钢轨形变参数间接测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钢轨形变参数间接测量装置。该装置安装在钢轨上，包括：形变部件，其一部分与钢轨的底面或者外侧相抵接，用于与钢轨机械接触并且随着钢轨的变形而发生形变；固定部件，用于将所述形变部件固定在钢轨的规定位置上；以及传感器，其固定在所述形变部件上，并且间隔着所述形变部件而间接感应钢轨的变形，用于向外接的数据采集系统发送信号。本钢轨形变参数间接测量装置由于和钢轨固定的部件可以拆卸，大大改善了施工维护的便利性。传感器可以安装在隐蔽的轨底部分和相对安全的钢轨外侧轨腰面，同时由于形变部件也可以将电应变片或光纤光栅传感器隐藏在部件内部，因此不仅有效地保护了传感器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测量铁路钢轨形变(或应力)参数的测量装置， 尤其涉及一种能够让光纤光栅、电应变片等传感器以间接方式测量出钢 轨的形变(或应力)参数的测量装置，属于铁路专用计量器具

技术介绍
在轨道交通系统中，对钢轨形状的微小变化进行动态监测是从事轮 轨系统关系研究以及钢轨状态、车辆行驶状态检测工作中必不可少的环 节。特别是钢轨受到外界压力之后，所出现的形变(或应力)变化是关 系到铁路运输安全的重要技术指标， 一直受到人们的普遍重视。时至今 日，出现了多种能够对钢轨的形变(或应力)参数进行动态监控的专用 测量装置，例如授权公告号为CN 2475641Y的中国技术专利所描述 的钢轨动态变形测量装置等。但是，现有测量钢轨形变(或应力)参数的专用测量装置普遍存在 制造工艺复杂、加工精度要求比较高的缺点，因此比较适合用于研究性、 试验性的测量，对于进行长期的实时监测则难以胜任。另一方面，在公开号为CN1676389的中国专利技术专利申请中，公开了 一种基于光纤光栅的铁路监控系统。该系统中，将光纤的一部分附着在 铁路的一对轨道之一上。对应于该部分光纤所附着的轨道特性的变化， 光纤本身的特性也发生变化。通过接收和分析变更的光信号，就可以利 用光信号中包含的信息来确定所附着轨道的特性变化。该专利申请提出了利用光纤光栅进行钢轨参数监控的新思路，可以 显著降低钢轨参数实时监控工作的成本。但是，在该专利申请中，将娇 贵的光纤光栅元件直接粘贴或焊接在钢轨结构的表面，这样虽然可以测 量到相对精确的形状或应力变化，但由于难以拆卸，对于轨道系统经常 性的施工、安装、维护带来了很大的限制。而且，由于采用焊接方式容 易受轮轨强烈震动影响而开焊，而采用胶粘方式容易受老化和热胀冷縮 的影响而开胶，所以从事直接测量的传感器容易脱落或失效，不宜长期 使用。另外，直接测量所采用的传感器安装方式难以拆装，对于钢轨系统的维护非常不利，而且传感器难以根据测量的具体需要迁移，所以也 很难经济地实现临时性测量。有鉴于此，本专利技术人认为在采用光纤光栅、电应变片或者其他感应 形状应力变化的传感器进行钢轨形变(或应力)参数测量时，不宜采用 直接将传感元件粘贴或焊接在钢轨表面的方式，而是应该使用专用的机 械装置，让传感元件通过该装置实现对形变(或应力)参数的间接测量。由于对钢轨之类的弹性体而言，其形变和内部的应力成正比，测量 形变就相当于测量应力，为方便起见，在下文中统一采用测量形变参数 的表述。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的钢轨形变参数间接测量装置。该 装置安装在钢轨的特定位置，并将光纤光栅、电应变片等传感器安装在 该装置上，可以让传感器以间接方式安全准确地测量出钢轨的形变参数， 从而有效获取钢轨的形状或应力变化信息。为实现上述的专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案一种钢轨形变参数间接测量装置，至少包括钢轨固定部件，用 于将形变部件固定在钢轨的规定位置上；形变部件，其一部分与钢轨的 底面或者外侧相抵接或形成对应形变关系的结构，用于随着钢轨的变 形而发生形变；以及，传感器，其固定在所述形变部件上，并且间隔着 所述形变部件而感应钢轨的变形，用于向数据采集系统发送信号。其中，所述形变部件是片状或管状。所述形变部件通过所述钢轨固定部件而可拆卸地安装在钢轨上。 所述片状形变部件一面与钢轨的底面或者外侧相抵接或保持适当距离，另一面上固定所述传感器。所述钢轨固定部件具有上端部分为矩形体，下端部分呈倒放的梯台状，其宽度大于所述矩形体，在梯台与矩形体之间为用于容纳钢轨轨底的凹槽。所述片状形变部件固定在所述钢轨固定部件的上端部分或者下端部 分，如果所述形变部分位于所述上端部分，则其宽度与所述上端部分的 相同；如果所述形变部分位于所述下端部分，则其宽度与所述下端部分 的相同。所述形变部件为与钢轨轨腰形状相契合的棒体，其一端嵌入所述钢轨固定部件预先设置的孔中，另一端直接固定到钢轨上或固定在另一个 固定部件上。所述钢轨固定部件的与钢轨接合的表面上设有纵向防滑齿或横向防 滑齿。所述传感器密封在所述形变部件中。所述间接测量装置还包括防护部件，用于保护形变部件，并使形变 部件与外部环境隔离。本专利技术所提供的钢轨形变参数间接测量装置由于和钢轨固定的部 件可以拆卸，大大改善了施工维护的便利性。由于这种便利性，传感器 可以简便地安装在隐蔽的轨底部分和相对安全的钢轨外侧轨腰面，同时 由于形变部件也可以将电应变片或光纤光栅传感器隐藏在部件内部，因 此不仅有效地保护了传感器，而且避免了粘结剂老化或焊点开焊带来的 不利影响，有效提高了整个装置的工作可靠性。 附图说明下面结合附图和具体实施图1为钢轨拉伸受力分析图2为钢轨侧向受力分析图3为作为本专利技术第1实图。图4为图3所示的"纵向图5为测量纵向形变参数 示意图。图6为图3所示的"纵向图7为图3所示的"纵向 示意图。图8为作为本专利技术第2实图。图9为上述"纵向形变间 件的连接关系图。图10为作为本专利技术第3实施例的"侧向形变间接传递卡具"的立体图。图11为上述"侧向形变间接传递卡具"测量钢轨侧向形变的过程示方式对本专利技术作进一步的说明。示意图。示意图。施例的"纵向形变直接受力卡具"的立体形变直接受力卡具"的安装示意图。时，钢轨固定部件上开出的纵向防滑齿的形变直接受力卡具"的安装位置示意图。 形变直接受力卡具"的一个变形例的安装施例的"纵向形变间接形变卡具"的立体接形变卡具"中，钢轨固定部件与形变部意图。图12为作为本专利技术第4实施例的"侧向形变直接强制卡具"的立体图。图13为上述"侧向形变直接强制卡具"的使用状态示意图。 图14为测量侧向形变参数时，钢轨固定部件上开出的侧向防滑齿的 示意图。图15为作为板状部件的传感器的测量示意图。 具体实施例方式本专利技术所提供的钢轨形变参数间接测量装置安装有用于测量形变 参数的传感器如光纤光栅、电应变片等。该间接测量装置固定在钢轨 上，可以传递钢轨的微小形状变化。传感器通过感应测量装所间接 传递的钢轨形状变化，可以实现对钢轨因受车轮压力而产生的纵向形变 和侧向形变的间接测量。下面对该间接测量装置的基本结构和工作原理 展开详细的说明。图1显示了钢轨纵向形变的受力情况分析。单纯从力学角度分析， 测量钢轨纵向形变的最合理位置在轨底附近，该位置是整体道床和无渣 道床的优选安装方案。但考虑到传统道床轨底面受道渣影响的情况和维 护作业的实际需要，在轨底底部布置传感器测量点的方案可以变通为在 轨底上表面布置的方案，而钢轨的其他位置不建议使用。图2显示了钢 轨侧向形变的受力情况分析。基于与纵向形变情况类似的分析，测量侧 向形变的最佳位置在靠近轨枕支撑点处，钢轨外侧(以两钢轨中间为内 侧)的轨腰位置，测量方向与轨底底面垂直。在上述的最佳测量位置布置用于感应钢轨微小形变的传感器，例如 光纤光栅、电应变片等。通过这些传感器所采集到的数据变化，结合轮 轨受力与测量数据的对应关系就可以获得所需要的数据或变化趋势。在
技术介绍
中已经提到，用于感应钢轨微小形变的传感器不宜以粘 结方式或焊接方式固定在钢轨表面，以直接测量钢轨的微小形变。因为 在这种直接测量方式下，传感器容易损坏、维护施工不方便，所以难以 满足铁路现场使用的环境要求，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢轨形变参数间接测量装置，安装在钢轨上，其特征在于包括：　形变部件，其一部分与钢轨的底面或者外侧相抵接，用于与钢轨机械接触并且随着钢轨的变形而发生形变；　固定部件，用于将所述形变部件固定在钢轨的规定位置上；以及，　传感器，其固定在所述形变部件上，并且间隔着所述形变部件而间接感应钢轨的变形，用于向外接的数据采集系统发送信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军国，吕志东，辛斌，李明华，
申请(专利权)人：北京佳讯飞鸿电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]