CN109532939B - 一种用于铁路驼峰溜放作业试验检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路车辆驼峰溜放技术领域，具体涉及一种用于铁路驼峰溜放作业试验检测方法，其特征在于：所述试验检测方法至少包括：对所述铁路车辆的车体底部与钢轨顶面之间的距离进行检测，包括所述铁路车辆在平直线路上的静态检测以及在驼峰区域中的推送坡、加速坡区域上运行时的动态检测；对所述铁路车辆经过道岔和小半径曲线线路时的动力学性能参数。本发明的优点是：结构简单，判断准确度高；有效避免车厢底部与钢轨顶面发生接触、刮擦及碰撞等危及溜放作业的安全问题；避免车辆发生爬轨脱轨事故，尤其适用于JSQ6（汽车专用运输车）车辆。

Description

一种用于铁路驼峰溜放作业试验检测方法

技术领域

本发明涉及铁路车辆驼峰溜放技术领域，具体涉及一种用于铁路驼峰溜放作业试验检测方法。

背景技术

近年来，JSQ车辆到达编组站解体数量逐渐增加，且解体列车中铁路车辆存在编组位置分散、去向较多等问题。由于JSQ车辆涂有“禁止溜放”标记，需要经迂回线送车至编组场，严重影响驼峰解体作业效率。除了JSQ车辆之外，由于科技的进步，越来越多的铁路车辆被设计并投入到运营之中，由于各铁路车辆的结构参数不同，因此无法确定哪些铁路车辆可以进行驼峰溜放作业，而哪些铁路车辆又被禁止进行驼峰溜放作业。若被禁止溜放的铁路车辆在不知情的情况下进行驼峰溜放作业，则会造成重大事故。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于铁路驼峰溜放作业试验检测方法，通过检测车辆底部与钢轨顶面之间的最小距离及车辆的动力学性能参数，从而判断车辆是否能进行溜放作业。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于铁路驼峰溜放作业试验检测方法，用于判断铁路车辆是否能进行驼峰溜放作业，其特征在于：所述试验检测方法至少包括：

对所述铁路车辆的车体底部与钢轨顶面之间的距离进行检测，包括所述铁路车辆在平直线路上的静态检测以及在驼峰区域中的推送坡、加速坡区域上运行时的动态检测；

对所述铁路车辆经过道岔和小半径曲线线路时的动力学性能参数进行检测。

模拟所述铁路车辆经过驼峰区域的情况，防震计算所述铁路车辆的车体底部与所述钢轨顶面之间距离的变化轨迹，得出两者之间的最小距离，根据所述最小距离判断所述铁路车辆是否可以进行驼峰溜放作业。

在所述驼峰区域之前的轨道线路上设置限位检测装置，以限制车体底部与所述钢轨顶面之间距离不满足要求的铁路车辆进入所述驼峰区域。

所述平直线路上的静态检测通过手持式激光测距仪实现，所述推送坡、加速坡区域上的动态检测通过面阵列视觉检测装置或三角测量原理激光测距仪实现。

采用动态信号数据采集分析系统及应变传感器对所述铁路车辆经过道岔和小半径曲线线路时的轮轨力应变数据进行采集，所述应变传感器和所述动态信号数据采集分析系统构成信号连接，所述动态信号数据采集分析系统根据所述应变传感器测得的应变数据反推计算出所述铁路车辆轮轨的垂向力和横向力，根据所述垂向力和横向力判断所述铁路车辆是否可以进行驼峰溜放作业。

所述应变传感器至少布置在所述道岔的岔前断面、岔中导曲线断面及岔后曲线上，其中所述岔中导曲线断面及所述岔后曲线即为所述小半径曲线线路。

本发明的优点是：结构简单，判断准确度高；有效避免车厢底部与钢轨顶面发生接触、刮擦及碰撞等危及溜放作业的安全问题；避免车辆发生爬轨脱轨事故，尤其适用于JSQ6（汽车专用运输车）车辆。

附图说明

图1为本发明的试验检测对象框图；

图2为本发明中采用面阵列视觉检测装置测量原理示意图；

图3为本申请中激光测距仪测量原理示意图；

图4为本申请中轮轨力检测装置的布置位置示意图；

图5为本发明中垂向力应变传感器的布置结构示意图；

图6为本发明中横向力应变传感器的布置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-6，图中各标记分别为:铁路列车1、钢轨2、面阵列视觉检测装置3、标定块4、半导体激光5、发射器透镜6、接收器透镜7、感光元件8、岔前断面X、岔中导轨线断面Y、岔后曲线Z、应变传感器A1、应变传感器A2、应变传感器B1、应变传感器B2、应变传感器C1、应变传感器C2、应变传感器D1、应变传感器D2、应变传感器A、应变传感器A’、应变传感器B、应变传感器B’、应变传感器C、应变传感器C’、应变传感器D、应变传感器D’。

实施例：如图1所示，本实施例中用于铁路驼峰溜放作业试验检测方法对以下两个试验检测项目提出检测技术方案及检测技术，以对车辆驼峰溜放编组作业是否可适用于铁路车辆进行判断，避免铁路车辆因不符合要求而进行驼峰溜放编组作业所带来的风险。具体而言：

1、由于铁路车辆车体底部与钢轨顶面之间的设计距离为一定值，因此，在车辆经过驼峰推送坡与加速坡连接区域的变坡点时，车体底部很可能与钢轨顶面发生抵触、刮擦及碰撞等危及溜放作业的安全问题。针对这个技术指标，采用车辆在平直线路上的静态检测与在推送坡、加速坡区域上运行时的动态检测相结合的办法，进行评判驼峰是否满足铁路车辆驼峰编组溜放作业条件。

(1)采用手持式激光测距仪，测量铁路车辆在平直线路的钢轨上时，车体底部与钢轨顶面之间的距离；手持式激光测距方法如下：

a、将被测铁路车辆停放在平直轨道线路上，并做好安全防护；

b、选取铁路车辆的车体底部的中央区间与钢轨顶面之间距离最小的部位；

c、在该部位用手持式激光测距仪测量3次，记录检测数据。

(2)采用安装在轨道线路旁的面阵列视觉检测装置和激光测距仪，测量铁路车辆在推送坡与加速坡变坡点上运行时的动态最小距离。具体方法如下所示：

方法一：采用高分辨的面阵列视觉检测装置，基于图像的基本成像原理，面阵列视觉检测装置与被测物体距离一定的情况下，被测物体的大小与在相机CCD上的成像所占用的像素成正比。物体越小，占用像素越少，物体越大，占用像素越大。测量原理如图2所示，具体如下：

a)在钢轨2上设置一已知其尺寸大小的标定块4作为参考对象；

b)将作为参考对象的标定块4置于距离面阵列视觉检测装置3的固定的位置，利用面阵列视觉检测装置3拍摄标定块4；

c)量取标定块4的像素高度，像素高度为标定块4在图片中所占的像素长度值；

d)求取该面阵列视觉检测装置3的单位距离单位像素单位值；

e)利用面阵列视觉检测装置3拍铁路车辆1并筛选出其车体下表面和钢轨2轨面间隙最小的相片；

f)量取照片中目标对象的像素高度,该目标对象指的是铁路车辆1车体下表面和钢轨2轨面间隙最小的位置，其中轨面最高点参照物为车轮；

g)利用公式求取目标对象的实际高度；

计算公式：动态距离测量值

具体测量步骤如下：

第一步：通过水准仪测量确定驼峰钢轨线路推送坡与加速坡之间的变坡点；

第二步：在变坡点区域，离开钢轨外侧约500mm部位，布设高分辨的面阵列视觉检测装置3，使得该检测装置的相机CCD与钢轨2顶面水平相互平齐；

第三步：联机对整个检测系统进行全面调试，完成调试后，待机。

第四步：由调车机车将铁路车辆推送（或溜放）通过测点检查点，开机检测动态工况下，铁路车辆1的车体底部与钢轨顶面之间的距离。

方法二：采用基于三角测量原理激光测距仪：

如图2所示，半导体激光5发出的激光束经发射器透镜6照射在目标上。接收器透镜7聚集目标反射的光线并聚焦到感光元件8上。当与目标之间的距离发生改变时，通过接收器透镜7的反射光的角度会随之改变，光线聚焦在感光元件8上的位置也有所不同。测量原理如图3所示，具体如下：

a)将激光测距仪固定在轨面下方的固定位置；

b)利用参照物计算已经固定的测距仪到轨顶面的高度（即标定高度）；

c)利用计算机将测距仪计算结果导出；

计算公式：动态距离测量值=测距仪与车辆底部的距离测量值-标定高度

具体测量步骤如下：

第一步：通过水准仪测量确定驼峰钢轨线路推送坡与加速坡之间的变坡点；

第二步：在变坡点区域，在钢轨外侧面轨底部位安装激光测距头，激光测距头头部低于轨顶约50-70mm，并在该部位安装补光光源；

第三步：联机对整个检测系统进行全面调试，完成调试后，待机。

第四步：由调车机车将铁路车辆推送（或溜放）通过测点检查点，开机检测动态工况下，铁路车辆车体底部与钢轨顶面之间的距离。

2、由于铁路车辆在经过曲线区段时，很有可能发生爬轨脱轨事故。为此，选择编组场最不利股道布置测点，检测铁路车辆过道岔和小半径曲线的动力学性能参数。具体方法如下：

(1)测试内容

测试内容主要为道岔区段和前后小半径曲线区段轮轨力，主要为车辆通过时钢轨的垂向力和横向力，据此计算脱轨系数和减载率以及轮轴横向力等安全性指标，判断车辆运行的安全性能。

(2)测点布置

结合测试内容，轮轨力测点主要布置在岔前断面X、岔中导曲线断面Y以及岔后曲线Z上，具体测点分布如图4所示。

(3)轮轨力测试方法

采用动态信号数据采集分析系统及配套的应变传感器对铁路车辆溜放经过道岔和小半径曲线时的轮轨力应变数据进行采集，应变数据主要由应变传感器实现，并根据已知力的应变标定数据，反推计算出实际的垂向力和横向力，最终根据垂向力和横向力计算得出铁路车辆通过驼峰的安全性指标。其中应变传感器安装位置在钢轨轨腰和轨底位置，其作用主要是反映钢轨在荷载作用时测点位置的应变数据，因应变传感器无法直接测得力，且根据相关试验资料证明，在距离荷载作用点10-15cm的断面上，钢轨水平中和轴位置无垂向正应力，且无纵向正应力，只有剪应力，在该种纯剪条件下，45°方向的主应力与剪应力相当。

基于上述原理，选择轨腰中和轴处45°方向安装应变传感器测量主应力的方法反算垂向力，横向力与此类似，即同时测出作用力左右两边断面上的横向应力反算横向力。

垂向力和横向力均采用剪力法测试，同一桥路的应变传感器纵向间距布置，垂向力应变传感器安装于轨腰位置，应变传感器A1、应变传感器A2、应变传感器B1、应变传感器B2、应变传感器C1、应变传感器C2、应变传感器D1、应变传感器D2的贴片方式和组桥示意如图5所示。

横向力应变传感器安装于轨底位置，如图6所示，应变传感器A、应变传感器A’、应变传感器B、应变传感器B’、应变传感器C、应变传感器C’、应变传感器D、应变传感器D’的安装方式和垂向力的安装方式相同。

其中，应变传感器安装均为45°方向，因应变传感器内部为应变花形式，实际每组需要安装四个应变传感器。

(4)安全性指标计算

设垂向加载力为F1、F2、F3，横向加载力为D1、D2、D3，加载力已知。加载时F1、F2、F3对应测试应变分别为α1、α2、α3，D1、D2、D3对应测试应变分别为β1、β2、β3，考虑线性变化，分别建立F与α以及D与β之间的线性关系为F=k1*α+b1、D=k2*β+b2，当车辆通过时，实测垂向应力和横向应力分别为ε、σ，将二者代入上述线性关系公式，求得实际的F和D值，即车辆通过时的垂向力和横向力，分别用P、Q表示。

脱轨系数：Q/P；

轮重减载率：△P/P；

轮轴横向力：左右股钢轨横向力差值，Q1-Q2，负号表示方向。

（5）评判标准

车辆安全运行标准如下表1所示。

二、提出模拟铁路车辆过驼峰情形，仿真计算分析铁路车辆车体底部与钢轨顶面之间距离的变化轨迹，得出它们之间的最小距离，为进一步开展铁路车辆驼峰溜放试验检测提供理论依据,并以此判断铁路车辆在该驼峰进行编组作业的可行性或提出对该驼峰技术改造方案措施，保证铁路车辆进行驼峰溜放作业的安全性和可靠性。

三、为了确保铁路车辆在驼峰溜放作业过程中安全性，在铁路车辆进入驼峰溜放作业工序之前的轨道线路上，安装了控制铁路车辆车体底部与钢轨顶面之间距离限位装置，以限制车体底部与钢轨顶面之间距离小于规定值的车辆进入驼峰编组作业。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims (4)

1.一种用于铁路驼峰溜放作业试验检测方法，用于判断铁路车辆是否能进行驼峰溜放作业，其特征在于：所述试验检测方法至少包括：

对所述铁路车辆的车体底部与钢轨顶面之间的距离进行检测，包括所述铁路车辆在平直线路上的静态检测以及在驼峰区域中的推送坡、加速坡区域上运行时的动态检测；

对所述铁路车辆经过道岔和小半径曲线线路时的动力学性能参数进行检测；

模拟所述铁路车辆经过驼峰区域的情况，仿真计算所述铁路车辆的车体底部与所述钢轨顶面之间距离的变化轨迹，得出两者之间的最小距离，根据所述最小距离判断所述铁路车辆是否可以进行驼峰溜放作业；

采用动态信号数据采集分析系统及应变传感器对所述铁路车辆经过道岔和小半径曲线线路时的轮轨力应变数据进行采集，所述应变传感器和所述动态信号数据采集分析系统构成信号连接，所述动态信号数据采集分析系统根据所述应变传感器测得的应变数据反推计算出所述铁路车辆轮轨的垂向力和横向力，根据所述垂向力和横向力判断所述铁路车辆是否可以进行驼峰溜放作业。

2.根据权利要求1所述的一种用于铁路驼峰溜放作业试验检测方法，其特征在于：在所述驼峰区域之前的轨道线路上设置限位检测装置，以限制车体底部与所述钢轨顶面之间距离不满足要求的铁路车辆进入所述驼峰区域。

3.根据权利要求1所述的一种用于铁路驼峰溜放作业试验检测方法，其特征在于：所述平直线路上的静态检测通过手持式激光测距仪实现，所述推送坡、加速坡区域上的动态检测通过面阵列视觉检测装置或三角测量原理激光测距仪实现。

4.根据权利要求1所述的一种用于铁路驼峰溜放作业试验检测方法，其特征在于：所述应变传感器至少布置在所述道岔的岔前断面、岔中导曲线断面及岔后曲线上，其中所述岔中导曲线断面及所述岔后曲线即为所述小半径曲线线路。

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