一种连续测量轮轨作用力的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及一种连续测量轮轨作用力的方法及装置，所述方法包括：在测力轮对上通过粘贴电阻应变片，构成测力轮对桥路；在测力轮对上安装连续测量装置，并将连续测量装置与测力轮对桥路连接；在对测力轮对进行连续测量时，将集流环输出的类正弦波形作为第一输出波形；并将绝对值增量编码器输出的三角波形作为第二输出波形；以测力轮对旋转角度为对应值，建立第一输出波形和第二输出波形的映射关系；基于上述映射关系，并结合预先标定的第一桥路灵敏度系数序列，进行轮轨作用力解耦计算，得到与各测力轮对旋转角度对应的轮轨作用力数据。本发明专利技术既能满足间断测量法桥路设计简单、测量值准确的优点，又能满足对轮轨作用力的精确连续测量。

【技术实现步骤摘要】
一种连续测量轮轨作用力的方法及装置
本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及一种连续测量轮轨作用力的方法及装置。
技术介绍
轨道车辆运行安全性与轮轨作用力密切相关，由测得的轮轨横向力和轮轨垂向力可计算脱轨系数、轮重减载率等重要的车辆运行安全性指标。就目前而言，基于测力轮对进行测量是较为成熟的轮轨作用力测量方法，该类方法在轮对腹板粘贴电阻应变片组成测量电桥桥路，并由此建立桥路应变输出和轮轨作用力的对应关系，在实际测量过程中，通过检测桥路应变输出来解耦轮轨作用力，从而实现对轮轨作用力的检测。然而，常见的基于测力轮对的测量方法都是采用间断测量方式进行测量，所谓间断测量即以轮对旋转周期为单位来获取测量数据，轮对每旋转一周只能获取两个有效数据。随着高速铁路的快速发展，这种无法获得旋转周期内测量数据的间断测量方式，越来越难以满足现实需要。中国专利申请201810986594.6中提出了一种连续测量方法，虽然较以前的间断测量法而言可以得到更多的测量数据，但它要求测试电桥桥的应变输出必需沿圆周方向按正弦、余弦分布，这对测力轮对的均匀性、桥路设计工艺乃至贴片工艺等方面都提出了很高的要求。且车辆运行过程中，测力轮对与轨道的接触点不停地发生变化，接触点位置偏移量难以准确测量，从而导致测出的轮轨作用力数据也会存在较大误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种连续测量轮轨作用力的方法及装置，通过此方案，既能满足间断测量法测量桥路设计简单、测量值准确的优点，又能满足对轮轨作用力的精确连续测量。有鉴于此，本专利技术实施例第一方面提供了一种连续测量轮轨作用力的方法，所述方法包括：在测力轮对上粘贴电阻应变片，构成测力轮对桥路；在所述测力轮对上安装连续测量装置，并将所述连续测量装置与所述测力轮对桥路连接；其中，所述连续测量装置包括集流环和绝对值增量编码器；所述连续测量装置固定在所述测力轮对的轴端；所述集流环、所述绝对值增量编码器与所述测力轮对同轴放置；所述集流环与所述测力轮对桥路连接；在对所述测力轮对进行连续测量时，将所述集流环输出的随着测力轮对旋转角度变化而呈现周期性变化趋势的类正弦波形，作为第一输出波形；并将所述绝对值增量编码器输出的随着所述测力轮对旋转角度变化而呈现周期性变化趋势的三角波形，作为第二输出波形；以所述测力轮对旋转角度为对应值，建立所述第一输出波形和所述第二输出波形的映射关系；基于上述映射关系，并结合预先标定的第一桥路灵敏度系数序列，进行轮轨作用力解耦计算，得到与各测力轮对旋转角度对应的轮轨作用力数据。优选的，所述在测力轮对上粘贴电阻应变片，构成测力轮对桥路，具体包括：在所述测力轮对的腹板上粘贴多个所述电阻应变片，并由所述多个电阻应变片构成所述测力轮对桥路；所述多个电阻应变片均设置在以测力轮对轴心为圆心的同一个圆周上。优选的，所述测力轮对桥路包括横向测力轮对桥路和垂向测力轮对桥路；当所述测力轮对桥路为所述横向测力轮对桥路时，所述轮轨作用力数据为轮轨横向作用力数据；当所述测力轮对桥路为所述垂向测力轮对桥路时，所述轮轨作用力数据为轮轨垂向作用力数据。优选的，所述第一桥路灵敏度系数序列的预先标定方法具体包括：在进行轮轨作用力解耦计算之前，将所述测力轮对上的所述测力轮对桥路与用于标定灵敏度系数的试验台连接；将所述测力轮对旋转一周，在旋转过程中每隔第一角度阈值，就使用所述试验台对所述测力轮对桥路进行一次桥路输出灵敏度系数标定处理，得到对应的第一桥路标定灵敏度系数；将所述旋转一周过程中得到的不同旋转角度下标定的各第一桥路标定灵敏度系数，按对应的旋转角度从小到大的顺序排序，组成第一桥路标定灵敏度系数序列；对所述第一桥路标定灵敏度系数序列进行三次样条插值处理，并将插值处理结果作为所述第一桥路灵敏度系数序列。本专利技术实施例第二方面提供了上述第一方面所述的连续测量轮轨作用力的方法的装置，所述装置包括：多个电阻应变片、连续测量装置和测量计算装置；所述多个电阻应变片粘贴在测力轮对上，且均设置在以测力轮对轴心为圆心的同一个圆周上；在所述测力轮对上的所述多个电阻应变片用于构成测力轮对桥路；所述连续测量装置包括集流环和绝对值增量编码器；所述连续测量装置固定在所述测力轮对的轴端；所述集流环、所述绝对值增量编码器与所述测力轮对同轴放置；所述集流环分别与所述测力轮对桥路和所述测量计算装置连接；所述绝对值增量编码器与所述测量计算装置连接；所述集流环用于对所述测力轮对桥路进行桥路电压测量，并将测量结果转化为第一输出波形，并向所述测量计算装置输出所述第一输出波形；所述绝对值增量编码器用于对所述测力轮对进行旋转角度测量，并将测量结果转化为第二输出波形，并向所述测量计算装置输出所述第二输出波形；其中，所述第一输出波形为随着测力轮对旋转角度变化而呈现周期性变化趋势的类正弦波形；所述第二输出波形为随着所述测力轮对旋转角度变化而呈现周期性变化趋势的三角波形；所述测量计算装置用于在对所述测力轮对进行连续测量时，以所述测力轮对旋转角度为对应值，建立所述第一输出波形和所述第二输出波形的映射关系；并基于上述映射关系，结合预先标定的第一桥路灵敏度系数序列，进行轮轨作用力解耦计算，得到与各测力轮对旋转角度对应的轮轨作用力数据。优选的，所述连续测量装置还包括：固定组件、连接装置、测力轮对待连接车轴和垫柱。进一步的，所述固定组件包括端盖和罩体；所述端盖包括端盖中心孔；所述端盖通过螺纹，与所述罩体的左侧连接；所述罩体的右侧包括罩体信号线导出孔和罩体中心孔；所述罩体的右侧通过螺栓，与所述测力轮对待连接车轴紧固在一起；所述端盖中心孔、所述罩体中心孔以及所述测力轮对待连接车轴的车轴中心孔的中心，均在同一轴线上；所述连接装置包括第一连接部件和第二连接部件；所述第一连接部件包括第一部件信号线导出孔；所述第一连接部件置于所述罩体内；所述第二连接部件包括感应磁铁定位槽；所述第二连接部件置于所述罩体内，并通过螺栓与所述罩体的右侧固定在一起；所述测力轮对待连接车轴包括测力轮对桥路输出信号线和所述车轴中心孔；所述测力轮对待连接车轴固定于所述测力轮对的轴端；所述测力轮对桥路输出信号线与所述测力轮对桥路连接；所述垫柱置于所述罩体的固定孔与所述测力轮对待连接车轴的轴端螺栓孔之间，用于保护信号线。进一步的，所述集流环包括集流环转子和集流环定子；所述集流环转子置于所述罩体内左侧；所述集流环转子的右侧与集流环转子信号线连接；所述集流环转子信号线通过所述罩体信号线导出孔导出后，与所述测力轮对桥路输出信号线连接；所述集流环定子置于所述罩体内；所述集流环定子的左侧与集流环定子信号线连接；所述集流环定子的右侧通过紧定螺钉，与所述第一连接部件固定在一起；所述集流环定子信号线通过所述端盖中心孔导出后，与所述测量计算装置连接。进一步的，所述绝对值增量编码器包括编码器定子和感应磁铁；所述绝对值增量编码器置于所述罩体内；所述编码器定子的左侧通过螺栓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续测量轮轨作用力的方法，其特征在于，所述方法包括：/n在测力轮对上粘贴电阻应变片，构成测力轮对桥路；/n在所述测力轮对上安装连续测量装置，并将所述连续测量装置与所述测力轮对桥路连接；其中，所述连续测量装置包括集流环和绝对值增量编码器；所述连续测量装置固定在所述测力轮对的轴端；所述集流环、所述绝对值增量编码器与所述测力轮对同轴放置；所述集流环与所述测力轮对桥路连接；/n在对所述测力轮对进行连续测量时，将所述集流环输出的随着测力轮对旋转角度变化而呈现周期性变化趋势的类正弦波形，作为第一输出波形；并将所述绝对值增量编码器输出的随着所述测力轮对旋转角度变化而呈现周期性变化趋势的三角波形，作为第二输出波形；/n以所述测力轮对旋转角度为对应值，建立所述第一输出波形和所述第二输出波形的映射关系；/n基于上述映射关系，并结合预先标定的第一桥路灵敏度系数序列，进行轮轨作用力解耦计算，得到与各测力轮对旋转角度对应的轮轨作用力数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种连续测量轮轨作用力的方法，其特征在于，所述方法包括：
在测力轮对上粘贴电阻应变片，构成测力轮对桥路；
在所述测力轮对上安装连续测量装置，并将所述连续测量装置与所述测力轮对桥路连接；其中，所述连续测量装置包括集流环和绝对值增量编码器；所述连续测量装置固定在所述测力轮对的轴端；所述集流环、所述绝对值增量编码器与所述测力轮对同轴放置；所述集流环与所述测力轮对桥路连接；
在对所述测力轮对进行连续测量时，将所述集流环输出的随着测力轮对旋转角度变化而呈现周期性变化趋势的类正弦波形，作为第一输出波形；并将所述绝对值增量编码器输出的随着所述测力轮对旋转角度变化而呈现周期性变化趋势的三角波形，作为第二输出波形；
以所述测力轮对旋转角度为对应值，建立所述第一输出波形和所述第二输出波形的映射关系；
基于上述映射关系，并结合预先标定的第一桥路灵敏度系数序列，进行轮轨作用力解耦计算，得到与各测力轮对旋转角度对应的轮轨作用力数据。


2.根据权利要求1所述的连续测量轮轨作用力的方法，其特征在于，所述在测力轮对上粘贴电阻应变片，构成测力轮对桥路，具体包括：
在所述测力轮对的腹板上粘贴多个所述电阻应变片，并由所述多个电阻应变片构成所述测力轮对桥路；所述多个电阻应变片均设置在以测力轮对轴心为圆心的同一个圆周上。


3.根据权利要求1所述的连续测量轮轨作用力的方法，其特征在于，
所述测力轮对桥路包括横向测力轮对桥路和垂向测力轮对桥路；当所述测力轮对桥路为所述横向测力轮对桥路时，所述轮轨作用力数据为轮轨横向作用力数据；当所述测力轮对桥路为所述垂向测力轮对桥路时，所述轮轨作用力数据为轮轨垂向作用力数据。


4.根据权利要求1所述的连续测量轮轨作用力的方法，其特征在于，所述第一桥路灵敏度系数序列的预先标定方法具体包括：
在进行轮轨作用力解耦计算之前，将所述测力轮对上的所述测力轮对桥路与用于标定灵敏度系数的试验台连接；
将所述测力轮对旋转一周，在旋转过程中每隔第一角度阈值，就使用所述试验台对所述测力轮对桥路进行一次桥路输出灵敏度系数标定处理，得到对应的第一桥路标定灵敏度系数；
将所述旋转一周过程中得到的不同旋转角度下标定的各第一桥路标定灵敏度系数，按对应的旋转角度从小到大的顺序排序，组成第一桥路标定灵敏度系数序列；
对所述第一桥路标定灵敏度系数序列进行三次样条插值处理，并将插值处理结果作为所述第一桥路灵敏度系数序列。


5.一种用以执行上述权利要求1-4任一所述的连续测量轮轨作用力的方法的装置，其特征在于，所述装置包括：多个电阻应变片、连续测量装置和测量计算装置；
所述多个电阻应变片粘贴在测力轮对上，且均设置在以测力轮对轴心为圆心的同一个圆周上；在所述测力轮对上的所述多个电阻应变片用于构成测力轮对桥路；
所述连续测量装置包括集流环和绝对值增量编码器；所述连续测量装置固定在所述测力轮对的轴端；所述集流环、所述绝对值增量编码器与所述测力轮对同轴放置；所述集流环分别与所述测力轮对桥路和所述测量计算装置连接；所述绝对值增量编码器与所述测量计算装置连接；所述集流环用于对所述测力轮对桥路进行桥路电压测量，并将测量结果转化为第一输出波形，并向所述测量计算装置输出所述第一输出波形；所述绝对值增量编码器用于对所述测力轮对进行旋转角度测量，并将测量结果转化为第二输出波形，并向所述测量计算装置输出所述第二输出波形；其中，所述第一输出波形为随着测力...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖璞，胡洪涛，孙峰，张俊杰，姚治锋，曹勇健，孙若东，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37