CN111198104B - 便携式垂向、横向轮轨力标定装置及其标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式垂向、横向轮轨力标定装置及其标定方法，属于铁路工程测试领域。该便携式垂向、横向轮轨力标定装置包括垂向标定机构和横向标定机构，垂向标定机构包括两对第一夹具，每对第一夹具包括两个第一子夹具，第一子夹具底部开设有与钢轨上沿侧边缘配合的第一卡槽，每对第一夹具通过第一连接件与两个第一连接杆可拆卸连接，所有第一连接杆与第一顶板可拆卸连接；横向标定机构包括两对第二夹具，每对第二夹具包括两个第二子夹具，第二子夹具上开设有与钢轨上沿配合的第二卡槽，每对第二夹具通过第二连接件与两个第一连接杆可拆卸连接。

Description

便携式垂向、横向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领域，具体涉及一种便携式垂向、横向轮轨力标定装置及其标定方法。

背景技术

随着我国高速列车的迅速发展，列车速度与轴重的提高导致轮轨之间的相互作用加剧。轨道结构的轮轨力测试，对保障行车安全具有非常重要的意义。其中轮轨垂向力与横向力是计算列车脱轨系数与轮重减载率的重要指标，能否对轮轨力进行精确有效的标定直接关系到轮轨力的测试结果。

而传统垂向、横向轮轨力标定装置结构笨重，不易于携带，往往需要交通工具进行运输。如果待测地点在隧道或桥梁，传统垂向、横向轮轨力标定装置无法用车辆运输，只能通过测试人员徒手搬运，难度较大进而大大增加了测试人员的工作量。同时传统垂向、横向轮轨力标定装置的标定过程十分繁杂，在无天窗时间的线路中很难进行轮轨力的标定。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明旨在提供一种方便搬运且标定过程快速有效的便携式垂向、横向轮轨力标定装置及其标定方法。

为了达到上述发明创造的目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种便携式垂向、横向轮轨力标定装置，其包括垂向标定机构和横向标定机构，垂向标定机构包括两对第一夹具，每对第一夹具包括两个第一子夹具，第一子夹具底部开设有与钢轨上沿侧边缘配合的第一卡槽，每对第一夹具通过第一连接件与两个第一连接杆可拆卸连接，所有第一连接杆与第一顶板可拆卸连接；

横向标定机构包括两对第二夹具，每对第二夹具包括两个第二子夹具，第二子夹具上开设有与钢轨上沿配合的第二卡槽，每对第二夹具通过第二连接件与两个第一连接杆可拆卸连接。

进一步地，第一子夹具顶部开设有与钢轨中心线配合、且呈上下分布的第一安装孔和第二安装孔，第一连接件包括第一连接块和与第一夹具上的两个第二安装孔配合的第一紧固件，第一连接块上开设有两个呈“十字”型分布、互不连通的第三安装孔，第一连接块通过依次贯穿一第一安装孔、一第三安装孔和另一第一安装孔的第二紧固件与第一夹具连接，第一连接杆通过与另一第三安装孔配合的第三紧固件连接。

进一步地，第一安装孔直径大于第二安装孔直径。

进一步地，第二子夹具上开设有第四安装孔，第二连接件包括第二连接块，第二连接块上开设有两个呈“十字”型分布、互不连通的第五安装孔，第二连接块通过依次贯穿一第四安装孔、一第五安装孔和另一第四安装孔的第四紧固件与第二夹具连接，第一连接杆通过与另一第五安装孔配合的第五紧固件连接。

进一步地，第一顶板一相对侧面上分别开设有两个第一螺纹孔，四个第一螺纹孔分布于一矩形的四个顶角，第一连接杆上开设有与第一螺纹孔配合的第一通孔，第一连接杆通过贯穿第一通孔、且与第一螺纹孔螺纹配合的螺栓与第一顶板可拆卸连接。

进一步地，第一顶板的材质为方钢。

进一步地，第一顶板上开设有两个通孔，第一连接杆上开设有通孔，第一连接杆通过贯穿第一连接杆上通孔和第一顶板上通孔的螺杆和与螺杆配合的螺母与第一顶板可拆卸连接。

另一方面，提供一种本方案提供的便携式垂向、横向轮轨力标定装置的标定方法，其包括：

垂向轮轨力标定方法：

在钢轨第一设定位置安装第一应变采集仪；

将所有第一连接杆与第一顶板连接，其中，第一连接杆与第一顶板连接的一端分布于一矩形的四个顶角；

将两对第一夹具分别与两个第一连接杆连接，使第一夹具夹持住钢轨第二设定位置处上沿，其中，每对第一夹具中的两个第一子夹具相向；

将可读数的千斤顶放置在第一顶板下方的钢轨轨顶上，使千斤顶执行端对准第一顶板的中心部位对第一顶板施加一组多个设定级别的荷载，并记录每个级别下第一应变采集仪采集的第一应变数据；根据该组所有级别的荷载和第一应变数据建立荷载与钢轨应变的关系；

横向轮轨力标定方法：

在钢轨第三设定位置安装第二应变采集仪；

将所有第一连接杆与第一顶板连接，其中第一连接杆与第一顶板连接的一端分布于一矩形的四个顶角；

将两对第二夹具分别与两个第一连接杆连接，使第二夹具夹持住钢轨第三设定位置处上沿，其中每对第二夹具中的两个第二子夹具平行；

将可读数的千斤顶放置在第一顶板下的钢轨侧面，使千斤顶执行端对准第一顶板的中心部分对第一顶板施加另一组多个设定级别的荷载，并记录每个级别下第二应变采集仪采集的第二应变数据；根据该组所有级别的荷载和第二应变数据建立荷载与钢轨应变的关系。

进一步地，千斤顶为液压千斤顶。

本发明的有益效果为：

由于第一夹具通过第一连接件与两个第一连接杆可拆卸连接，所有第一连接杆的另一端与第一顶板可拆卸连接，同时每对第二夹具通过第二连接件与两个第一连接杆可拆卸连接，各部件之间可独立拆卸，进而方便了携带和运输，减轻了测试人员的工作量。同时第一连接杆和第一顶板在垂向和横向标定时均起到了关键作用，进而大大减少了便携式垂向、横向轮轨力标定装置的质量和拆卸后的体积，进一步方便了携带和运输，大大减轻了测试人员的工作量。

在应用本便携式垂向、横向轮轨力标定装置进行标定时，可以在现场实现快速装卸(还可以在轨道旁提前将第一连接杆安装在第一顶板上以进一步减少在轨道上作业所需时间)，无需一定在天窗时间进行标定，也就无需为对轮轨力进行标定而申请天窗时间，从而大大方便了测试人员对轮轨力的标定。

附图说明

图1为具体实施例中垂向标定机构安装后的局部剖视图；

图2为图1中一对第一夹具与钢轨配合的右视图；

图3为图2中一第一子夹具正视图；

图4为图3的左视图；

图5为具体实施例中横向标定机构安装后的局部剖视图；

图6为图1中第二子夹具与钢轨和第二连接块配合的右视图；

图7为图6中第二子夹具的正视图；

图8为图7的左视图；

图9为图1中第一连接块的正视图；

图10为图9的左视图；

图11为图1中第一连接杆的结构示意图；

图12为图1中第一顶板的结构示意图；

图13为图6中第二连接块的正视图；

图14为图13的右视图。

其中，1、第一子夹具；2、第一卡槽；3、第二安装孔；4、第一安装孔；5、第一连接块；6、第三安装孔；7、第二连接块；8、第五安装孔；9、第二子夹具；10、第二卡槽；11、第四安装孔；12、第一螺纹孔；13、第一顶板；14、第一连接杆；15、第三紧固件；16、第二紧固件；17、第一紧固件；18、钢轨；19、轨枕；20、第四紧固件。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做详细说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，下文所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，本领域技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1和图2所示，该便携式垂向、横向轮轨力标定装置包括垂向标定机构和垂向标定机构。垂向标定机构包括两对第一夹具，如图3和图4所示，每对第一夹具包括两个第一子夹具1，第一子夹具1底部开设有与钢轨18上沿侧边缘配合的第一卡槽2，每对第一夹具通过第一连接件与两个第一连接杆14可拆卸连接，所有第一连接杆14与第一顶板13可拆卸连接。该垂向标定机构应用时，第一连接杆14分别与第一连接件和第一顶板13连接垂向标定机构安装在钢轨18上后，第一顶板13与钢轨18轨顶平行，钢轨18一般位于轨枕19上。

如图5和图6所示，横向标定机构包括两对第二夹具，每对第二夹具包括两个第二子夹具9，如图7和图8所示，第二子夹具9上开设有与钢轨18上沿配合的第二卡槽10，每对第二夹具通过第二连接件与两个第一连接杆14可拆卸连接。该横向标定机构应用时，第一连接杆14分别与第二连接件和第一顶板13连接。横向标定机构安装在钢轨18上后，第一顶板13与钢轨18侧面平行。

关于垂向标定机构，如图3和图4所示，实施时，本方案优选第一子夹具1顶部开设有与钢轨18中心线配合、且呈上下分布的第一安装孔4和第二安装孔3。如图1、图9和图10所示，第一连接件包括第一连接块5和与第一夹具上的两个第二安装孔3配合的第一紧固件17，第一连接块5上开设有两个呈“十字”型分布、互不连通的第三安装孔6，第一连接块5通过依次贯穿一第一安装孔4、一第三安装孔6和另一第一安装孔4的第二紧固件16与第一夹具连接，第一连接杆14通过与另一第三安装孔6配合的第三紧固件15连接。

第一连接块5用于连接第一连接杆14与第一夹具，第一安装孔4、第二安装孔3和第一连接件的设置使得在每对第一夹具牢固地夹持住钢轨18上沿，结合第一连接杆14的设置将第一顶板13支撑在钢轨18轨顶上方。

其中，第一紧固件17包括第一螺杆和两个与第一螺杆配合的螺母。第三安装孔6为螺纹孔，第二紧固件16包括第一螺栓和与第一螺栓配合的螺母；如图11所示，第一连接杆14两端开设有通孔，第三紧固件15包括用于贯穿第一连接杆14上的通孔后与第三安装孔6螺纹配合的第二螺栓。

如图3所示，第一安装孔4直径大于第二安装孔3直径，在保证了稳定性的同时又减轻了第一子夹具1的质量，从而方便运输。

应用时，可以提前在轨道旁将第一连接块5安装在第一连接杆14上，并将第一螺杆和相应螺母安装(该螺母在轨道上作业时进行紧固)，以减小利用该垂向标定机构进行标定时在轨道上作业所需时间。第一螺杆与相应螺母的安装在轨道上作业时进行。

第一螺栓与第二螺栓的高低位置关系并不受图1的限制，可以知道的是当图1中两个第三安装孔6的高低顺序颠倒后，第一螺栓与第二螺栓的高低位置关系相应颠倒。

在另一实施例中，第一连接块5上开设有与第一螺杆配合的第三个第三安装孔6，以进一步增强第一连接杆14与第一夹具之间连接的稳定性。可以想象得到的是，第一螺栓、第二螺栓和第一螺杆之间的高低位置关系并不受限制。

其中，如图12所示，第一顶板13一相对侧面上分别开设有两个第一螺纹孔12，四个第一螺纹孔12分布于一矩形的四个顶角，第一连接杆14上开设有与第一螺纹孔12配合的第一通孔，第一连接杆14通过贯穿第一通孔、且与第一螺纹孔12螺纹配合的螺栓与第一顶板13可拆卸连接。

关于横向标定机构，如图7和图8所示，本方案优选第二子夹具9上开设有第四安装孔11。如图5、图13和图14所示，第二连接件包括第二连接块7，第二连接块7上开设有两个呈“十字”型分布、互不连通的第五安装孔8，第二连接块7通过依次贯穿一第四安装孔11、一第五安装孔8和另一第四安装孔11的第四紧固件20与第二夹具连接，第一连接杆14通过与另一第五安装孔8配合的第五紧固件连接。

第二连接块7用于连接第一连接杆14与第二夹具，第四安装孔11和第二连接件的设置使得在每对第二夹具牢固地夹持住钢轨18上沿，结合第一连接杆14的设置将第一顶板13支撑在钢轨18侧面。

其中，第五安装孔8为螺纹孔，第四紧固件20包括第二螺杆和与第二螺栓配合的两个螺母；第五紧固件包括用于贯穿第一连接杆14后与第三安装孔6螺纹配合的第三螺栓。

应用时，可以提前在轨道旁将第二连接块7安装在第一连接杆14上，以减小利用该横向标定机构进行标定时在轨道上作业所需时间。第二螺杆与相应螺母的安装在轨道上作业时进行。

第二螺杆与第三螺栓的高低位置关系并不受图5的限制，可以知道的是当图5中两个第五安装孔8的高低顺序颠倒后，第二螺杆与第三螺栓的高低位置关系相应颠倒。

在又一实施例中，第一顶板13的材质为方钢，第一顶板13上开设有两个通孔，第一连接杆14上开设有通孔，第一连接杆14通过贯穿第一连接杆14上通孔和第一顶板13上通孔的螺杆和与螺杆配合的螺母与第一顶板13可拆卸连接。以便于垂向标定机构和横向标定机构的快速安装和拆卸。

由于测试人员人数有限，一般垂向标定和横向标定不在同一时间进行。当然，在人数充足的情况下，垂向标定和横向标定可以在同一时间进行，此时第一连接杆有两套，一套为垂向标定所用，另一套为横向标定所用，第一顶板有两个，一个为垂向标定所用，另一个为横向标定所用。

另一方面，本方案还提供一种基于本方案设计的便携式垂向、横向轮轨力标定装置的标定方法，包括：

垂向轮轨力标定方法：

在钢轨18第一设定位置安装第一应变采集仪；

将所有第一连接杆14与第一顶板13连接，其中，第一连接杆14与第一顶板13连接的一端分布于一矩形的四个顶角；

将两对第一夹具分别与两个第一连接杆14连接，使第一夹具夹持住钢轨18第二设定位置处上沿，其中，每对第一夹具中的两个第一子夹具1相向；

将可读数的千斤顶放置在第一顶板13下方的钢轨18轨顶上，使千斤顶执行端对准第一顶板13的中心部位对第一顶板13施加一组多个设定级别的荷载，并记录每个级别下第一应变采集仪采集的第一应变数据；根据该组所有级别的荷载和第一应变数据建立荷载与钢轨18应变的关系。其中，该组多个设定级别的荷载具体可以为5kN至50kN，每级之间相差5kN。

横向轮轨力标定方法：

在钢轨18第三设定位置安装第二应变采集仪；

将所有第一连接杆14与第一顶板13连接，其中第一连接杆14与第一顶板13连接的一端分布于一矩形的四个顶角；

将两对第二夹具分别与两个第一连接杆14连接，使第二夹具夹持住钢轨18第三设定位置处上沿，其中每对第二夹具中的两个第二子夹具9平行；

将可读数的千斤顶放置在第一顶板13下的钢轨18侧面，使千斤顶执行端对准第一顶板13的中心部分对第一顶板13施加另一组多个设定级别的荷载，并记录每个级别下第二应变采集仪采集的第二应变数据；根据该组所有级别的荷载和第二应变数据建立荷载与钢轨18应变的关系。其中，该组多个设定级别的荷载具体可以为5kN至50kN，每级之间相差5kN。

实施时，本方案优选千斤顶为液压千斤顶，以方便操作。并采用剪力法布置第一应变采集仪和第二应变采集仪中应变片的位置。

Claims (7)

1.便携式垂向、横向轮轨力标定装置，其特征在于，包括垂向标定机构和横向标定机构，所述垂向标定机构包括两对第一夹具，每对第一夹具包括两个第一子夹具，第一子夹具底部开设有与钢轨(18)上沿侧边缘配合的第一卡槽(2)，每对第一夹具通过第一连接件与两个第一连接杆(14)可拆卸连接，所有第一连接杆(14)与第一顶板(13)可拆卸连接；

所述横向标定机构包括两对第二夹具，每对第二夹具包括两个第二子夹具(9)，所述第二子夹具(9)上开设有与钢轨(18)上沿配合的第二卡槽(10)，每对第二夹具通过第二连接件与两个第一连接杆(14)可拆卸连接；

所述第一子夹具顶部开设有与钢轨(18)中心线配合、且呈上下分布的第一安装孔(4)和第二安装孔(3)，所述第一连接件包括第一连接块(5)和与第一夹具上的两个第二安装孔(3)配合的第一紧固件(17)，所述第一连接块(5)上开设有两个呈“十字”型分布、互不连通的第三安装孔(6)，所述第一连接块(5)通过依次贯穿一第一安装孔(4)、一第三安装孔(6)和另一第一安装孔(4)的第二紧固件(16)与第一夹具连接，所述第一连接杆(14)通过与另一第三安装孔(6)配合的第三紧固件(15)连接；

所述第二子夹具(9)上开设有第四安装孔(11)，所述第二连接件包括第二连接块(7)，所述第二连接块(7)上开设有两个呈“十字”型分布、互不连通的第五安装孔(8)，所述第二连接块(7)通过依次贯穿一第四安装孔(11)、一第五安装孔(8)和另一第四安装孔(11)的第四紧固件(20)与第二夹具连接，所述第一连接杆(14)通过与另一第五安装孔(8)配合的第五紧固件连接。

2.根据权利要求1所述的便携式垂向、横向轮轨力标定装置，其特征在于，第一安装孔(4)直径大于第二安装孔(3)直径。

3.根据权利要求1所述的便携式垂向、横向轮轨力标定装置，其特征在于，所述第一顶板(13)一相对侧面上分别开设有两个第一螺纹孔(12)，四个第一螺纹孔(12)分布于一矩形的四个顶角，所述第一连接杆(14)上开设有与第一螺纹孔(12)配合的第一通孔，所述第一连接杆(14)通过贯穿第一通孔、且与第一螺纹孔(12)螺纹配合的螺栓与第一顶板(13)可拆卸连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的便携式垂向、横向轮轨力标定装置，其特征在于，所述第一顶板(13)的材质为方钢。

5.根据权利要求4所述的便携式垂向、横向轮轨力标定装置，其特征在于，所述第一顶板(13)上开设有两个通孔，第一连接杆(14)上开设有通孔，第一连接杆(14)通过贯穿第一连接杆(14)上通孔和第一顶板(13)上通孔的螺杆和与螺杆配合的螺母与第一顶板(13)可拆卸连接。

6.基于权利要求1-5任一所述便携式垂向、横向轮轨力标定装置的标定方法，其特征在于，包括：

垂向轮轨力标定方法：

在钢轨(18)第一设定位置安装第一应变采集仪；

将所有第一连接杆(14)与第一顶板(13)连接，其中，第一连接杆(14)与第一顶板(13)连接的一端分布于一矩形的四个顶角；

将两对第一夹具分别与两个第一连接杆(14)连接，使第一夹具夹持住钢轨(18)第二设定位置处上沿，其中，每对第一夹具中的两个第一子夹具相向；

将可读数的千斤顶放置在第一顶板(13)下方的钢轨(18)轨顶上，使千斤顶执行端对准第一顶板(13)的中心部位对第一顶板(13)施加一组多个设定级别的荷载，并记录每个级别下第一应变采集仪采集的第一应变数据；根据该组所有级别的荷载和第一应变数据建立荷载与钢轨(18)应变的关系；

横向轮轨力标定方法：

在钢轨(18)第三设定位置安装第二应变采集仪；

将所有第一连接杆(14)与第一顶板(13)连接，其中第一连接杆(14)与第一顶板(13)连接的一端分布于一矩形的四个顶角；

将两对第二夹具分别与两个第一连接杆(14)连接，使第二夹具夹持住钢轨(18)第三设定位置处上沿，其中每对第二夹具中的两个第二子夹具(9)平行；

将可读数的千斤顶放置在第一顶板(13)下的钢轨(18)侧面，使千斤顶执行端对准第一顶板(13)的中心部分对第一顶板(13)施加另一组多个设定级别的荷载，并记录每个级别下第二应变采集仪采集的第二应变数据；根据该组所有级别的荷载和第二应变数据建立荷载与钢轨(18)应变的关系。

7.根据权利要求6所述的基于便携式垂向、横向轮轨力标定装置的标定方法，其特征在于，所述千斤顶为液压千斤顶。

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