CN202786996U - 一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置，本实用新型涉及一种钢轨零应力轨温测量装置。本实用新型为解决现有无缝线路钢轨零应力轨温测量装置不能在铁路线路正常运行使用情况下实时测量钢轨温度力及其对应的零应力轨温的问题而提出的。无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置由钢轨轨温应力测量装置和手持数据采集终端组成；所述钢轨轨温应力测量装置固定安装在钢轨的轨腰中性轴上；钢轨轨温应力测量装置的无线数据通讯输出输入端与手持数据采集终端的无线数据通讯输出输入端相连，实现测量数据的交换。本实用新型用于铁路线路正常运行状态下连续监测钢轨零应力轨温。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种钢轨零应力轨温测量装置。
背景技术
无缝线路由于消除了大部分的钢轨接头，因而具有行车舒适平稳，延长轨道部件的使用寿命，降低维修费用等优点，故而得到了工务部门的广泛应用。随着环境温度的变化和列车反复碾压，无缝线路钢轨内往往存有较大的不均匀的温度力，如果发生应力集中，将会造成涨轨跑道或断轨事故。同时，轨温升高或降低时会在无缝钢轨引起温度应力为保证行车安全，必须将钢轨中压力限制在一定范围内。因此，测量无缝钢轨的零应力轨温对于确定钢轨内部应力状况，确保铁路运输安全是十分必要的。
无缝线路按照对基础假设的不同，其静力计算分为两种，即连续点支承梁的计算和连续基础梁的计算。在连续点支承梁的计算法中，把钢轨视为一根支承在许多弹性支点上的无限长梁。弹性支点的沉落值假定与它所受的压力成正比，运用力学理论，任一截面处的钢轨弯矩、压力和挠度都可求得。
目前我国大部分铁路局的无缝钢轨温度力和零应力轨温的测量装置还在使用钢轨位移测量法、超声波测量法、导磁率测量法等方法。现有无缝钢轨温度力和零应力轨温的测量装置的测量方法均是以零应力轨温准确为前提条件，而钢轨的零应力轨温是随着钢轨的碾压不断变化的，并且在钢轨的施工、焊接、放散等过程中很难获得钢轨的均匀的零应力状态，更无法获得准确的零应力轨温的问题。而发明专利ZL02104896.7公布的横向加力测量法虽然克服以上方法的不足，但是测量装置在测量过程存在中断较长行车时间，测量方法操作费力、繁琐，具有操作安全风险，不能在铁路线路正常运行使用情况下实时测量钢轨温度力及其对应的零应力轨温的缺点。
实用新型内容
本实用新型是为解决现有无缝线路钢轨零应力轨温测量装置不能在铁路线路正常运行使用情况下实时测量钢轨温度力及其对应的零应力轨温的问题而提出的一种无缝线路钢轨零应力轨温测量装置。
一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置，所述测量装置由钢轨轨温应力测量装置1和手持数据采集终端2组成；所述钢轨轨温应力测量装置1固定安装在钢轨3的轨腰中性轴a上；所述钢轨轨温应力测量装置1的无线数据传送输出输入端与手持数据采集终端2的无线数据传送输出输入端相连。
一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置，选用纵横弯曲杆模型计算，以相邻两个扣件为支点，当重量精确的砝码车车轮经过钢轨测量点时，其受到的车轮压力和枕木道床的支撑力是一定的，即钢轨的纵向动荷载是一定的，则可得到钢轨的纵向弯曲变形应力是一定的。当钢轨分别受到纵向零作用力、纵向拉力或纵向压力时，其抗纵向挠曲变形的能力明显不同。当受纵向拉力时，抗纵向挠曲变形的能力提高，当受纵向压力时，抗纵向挠曲变形的能力降低。通过测量在竖向压力一定情况下，钢轨竖向压力和形变的变化量，即可通过力学计算得出钢轨此时所受的纵向温度应力值。同时，利用无线通讯方式将所测量的数据传输给手持数据采集终端2，手持数据采集终端2通过无线数据通讯输入端读取数据，并将从各个钢轨轨温应力测量装置获取的数据上传至服务器，服务器通过软件对上传数据进行数据处理和判断，即判断钢轨零应力轨温T与钢轨使用所允许的最高零应力轨温TH和最低零应力轨温TL之间的关系；如测量结果超出钢轨使用所允许范围则发出文字和声音报警提示。
本实用新型的优点在于：
1、能够直接的准确的实现钢轨温度应力监测测量；
2、使用1只带有4个敏感栅的电阻应变片，通过相互电连接形成全电桥来测量钢轨竖向弹性变形剪切力，从而提高灵敏度、减小非线性误差，且具有温度补偿作用。同时基于敏感栅的位置安排，可以有效检测各个切线方向的形变；
3、测量完成后测量数据由操作人员定期读取并存储在手持数据采集终端的数据存储模块16内，数据计算和超限判断由服务器根据上传的数据计算完成，实现了操作简便，测量准确，且可实现在不影响铁路运行的情况下连续测量无缝钢轨零应力轨温，超限自动报警；
4、测量装置为自供电型，安装简便，采用无线通信方式，无外部接线；
5、根据手持数据采集终端上传的测量数据进行存储、管理和进一步分析，并针对不同路段对钢轨数据进行大量的统计，作为报警阈值设置和零应力轨温计算参数修正的依据，进一步提高了测量精度。
附图说明
图1为本发明所述测量装置的结构示意图；
图2为本发明所述测量装置的钢轨轨温应力测量装置的模块结构示意图；
图3为本发明所述测量装置的应变传感模块的结构示意图；
图4为本发明所述测量装置的手持数据采集终端的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1具体说明本实施方式。一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置，所述测量装置由钢轨轨温应力测量装置1和手持数据采集终端2组成；所述钢轨轨温应力测量装置1固定安装在钢轨3的轨腰中性轴a上；所述钢轨轨温应力测量装置1的无线数据传送输出输入端与手持数据采集终端2的无线数据传送输出输入端相连。
具体实施方式二：结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述钢轨轨温应力测量装置1包括测温传感模块4、应变传感模块5、数据处理模块6、数据存储模块7、无线数据通讯模块8和供电模块9；所述测温传感模块4的温度传感信号输出端与数据处理模块6的温度传感信号输入端相连；所述应变传感模块5的应变传感信号输出端与数据处理模块6的应变传感信号输入端相连；所述数据存储模块7的存储信号输入输出端与数据处理模块6的存储信号输出输入端相连；所述无线数据通讯模块8的无线通讯数据输入输出端与数据处理模块6的无线通讯数据输出输入端相连；所述供电模块9的供电端与数据处理模块6的受电端相连。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同点在于所述测温传感模块4采用接触式测温传感器，所述接触式测温传感器的温度传感信号输出端即为测温传感模块4的温度传感信号输出端。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式二不同点在于所述应变传感模块5由应变片10、全桥差动电路和电桥信号调理电路11组成；所述应变片10以粘接方式安装在轨腰中性轴a上，所述应变片10与轨腰中性轴a的夹角为45°；所述全桥差动电路安装在应变片10上；电桥信号调理电路11的差动信号输入端与全桥差动电路的差动信号输出端相连。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。
具体实施方式五：结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式四不同点在于所述全桥差动电路的四个桥臂上均装有规格相同的敏感栅12，位于轨腰中性轴a上方的两个桥臂上的敏感栅12相互垂直，位于轨腰中性轴a下方的两个桥臂上的敏感栅12相互垂直。其它组成和连接方式与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图4具体说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述手持数据采集终端2包括中央处理器13、显示器14、无线数据通讯模块15、数据存储模块16、USB数据通讯模块17、供电电源18和按键19；所述显示器14的显示信号输入端与中央处理器13的显示信号输出端相连；所述无线数据通讯模块15的无线通讯数据输入输出端与中央处理器13的无线通讯数据输出输入端相连；所述数据存储模块16的存储信号输入输出端与中央处理器13的存储信号输出输入端相连；所述USB数据通讯模块17的通讯数据输出输入端与中央处理器13的通讯数据输入输出端相连；所述供电模块18的供电端与中央处理器13的受电端相连；所述按键19的按键信号输出端与中央处理器13的按键信号输入端相连。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
Claims (6)
1.一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置，其特征在于所述测量装置由钢轨轨温应力测量装置(1)和手持数据采集终端(2)组成；所述钢轨轨温应力测量装置(1)固定安装在钢轨(3)的轨腰中性轴(a)上；所述钢轨轨温应力测量装置(1)的无线数据传送输出输入端与手持数据采集终端(2)的无线数据传送输出输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置，其特征在于所述钢轨轨温应力测量装置(1)包括测温传感模块(4)、应变传感模块(5)、数据处理模块(6)、数据存储模块(7)、无线数据通讯模块(8)和供电模块(9)；所述测温传感模块(4)的温度传感信号输出端与数据处理模块(6)的温度传感信号输入端相连；所述应变传感模块(5)的应变传感信号输出端与数据处理模块(6)的应变传感信号输入端相连；所述数据存储模块(7)的存储信号输入输出端与数据处理模块(6)的存储信号输出输入端相连；所述无线数据通讯模块(8)的无线通讯数据输入输出端与数据处理模块(6)的无线通讯数据输出输入端相连；所述供电模块(9)的供电端与数据处理模块(6)的受电端相连。
3.根据权利要求2所述的一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置，其特征在于所述测温传感模块(4)采用接触式测温传感器，所述接触式测温传感器的温度传感信号输出端即为测温传感模块(4)的温度传感信号输出端。
4.根据权利要求2所述的一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置，其特征在于所述应变传感模块(5)由应变片(10)、全桥差动电路和电桥信号调理电路(11)组成；所述应变片(10)以粘接方式安装在轨腰中性轴(a)上，所述应变片(10)与轨腰中性轴(a)的夹角为45°；所述全桥差动电路安装在应变片(10)上；电桥信号调理电路(11)的差动信号输入端与全桥差动电路的差动信号输出端相连。
5.根据权利要求4所述的一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置，其特征在于所述全桥差动电路的四个桥臂上均装有规格相同的敏感栅(12)，位于轨腰中性轴(a)上方的两个桥臂上的敏感栅(12)相互垂直，位于轨腰中性轴(a)下方的两个桥臂上的敏感栅(12)相互垂直。
6.根据权利要求1所述的一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置，其特征在于所述手持数据采集终端(2)包括中央处理器(13)、显示器(14)、无线数据通讯模块(15)、数据存储模块(16)、USB数据通讯模块(17)、供电电源(18)和按键(19)；所述显示器(14)的显示信号输入端与中央处理器(13)的显示信号输出端相连；所述无线数据通讯模块(15)的无线通讯数据输入输出端与中央处理器(13)的无线通讯数据输出输入端相连；所述数据存储模块(16)的存储信号输入输出端与中央处理器(13)的存储信号输出输入端相连；所述USB数据通讯模块(17)的通讯数据输出输入端与中央处理器(13)的通讯数据输入输出端相连；所述供电模块(18)的供电端与中央处理器(13)的受电端相连；所述按键(19)的按键信号输出端与中央处理器(13)的按键信号输入端相连。
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Cited By (2)
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| CN102877385A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-01-16 | 哈尔滨安通测控技术开发有限公司 | 一种无缝线路钢轨零应力轨温的测量装置及其测量方法 |
| CN109855770A (zh) * | 2018-12-31 | 2019-06-07 | 华东交通大学 | 一种基于钢轨横向加速度功率谱密度检测温度力的方法 |
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2012
- 2012-10-16 CN CN 201220527571 patent/CN202786996U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN109855770A (zh) * | 2018-12-31 | 2019-06-07 | 华东交通大学 | 一种基于钢轨横向加速度功率谱密度检测温度力的方法 |
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