权利要求1-6任一项所述的方法，得出轮对通过所述轮轨垂直力地面全连续测量系统上方时连续轮轨垂直力。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，在单元测区钢轨下方每根轨枕上布置支撑力测量装置。
9.根据权利要求7所述的系统，所述多个剪力测量装置的布置满足如下条件：任意两个相邻的剪力测量装置之间的距离小于待测量的轮对之间的最小轴距与剪力测量过渡区长度之差。
10.根据权利要求7所述的系统，可以根据轨高来估计剪力测量过渡区的长度。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2015/077653 WO2016172844A1 (zh) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | 一种轮轨垂直力地面全连续测量方法和系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107532960A CN107532960A (zh) | 2018-01-02 |
| CN107532960B true CN107532960B (zh) | 2019-06-18 |
Family
ID=57197994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201580079122.7A Active CN107532960B (zh) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | 一种轮轨垂直力地面全连续测量方法和系统 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10745037B2 (zh) |
| CN (1) | CN107532960B (zh) |
| AU (1) | AU2015392675B2 (zh) |
| WO (1) | WO2016172844A1 (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108944998B (zh) * | 2018-07-23 | 2020-10-30 | 清华大学天津高端装备研究院 | 一种列车车轮检测及维护系统 |
| CN108928367A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-04 | 清华大学天津高端装备研究院 | 一种列车车轮检测方法、装置及存储介质 |
| CN109017872B (zh) * | 2018-07-23 | 2020-02-18 | 清华大学天津高端装备研究院 | 一种列车车轮预防性维护方法、装置及存储介质 |
| CN110411765A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-05 | 南阳理工学院 | 汽车转向性能检测装置 |
| CN110530657B (zh) * | 2019-09-25 | 2024-04-30 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种轮轨水平力测量方法和测量系统 |
| DE102021113968A1 (de) | 2021-05-31 | 2022-12-01 | Schenck Process Europe Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Unrundheiten eines Rades eines schienengebundenen Fahrzeuges |
| CN113624313B (zh) * | 2021-09-14 | 2023-06-20 | 武汉理工大学 | 并行车辆的动态称重方法、设备、系统及存储介质 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN87104292A (zh) * | 1986-06-19 | 1988-07-20 | 铁路大师系统公司 | 改进的由公路挂车组成的铁路列车及其所使用的部件 |
| DE19509862A1 (de) * | 1994-11-25 | 1996-05-30 | Moll Stewing Beton Und Fertigt | Gleisanlage für Schienenfahrzeuge, Unterbau einer solchen Gleisanlage, Schwelle für eine solche Gleisanlage, Schienenrost für eine solche Gleisanlage, Verfahren zur Herstellung einer solchen Gleisanlage und Verfahren zur Herstellung einer Schwelle für eine solche Gleisanlage |
| CN2398620Y (zh) * | 1999-11-11 | 2000-09-27 | 顾增华 | 复合式不断轨轨道称重装置 |
| CN101571432A (zh) * | 2009-06-08 | 2009-11-04 | 中国铁道科学研究院机车车辆研究所 | 一种基于钢轨应变的轮轨垂直力连续测量方法及装置 |
| CN104165716A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-11-26 | 华东交通大学 | 铁路轨道轮轨力监测系统 |
| CN104359603A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-18 | 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 | 轮轨移动垂直力连续测试方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3718040A (en) * | 1971-09-07 | 1973-02-27 | Bessemer And Lake Erie Railway | Method and apparatus for evaluating railroad track structure and car performance |
| CN2139692Y (zh) * | 1992-07-28 | 1993-08-04 | 李家林 | 动态测量垂直力的组合装置 |
| US5492002A (en) * | 1993-08-23 | 1996-02-20 | Higgins; Richard L. | Instrumented wheelset system |
| JP3151160B2 (ja) * | 1996-12-25 | 2001-04-03 | 運輸省船舶技術研究所長 | 地上側測定による鉄道車両の輪重・横圧の連続測定方法及びその装置 |
| JPH11183274A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 歪み検出装置 |
| US6675077B2 (en) * | 2000-10-11 | 2004-01-06 | Transportation Technology Center Inc. | Wheel-railhead force measurement system and method having cross-talk removed |
| DE10209872A1 (de) | 2002-03-06 | 2003-09-18 | Gassmann Theiss Messtech | Gleiswaage und Verfahren zum Verwägen von Eisenbahnwagen |
| DE10304008B4 (de) * | 2003-02-01 | 2017-07-20 | Schenck Process Europe Gmbh | Vorrichtung zur Messung der Schienenbelastung |
| ES2352774B1 (es) * | 2009-03-05 | 2011-11-14 | Product & Process Development, S.L. | Método de aplicación de sensores de extensometría en vías ferroviarias. |
| WO2010142073A1 (zh) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | 中国铁道科学研究院机车车辆研究所 | 一种基于钢轨应变的轮轨垂直力连续测量方法及装置 |
| GB2494881A (en) * | 2011-09-21 | 2013-03-27 | Owen Geoffrey Jordan | Rail vehicle steering and suspension system |
| DE102015002517A1 (de) * | 2015-03-02 | 2016-09-08 | Schenck Process Gmbh | Diagnoseeinrichtung zur Feststellung einer Unrundheit an Schienenfahrzeugrädern nach einem Kraftstoß-Auswerteverfahren |
-
2015
- 2015-04-28 CN CN201580079122.7A patent/CN107532960B/zh active Active
- 2015-04-28 US US15/568,889 patent/US10745037B2/en active Active
- 2015-04-28 AU AU2015392675A patent/AU2015392675B2/en active Active
- 2015-04-28 WO PCT/CN2015/077653 patent/WO2016172844A1/zh active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN87104292A (zh) * | 1986-06-19 | 1988-07-20 | 铁路大师系统公司 | 改进的由公路挂车组成的铁路列车及其所使用的部件 |
| DE19509862A1 (de) * | 1994-11-25 | 1996-05-30 | Moll Stewing Beton Und Fertigt | Gleisanlage für Schienenfahrzeuge, Unterbau einer solchen Gleisanlage, Schwelle für eine solche Gleisanlage, Schienenrost für eine solche Gleisanlage, Verfahren zur Herstellung einer solchen Gleisanlage und Verfahren zur Herstellung einer Schwelle für eine solche Gleisanlage |
| CN2398620Y (zh) * | 1999-11-11 | 2000-09-27 | 顾增华 | 复合式不断轨轨道称重装置 |
| CN101571432A (zh) * | 2009-06-08 | 2009-11-04 | 中国铁道科学研究院机车车辆研究所 | 一种基于钢轨应变的轮轨垂直力连续测量方法及装置 |
| CN104165716A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-11-26 | 华东交通大学 | 铁路轨道轮轨力监测系统 |
| CN104359603A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-18 | 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 | 轮轨移动垂直力连续测试方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 高速铁路动车组运行状态地面监测系统的研制;凌烈鹏 等;《铁道建筑》;20150131(第1期);全文 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10745037B2 (en) | 2020-08-18 |
| WO2016172844A1 (zh) | 2016-11-03 |
| AU2015392675B2 (en) | 2019-04-11 |
| AU2015392675A1 (en) | 2017-11-16 |
| CN107532960A (zh) | 2018-01-02 |
| US20180099683A1 (en) | 2018-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107532960B (zh) | 一种轮轨垂直力地面全连续测量方法和系统 | |
| ES2414436T3 (es) | Procedimiento para detectar y considerar cargas de viento lateral en un vehículo que circula sobre carriles que se encuentra en un estado de desplazamiento y su vagón terminal realizado conforme a ello | |
| Wang et al. | Identification of moving train loads on railway bridge based on strain monitoring | |
| CN103207097B (zh) | 轨道刚度动态检测方法 | |
| CN105313908B (zh) | 一种铁路轨旁设施扫描装置 | |
| CN104631239B (zh) | 可避让列车的全自动铁路轨道检测车 | |
| CN111060270B (zh) | 一种城市高架桥梁可移动式快速监测与智能评估方法 | |
| CN204530352U (zh) | 可避让列车的全自动铁路轨道检测车 | |
| CN107054411B (zh) | 一种铁路沿线雪灾无人机雪深智能测量和预测方法与系统 | |
| CN206781779U (zh) | 一种轨检车下激光扫描轨距测量装置 | |
| CN107650945A (zh) | 一种基于轮轨垂向力的车轮多边形识别方法及其装置 | |
| CN103853896A (zh) | 铁路桥梁结构车致振动响应计算方法 | |
| CN104880274A (zh) | 垂向轮轨力连续测试方法 | |
| CN105261208B (zh) | 一种抑制城市公共汽车串车的行驶车速控制方法 | |
| CN110239587B (zh) | 一种确定损伤扣件位置的理论检测方法 | |
| SE1150470A1 (sv) | Förfarande för att fastställa nedböjningen och/eller styvheten hos en bärande konstruktion | |
| CN106153185A (zh) | 高速铁路噪声源分声源频谱计算方法 | |
| CN109080661A (zh) | 一种基于eemd能量熵和wvd的轨道波磨故障检测方法 | |
| Peng et al. | Wayside wheel-rail vertical contact force continuous detecting method and its application | |
| CN107957285A (zh) | 一种铁路超偏载系统及检测方法 | |
| CN206787495U (zh) | 轨检车下多角度二维激光扫描轨距测量仪 | |
| CN106649951B (zh) | 一种基于轮轴测速的列车速度计算方法 | |
| Gao et al. | Analysis on the influencing factors of mechanical characteristics of jointless turnout group in ballasted track of high-speed railway | |
| CN104420405A (zh) | 一种测量铁路轨道静态几何参数的装置 | |
| CN203552466U (zh) | 一种高速公路大跨度桥梁桥面风速预警装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |