CN112665882A - 一种环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，包括：通过有限元分析获取待测轨道不同位置受轮对作用的应变敏感点及应变敏感点的应变与作用力的对应关系；在各应变敏感点处分别设置应变片测量系统；基于轮轨原始应变与横向力和纵向力间的关系，对有限元模型进行修正；获取各应变片测量系统测量的不同工况下装置经过待测轨道时记录的轮轨测量应变，计算装置通过待测轨道时向待测轨道施加的轮轨道横向力和纵向力；根据装置结构强度要求设置各应变片测量系统的应变阀值并将实时监测信号接入装置控制系统，实现实时监测与报警功能。本发明能够针对不同轨道类型实现轮轨力实时监测，且应变片组桥方式方便，适用于不同采集设备，通用性强。

Description

一种环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法

技术领域

本发明涉及加速加载装置监测方法技术领域，特别涉及一种环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法。

背景技术

环道加速加载装置在通过加载车来模拟真实轴载在足尺试验路段测试路面材料和路面结构性能方面具有广泛的运用前景。但由于其是近年来新发展的装置，学界对装置运行过程及对装置本身性能研究较少。亟待对装置的各项性能展开研究。其中，装置试验道两侧钢制轨道与加载系统轮对的接触是使加速加载系统在规定路线上行驶的重要保证。轮轨力的测量对于装置动力学、轮轨接触理论研究和装置的健康监测都具有十分重要的意义。因此对装置轮轨力进行测量是保证环道加速加载装置稳定运行的重要手段。

目前对轮轨力的测试主要包括车载测试和地面测试。车载测试通常基于特制的测力轮对完成，能够达到较高的测量精度，但其测试成本较高，且由于环道加速加载试验装置难以安装专用的测力轮对，因此其无法适用于环道加速加载试验装置轮轨力监测。地面测试一般通过在铁轨上粘贴电阻式应变片，利用应变桥路计算动态轮轨力，被广泛运用于各类轨道车辆动力学试验中，并形成了相关标准。但对于环道加速加载试验装置而言，轮对形状、受力方向、接触方式均与轨道车辆的常见轮对不同，且轮迹经过的范围较宽，轨道中空，因此现有轮轨力测量标准无法运用于环道加速加载试验装置的轮轨力测量中。

综上，亟需结合环道加速加载试验装置轮轨特点提出一种新的用于环道加速加载试验装置的轮轨力实时监测方法。

发明内容

本发明提供了一种环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，以实现环道加速加载装置轮轨力的测量，为装置的安全、平稳运行提供可靠保障。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，该方法包括：

基于有限元模型，获取待监测的环道加速加载试验装置轨道的不同位置受轮对作用的应变敏感点，以及各应变敏感点的应变与作用力的对应关系；

在各应变敏感点处分别设置应变片测量系统；

获取各应变片测量系统测量的轮轨原始应变分别与横向力和纵向力间的关系，基于轮轨原始应变与横向力及纵向力间的关系，对有限元模型进行修正；

获取各应变片测量系统测量的不同工况下环道加速加载试验装置经过所述待监测的环道加速加载试验装置轨道时所记录的轮轨测量应变；

基于修正后的有限元模型，根据所述轮轨测量应变及应变与作用力的对应关系，计算环道加速加载试验装置在通过待监测的环道加速加载试验装置轨道时向所述待监测的环道加速加载试验装置轨道施加的轮轨道横向力和纵向力；

根据环道加速加载试验装置的结构强度要求，设置各应变片测量系统的应变阀值，并将实时监测信号接入装置控制系统中，实现实时监测与报警功能。

进一步地，基于有限元模型，获取待监测的环道加速加载试验装置轨道的不同位置的应变敏感点，以及各应变敏感点的应变与作用力变化的对应关系，包括：

依据待监测的环道加速加载试验装置轨道的横截面积和安装位置的不同，将待监测的环道加速加载试验装置轨道分为内外侧轨道直线段、外侧轨道圆弧段、内侧轨道圆弧段、内侧辅助轨道圆弧段以及内侧辅助轨道直线段；

基于有限元模型，通过在有限元分析软件中在对应轮对上施加不同大小的力，获取对应轨道上沿环道加速加载试验装置前进方向及垂直方向的应变变化，将应变变化与作用力变化线性相关性最好的点作为应变敏感点，得到待监测的环道加速加载试验装置轨道的内外侧轨道直线段、外侧轨道圆弧段、内侧轨道圆弧段、内侧辅助轨道圆弧段和内侧辅助轨道直线段受轮对作用的应变敏感点；

得到作用力与应变敏感点应变值的拟合公式，如下：

其中，i取[1，2，3，4，5]，表示不同轨道位置；F_l表示导向轮/辅助导向轮横向力；ε_l1表示应变片测量系统中沿导向轮行进方向应变片所测的原始标定数据；ε_v1表示应变片测量系统中垂直与导向轮行进方向应变片所测的原始标定数据；F_v表示承载轮纵向力；ε_l2表示应变片测量系统中沿承载轮行进方向应变片所测的原始标定数据；ε_v2表示应变片测量系统中垂直与承载轮行进方向应变片所测的原始标定数据；W₁，W₂，W₃，W₄均为所述有限元模型的拟合参数。

进一步地，所述应变片测量系统包括用于测量内外侧轨道直线段的第一应变片测量系统，用于测量外侧轨道圆弧段的第二应变片测量系统，用于测量内侧轨道圆弧段的第三应变片测量系统，用于测量内侧辅助轨道圆弧段的第四应变片测量系统，以及用于测量内侧辅助轨道直线段的第五应变片测量系统。

进一步地，所述第一应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第一应变片系统和用于监测承载轮与轨道接触力的第二应变片系统；其中，所述第一应变片系统安装在待测内外侧轨道直线段内表面上侧应变敏感点处，所述第二应变片系统安装在待测内外侧轨道直线段下表面靠外侧应变敏感点处；

所述第二应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第三应变片系统和用于监测承载轮与轨道接触力的第四应变片系统；其中，所述第三应变片系统安装在待测外侧轨道圆弧段内表面上侧应变敏感点处，第四应变片系统安装在待测外侧轨道圆弧段下表面外侧应变敏感点处；

所述第三应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第五应变片系统和用于监测承载轮与轨道接触力的第六应变片系统；其中，所述第五应变片系统安装在待测内侧轨道圆弧段外表面上侧应变敏感点处，所述第六应变片系统安装在待测内侧轨道圆弧段下表面外侧应变敏感点处；

所述第四应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第七应变片系统，其安装在待测内侧辅助轨道圆弧段内表面中央应变敏感点处；

所述第五应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第八应变片系统，其安装在待测内侧辅助轨道直线段腰部应变敏感点处。

进一步地，所述第一应变片系统、第二应变片系统、第三应变片系统、第四应变片系统、第五应变片系统、第六应变片系统、第七应变片系统以及第八应变片系统分别包括多个电阻式应变片，每一应变片上分别设置有防水层。

进一步地，所述应变片包括应变片本体、接线洞洞板和六座排针；

其中，所述接线洞洞板设置有两排接线洞，其中一排接线洞中的两个接线洞与所述应变片本体的输入输出导线连接，另一排接线洞与所述六座排针连接。

进一步地，所述应变片的组桥方式包括：单个应变片经由所述六座排针与数据采集设备的Eg+、Vi+以及1/4桥端子连接构成1/4桥电路；两个应变片经由所述六座排针互相连后，与数据采集设备的Eg+、Vi+以及Eg-端子连接构成半桥电路；以及四个应变片经由所述六座排针互连后，与数据采集设备的Eg+、Vi+、Eg-以及Vi-端子连接构成全桥电路；其中，所述数据采集设备用于实时获取所述第一应变片测量系统、第二应变片测量系统、第三应变片测量系统、第四应变片测量系统以及第五应变片测量系统所采集的实时数据，并加以保存。

进一步地，数据采集设备为固定式数据采集设备或便携式数据采集设备。

进一步地，在获取所述轮轨测量应变之后，所述方法还包括：

将所述轮轨测量应变实时保存，在测试完毕后再进行后处理。

进一步地，所述轮轨原始应变的获取过程，包括：

采用数据采集设备对所述第一应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第一应变片测量系统的测量位置，调节导向轮弹簧伸缩长度，使导向轮给予轨道不同的横向作用力，以获得不同条件下的所述第一应变片系统的多组标定数据；调节加载液压缸压强，使承载轮给予轨道不同的纵向作用力，以获得不同条件下的所述第二应变片系统的多组标定数据；

采用数据采集设备对所述第二应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第二应变片测量系统的测量位置，调节导向轮弹簧伸缩长度，使导向轮给予轨道不同的横向作用力，以获得不同条件下的所述第三应变片系统的多组标定数据；调节加载液压缸压强，使承载轮给予轨道不同的纵向作用力，以获得不同条件下的所述第四应变片系统的多组标定数据；

采用数据采集设备对所述第三应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第三应变片测量系统的测量位置，调节导向轮弹簧伸缩长度，使导向轮给予轨道不同的横向作用力，以获得不同条件下的所述第五应变片系统的多组标定数据；调节加载液压缸压强，使承载轮给予轨道不同的纵向作用力，以获得不同条件下的所述第六应变片系统的多组标定数据；

采用数据采集设备对所述第四应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第四应变片测量系统的测量位置，获得所述第七应变片系统的多组标定数据；

采用数据采集设备对所述第五应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第五应变片测量系统的测量位置，获得所述第八应变片系统的多组标定数据。

本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

1、本发明通过有限元方法找到了轨道应变与轮轨力变化的对应关系，在轨道应变敏感点处能够获得更为准确的应变数据进行轮轨力监测。

2、本发明根据装置轨道类型及轮-轨接触方式不同将其分解为五类系统，针对不同系统进行不同的应变片粘贴及标定工作，提高了对不同轨道的轮轨力监测的精度。

3、本发明采用预先将单个应变片焊上排针的方式，不仅能够实现不同监测环境下应变片系统可以通过任意组桥方式，用数据采集设备实时获取第一至第五应变片测量系统所采集的实时数据并加以保存，同时还保证了与不同数据采集设备连接的通用性及稳定性。

4、本发明提出的轮轨监测方法，操作简便，能够实现对装置轮轨力进行实时监测，对监测装置运行过程中的服役安全性能具有重大意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的环道加速加载试验装置轮轨原始应变获取方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的环道加速加载试验装置轨道系统示意图；

图4a为内外侧轨道直线段的示意图；

图4b为第一应变片组和第二应变片组的布置示意图；

图5a为外侧轨道圆弧段的示意图；

图5b为第三应变片组和第四应变片组的布置示意图；

图6a为内侧轨道圆弧段的示意图；

图6b为第五应变片组和第六应变片组的布置示意图；

图7a为内侧辅助轨道圆弧段的示意图；

图7b为第七应变片组的布置示意图；

图8a为内侧辅助轨道直线段的示意图；

图8b为第八应变片组的布置示意图；

图9a为本发明实施例提供的1/4桥电路示意图；

图9b为本发明实施例提供的半桥电路示意图；

图9c为本发明实施例提供的全桥电路示意图。

附图标记说明：

300、内外侧直线轨道整体；301、外侧轨道圆弧段整体；

302、内侧轨道圆弧段整体；303、内侧辅助轨道圆弧段整体；

304、内侧辅助轨道直线段整体；305、固定式采集系统；

400、内外侧轨道直线段；401、第一导向耐磨板；402、第一承载耐磨板；

403、第一应变片组；404、第二应变片组；500、外侧轨道圆弧段；

501、第二导向耐磨板；502、第二承载耐磨板；503、第三应变片组；

504、第四应变片组；600、内侧轨道圆弧段；601、第三导向耐磨板；

602、第三承载耐磨板；603、第五应变片组；604、第六应变片组；

700、内侧辅助轨道圆弧段；701、第七应变片组；

800、内侧辅助轨道直线段；801、第八应变片组；901、应变片本体；

902、接线洞洞板；903、六座排针。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本实施例提供了一种环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，该方法的执行流程如图1所示，包括以下步骤：

S1，基于有限元模型，获取待监测的环道加速加载试验装置轨道的不同位置受轮对作用的应变敏感点，以及各应变敏感点的应变与作用力的对应关系；

S2，在各应变敏感点处分别设置应变片测量系统；

S3，获取各应变片测量系统测量的轮轨原始应变分别与横向力和纵向力间的关系，基于轮轨原始应变与横向力及纵向力间的关系对有限元模型进行修正；

S4，获取各应变片测量系统测量的不同工况下环道加速加载试验装置经过所述待监测的环道加速加载试验装置轨道时所记录的轮轨测量应变；

S5，基于修正后的有限元模型，根据所述轮轨测量应变及应变与作用力的对应关系，计算环道加速加载试验装置在通过待监测的环道加速加载试验装置轨道时向待监测的环道加速加载试验装置轨道施加的轮轨道横向力和纵向力；

S6，根据环道加速加载试验装置的结构强度要求，设置各应变片测量系统的应变阀值并将实时监测信号接入装置控制系统中，实现实时监测与报警功能。

其中，S1具体包括：

依据待监测的环道加速加载试验装置轨道的横截面积和安装位置的不同，将待监测环道加速加载试验装置轨道分为内外侧轨道直线段、外侧轨道圆弧段、内侧轨道圆弧段、内侧辅助轨道圆弧段和内侧辅助轨道直线段；其中，环道加速加载试验装置轨道如图3所示，包括内外侧直线轨道整体300、外侧轨道圆弧段整体301、内侧轨道圆弧段整体302、内侧辅助轨道圆弧段整体303、内侧辅助轨道直线段整体304，以及固定式采集系统305。

基于有限元模型，通过在有限元分析软件中在对应轮对上施加不同大小的力，获取对应轨道上沿环道加速加载试验装置前进方向及垂直方向的应变变化，将应变变化与作用力变化线性相关性最好的点作为应变敏感点，得到待监测的环道加速加载试验装置轨道的内外侧轨道直线段、外侧轨道圆弧段、内侧轨道圆弧段、内侧辅助轨道圆弧段和内侧辅助轨道直线段受轮对作用的应变敏感点；其中，在本实施例中，有限元分析软件采用Ansys，当然，可以理解的是，本实施例并不限定有限元分析软件的具体类型。

并得到作用力与应变敏感点应变值的拟合公式，如下：

其中，i取[1，2，3，4，5]，表示不同轨道位置；F_l表示导向轮/辅助导向轮横向力；ε_l1表示应变片测量系统中沿导向轮行进方向应变片所测的原始标定数据；ε_v1表示应变片测量系统中垂直与导向轮行进方向应变片所测的原始标定数据；F_v表示承载轮纵向力；ε_l2表示应变片测量系统中沿承载轮行进方向应变片所测的原始标定数据；ε_v2表示应变片测量系统中垂直与承载轮行进方向应变片所测的原始标定数据；W₁，W₂，W₃，W₄均为所述有限元模型的拟合参数。

相应地，所述应变片测量系统包括用于测量内外侧轨道直线段的第一应变片测量系统，用于测量外侧轨道圆弧段的第二应变片测量系统，用于测量内侧轨道圆弧段的第三应变片测量系统，用于测量内侧辅助轨道圆弧段的第四应变片测量系统，以及用于测量内侧辅助轨道直线段的第五应变片测量系统。

其中，如图4a和图4b所示，内外侧轨道直线段400包括位于内外侧轨道直线段400内侧的第一导向耐磨板401和位于内外侧轨道直线段400底部的第一承载耐磨板402；所述第一应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第一应变片系统和用于监测承载轮与轨道接触力的第二应变片系统；其中，所述第一应变片系统安装在待测内外侧轨道直线段内表面上侧应变敏感点处，其包括位于第一导向耐磨板401上方的五个第一应变片组403，五者沿内外侧轨道直线段400长度方向等间距分布；所述第二应变片系统安装在待测内外侧轨道直线段下表面靠外侧应变敏感点处；其包括位于第一承载耐磨板402外侧的五个第二应变片组404，五者沿着内外侧轨道直线段400的长度方向等间距分布。

如图5a和图5b所示，外侧轨道圆弧段500包括位于外侧轨道圆弧段500内侧的第二导向耐磨板501和位于外侧轨道圆弧段500底部的第二承载耐磨板502；所述第二应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第三应变片系统和用于监测承载轮与轨道接触力的第四应变片系统；其中，所述第三应变片系统安装在待测外侧轨道圆弧段内表面上侧应变敏感点处，其包括位于第二导向耐磨板501上方的五个第三应变片组503，五者沿着外侧轨道圆弧段500的长度方向等间距分布；第四应变片系统安装在待测外侧轨道圆弧段下表面外侧应变敏感点处，其包括位于第二承载耐磨板502外侧的五个第四应变片组504，五者沿着外侧轨道圆弧段500的长度方向等间距分布。

如图6a和图6b所示，内侧轨道圆弧段600包括位于内侧轨道圆弧段600内侧的第三导向耐磨板601和位于内侧轨道圆弧段600底部的第三承载耐磨板602；所述第三应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第五应变片系统和用于监测承载轮与轨道接触力的第六应变片系统；其中，所述第五应变片系统安装在待测内侧轨道圆弧段外表面上侧应变敏感点处，其包括位于第三导向耐磨板601上方的五个第五应变片组603，五者沿着内侧轨道圆弧段600的长度方向等间距分布；所述第六应变片系统安装在待测内侧轨道圆弧段下表面外侧应变敏感点处，其包括位于第三承载耐磨板602外侧的五个第六应变片组604，五者沿着内侧轨道圆弧段600的长度方向等间距分布。

如图7a和图7b所示，所述第四应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第七应变片系统，其安装在待测内侧辅助轨道圆弧段内表面中央应变敏感点处，其包括位于内侧辅助轨道圆弧段700内壁中央的五个第七应变片组701，五者沿着内侧辅助轨道圆弧段700的长度方向等间距分布。

如图8a和图8b所示，所述第五应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第八应变片系统，其安装在待测内侧辅助轨道直线段腰部应变敏感点处，其包括位于内侧辅助轨道直线段800腰部的五个第八应变片组801，五者沿着内侧辅助轨道直线段800的长度方向等间距分布。

可选地，在本实施例中，上述应变片型号为BX120-20AA，且每一应变片上分别设置有防水层，当然，可以理解的是，本实施例并不限定应变片的型号。

进一步地，如图9a至9b所示，所述应变片包括应变片本体901、2X6孔的接线洞洞板902和六座排针903；其中，所述接线洞洞板902设置有两排接线洞，其中一排接线洞中的两个接线洞与所述应变片本体901的输入输出导线连接，另一排接线洞与所述六座排针903连接。本实施例采用预先将单个应变片焊上排针的方式，不仅能够实现不同监测环境下应变片系统可以通过任意组桥方式，用数据采集设备实时获取第一至第五应变片测量系统所采集的实时数据并加以保存，同时还保证了与不同数据采集设备连接的通用性及稳定性。

具体地，所述应变片的组桥方式包括：

1、单个应变片经由所述六座排针与数据采集设备的Eg+、Vi+以及1/4桥端子连接构成1/4桥电路，如图9a所示；

2、两个应变片经由所述六座排针互相连后，与数据采集设备的Eg+、Vi+以及Eg-端子连接构成半桥电路，如图9b所示；

3、四个应变片经由所述六座排针互连后，与数据采集设备的Eg+、Vi+、Eg-以及Vi-端子连接构成全桥电路，如图9c所示。

其中，所述数据采集设备用于实时获取所述第一应变片测量系统、第二应变片测量系统、第三应变片测量系统、第四应变片测量系统以及第五应变片测量系统所采集的实时数据，并加以保存。所述数据采集设备可以是固定式数据采集设备，进行数据采集时通过网线将实时监测数据传入控制系统中，四个固定式采集系统分布在环道装置内部非轨道区域靠近出入弯处。也可以是便携式数据采集设备，进行数据采集时通过无线传输将实时监测数据传入控制系统中。当然，可以理解的是，本实施例并不限定数据采集设备的具体类型。

进一步地，上述S3中对有限元模型的修正具体为：基于所述轮轨原始应变与横向力及纵向力间的关系对有限元模型的拟合参数W₁,W₂,W₃,W₄进行修正。

上述S3中获取所述轮轨原始应变的过程如图2所示，包括：

S31，采用数据采集设备对所述第一应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第一应变片测量系统的测量位置，调节导向轮弹簧伸缩长度，使导向轮给予轨道不同的横向作用力，以获得不同条件下的所述第一应变片系统的多组标定数据；调节加载液压缸压强，使承载轮给予轨道不同的纵向作用力，以获得不同条件下的所述第二应变片系统的多组标定数据；

S32，采用数据采集设备对所述第二应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第二应变片测量系统的测量位置，调节导向轮弹簧伸缩长度，使导向轮给予轨道不同的横向作用力，以获得不同条件下的所述第三应变片系统的多组标定数据；调节加载液压缸压强，使承载轮给予轨道不同的纵向作用力，以获得不同条件下的所述第四应变片系统的多组标定数据；

S33，采用数据采集设备对所述第三应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第三应变片测量系统的测量位置，调节导向轮弹簧伸缩长度，使导向轮给予轨道不同的横向作用力，以获得不同条件下的所述第五应变片系统的多组标定数据；调节加载液压缸压强，使承载轮给予轨道不同的纵向作用力，以获得不同条件下的所述第六应变片系统的多组标定数据；

S34，采用数据采集设备对所述第四应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第四应变片测量系统的测量位置，获得所述第七应变片系统的多组标定数据；

S35，采用数据采集设备对所述第五应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第五应变片测量系统的测量位置，获得所述第八应变片系统的多组标定数据。

进一步地，上述S4中，在获取所述轮轨测量应变时需设置实时保存，以将获取的所述轮轨测量应变实时保存，在测试完毕后再进行后处理。

综上，可以看出，本实施例同时按照轨道类型、轮轨接触方式的不同分为不同的应变片测量系统，不仅能够较全面准确的监测环道加速加载试验装置的轮轨力，而且通过对应变片输入输出端与排针连接的改造能够视不同监测情况任意组合应变片桥路具有高通用性及简便性。

此外，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，其特征在于，包括：

基于有限元模型，获取待监测的环道加速加载试验装置轨道的不同位置受轮对作用的应变敏感点，以及各应变敏感点的应变与作用力的对应关系；

在各应变敏感点处分别设置应变片测量系统；

获取各应变片测量系统测量的轮轨原始应变分别与横向力和纵向力间的关系，基于轮轨原始应变与横向力及纵向力间的关系，对有限元模型进行修正；

获取各应变片测量系统测量的不同工况下环道加速加载试验装置经过所述待监测的环道加速加载试验装置轨道时所记录的轮轨测量应变；

基于修正后的有限元模型，根据所述轮轨测量应变及应变与作用力的对应关系，计算环道加速加载试验装置在通过待监测的环道加速加载试验装置轨道时向所述待监测的环道加速加载试验装置轨道施加的轮轨道横向力和纵向力；

根据环道加速加载试验装置的结构强度要求，设置各应变片测量系统的应变阀值，并将实时监测信号接入装置控制系统中，实现实时监测与报警功能。

2.如权利要求1所述的环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，其特征在于，基于有限元模型，获取待监测的环道加速加载试验装置轨道的不同位置的应变敏感点，以及各应变敏感点的应变与作用力变化的对应关系，包括：

依据待监测的环道加速加载试验装置轨道的横截面积和安装位置的不同，将待监测的环道加速加载试验装置轨道分为内外侧轨道直线段、外侧轨道圆弧段、内侧轨道圆弧段、内侧辅助轨道圆弧段以及内侧辅助轨道直线段；

基于有限元模型，通过在有限元分析软件中在对应轮对上施加不同大小的力，获取对应轨道上沿环道加速加载试验装置前进方向及垂直方向的应变变化，将应变变化与作用力变化线性相关性最好的点作为应变敏感点，得到待监测的环道加速加载试验装置轨道的内外侧轨道直线段、外侧轨道圆弧段、内侧轨道圆弧段、内侧辅助轨道圆弧段和内侧辅助轨道直线段受轮对作用的应变敏感点；

得到作用力与应变敏感点应变值的拟合公式，如下：

其中，i取[1，2，3，4，5]，表示不同轨道位置；F_l表示导向轮/辅助导向轮横向力；ε_l1表示应变片测量系统中沿导向轮行进方向应变片所测的原始标定数据；ε_v1表示应变片测量系统中垂直与导向轮行进方向应变片所测的原始标定数据；F_v表示承载轮纵向力；ε_l2表示应变片测量系统中沿承载轮行进方向应变片所测的原始标定数据；ε_v2表示应变片测量系统中垂直与承载轮行进方向应变片所测的原始标定数据；W₁，W₂，W₃，W₄均为所述有限元模型的拟合参数。

3.如权利要求2所述的环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，其特征在于，所述应变片测量系统包括用于测量内外侧轨道直线段的第一应变片测量系统，用于测量外侧轨道圆弧段的第二应变片测量系统，用于测量内侧轨道圆弧段的第三应变片测量系统，用于测量内侧辅助轨道圆弧段的第四应变片测量系统，以及用于测量内侧辅助轨道直线段的第五应变片测量系统。

4.如权利要求3所述的环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，其特征在于，所述第一应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第一应变片系统和用于监测承载轮与轨道接触力的第二应变片系统；其中，所述第一应变片系统安装在待测内外侧轨道直线段内表面上侧应变敏感点处，所述第二应变片系统安装在待测内外侧轨道直线段下表面靠外侧应变敏感点处；

所述第二应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第三应变片系统和用于监测承载轮与轨道接触力的第四应变片系统；其中，所述第三应变片系统安装在待测外侧轨道圆弧段内表面上侧应变敏感点处，第四应变片系统安装在待测外侧轨道圆弧段下表面外侧应变敏感点处；

所述第三应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第五应变片系统和用于监测承载轮与轨道接触力的第六应变片系统；其中，所述第五应变片系统安装在待测内侧轨道圆弧段外表面上侧应变敏感点处，所述第六应变片系统安装在待测内侧轨道圆弧段下表面外侧应变敏感点处；

所述第四应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第七应变片系统，其安装在待测内侧辅助轨道圆弧段内表面中央应变敏感点处；

所述第五应变片测量系统包括用于监测导向轮与轨道接触力的第八应变片系统，其安装在待测内侧辅助轨道直线段腰部应变敏感点处。

5.如权利要求4所述的环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，其特征在于，所述第一应变片系统、第二应变片系统、第三应变片系统、第四应变片系统、第五应变片系统、第六应变片系统、第七应变片系统以及第八应变片系统分别包括多个电阻式应变片，每一应变片上分别设置有防水层。

6.如权利要求5所述的环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，其特征在于，所述应变片包括应变片本体、接线洞洞板和六座排针；

其中，所述接线洞洞板设置有两排接线洞，其中一排接线洞中的两个接线洞与所述应变片本体的输入输出导线连接，另一排接线洞与所述六座排针连接。

7.如权利要求6所述的环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，其特征在于，所述应变片的组桥方式包括：单个应变片经由所述六座排针与数据采集设备的Eg+、Vi+以及1/4桥端子连接构成1/4桥电路；两个应变片经由所述六座排针互相连后，与数据采集设备的Eg+、Vi+以及Eg-端子连接构成半桥电路；以及四个应变片经由所述六座排针互连后，与数据采集设备的Eg+、Vi+、Eg-以及Vi-端子连接构成全桥电路；其中，所述数据采集设备用于实时获取所述第一应变片测量系统、第二应变片测量系统、第三应变片测量系统、第四应变片测量系统以及第五应变片测量系统所采集的实时数据，并加以保存。

8.如权利要求7所述的环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，其特征在于，所述数据采集设备为固定式数据采集设备或便携式数据采集设备。

9.如权利要求1所述的环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，其特征在于，在获取所述轮轨测量应变之后，所述方法还包括：

将所述轮轨测量应变实时保存，在测试完毕后再进行后处理。

10.如权利要求4所述的环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法，其特征在于，所述轮轨原始应变的获取过程，包括：

采用数据采集设备对所述第一应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第一应变片测量系统的测量位置，调节导向轮弹簧伸缩长度，使导向轮给予轨道不同的横向作用力，以获得不同条件下的所述第一应变片系统的多组标定数据；调节加载液压缸压强，使承载轮给予轨道不同的纵向作用力，以获得不同条件下的所述第二应变片系统的多组标定数据；

采用数据采集设备对所述第二应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第二应变片测量系统的测量位置，调节导向轮弹簧伸缩长度，使导向轮给予轨道不同的横向作用力，以获得不同条件下的所述第三应变片系统的多组标定数据；调节加载液压缸压强，使承载轮给予轨道不同的纵向作用力，以获得不同条件下的所述第四应变片系统的多组标定数据；

采用数据采集设备对所述第三应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第三应变片测量系统的测量位置，调节导向轮弹簧伸缩长度，使导向轮给予轨道不同的横向作用力，以获得不同条件下的所述第五应变片系统的多组标定数据；调节加载液压缸压强，使承载轮给予轨道不同的纵向作用力，以获得不同条件下的所述第六应变片系统的多组标定数据；

采用数据采集设备对所述第四应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第四应变片测量系统的测量位置，获得所述第七应变片系统的多组标定数据；

采用数据采集设备对所述第五应变片测量系统进行平衡清零后，将环道加速加载试验装置移动至所述第五应变片测量系统的测量位置，获得所述第八应变片系统的多组标定数据。

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