本发明专利技术提供了一种铁路轨道道床动态刚度测量方法及装置，所述方法包括：将位于待测轨枕与钢轨之间的扣件垫板替换为测力垫板，所述测力垫板用于测量所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的轨枕垂直力；安装轨枕位移测量装置，所述轨枕位移测量装置用于测量所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的轨枕垂向位移；当车轮载荷作用在所述待测轨枕上时，实时获取所述测力垫板所测量的轨枕垂直力和所述轨枕位移测量装置所测量的轨枕垂向位移；根据获取到的所述轨枕垂直力和所述轨枕垂向位移确定所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的道床动态刚度。本发明专利技术可实现快速测量道床动态刚度。本发明专利技术可实现快速测量道床动态刚度。本发明专利技术可实现快速测量道床动态刚度。
【技术实现步骤摘要】
一种铁路轨道道床动态刚度测量方法及装置
[0001]本专利技术创造属于道床动态刚度测量的
，具体涉及了一种铁路轨道道床动态刚度测量方法及装置。
技术介绍
[0002]铁路和城市轨道交通的有砟轨道，自上而下依次由钢轨、扣件垫板、轨枕、道床、路基，是当前普速铁路、重载铁路的主要轨道结构形式，在高速铁路、城市轨道交通的特殊地段上也有一定的比列。其中，道床由道砟组成。因为道砟是散粒体结构，组成道床后形成的功能为：
[0003](1)将列车荷载和轨道荷载通过道砟扩散，然后再传给路基，从而减小路基面上的载荷压强，起到保护路基顶面的作用；
[0004](2)为轨排提供纵横向阻力，起到保护轨道几何形位稳定的作用；
[0005](3)道床的弹性和阻尼可吸收轮轨之间的冲击振动；
[0006](4)道砟的松散特性，易破损发生变形、也易作业，修理和调整较为方便。
[0007]可见，为了保持上述功能，道床的一个重要参数是道床刚度，即道床在一定列车载荷作用下的变形能力。道床刚度较大，有助于维持轨道较好的强度和提高较高的阻力，维持轨道稳定状态，但容易传递较大载荷至路基，保持轨道结构较大受力并加快损坏；道床刚度较小，有助于衰减列车载荷，但容易形成较大变形并难以维持轨道稳定。因此，保持道床刚度在一个平衡、合理的范围非常重要。
[0008]道床刚度一般是用道床单位垂向位移的受力来表示的，即使得轨枕发生单位垂向位移下的载荷，单位为kN/mm。传统的测量道床刚度的方法，是在钢轨上安装反力架和千斤顶，千斤顶垂直加载使得轨枕在道床支承的情况下发生位移，从而计算垂向加载力与垂向位移的比值，这时得到的是静态道床刚度。该方法测量需要较多人工，且测量的是静态道床刚度，且测量效率较低。
[0009]在列车载荷的作用下，轨枕受到钢轨传递下来的力发生垂向位移，可见道床的动态刚度是起重要作用的参数，反映的是轨道在载荷作用下的动态特征，以及道床在实际真实载荷下的状态。因此，如何实现一段范围内道床动态刚度的快速测量，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
[0010]为解决上述问题，提出了一种铁路轨道道床动态刚度测量方法及装置，实现一段范围内道床动态刚度的快速测量。
[0011]本申请的第一方面，提供了一种铁路轨道道床动态刚度测量方法，包括：
[0012]将位于待测轨枕与钢轨之间的扣件垫板替换为测力垫板，所述测力垫板用于测量所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的轨枕垂直力；
[0013]安装轨枕位移测量装置，所述轨枕位移测量装置用于测量所述待测轨枕与所述钢
轨作用位置处的轨枕垂向位移；
[0014]当车轮载荷作用在所述待测轨枕上时，实时获取所述测力垫板所测量的轨枕垂直力和所述轨枕位移测量装置所测量的轨枕垂向位移；
[0015]根据获取到的所述轨枕垂直力和所述轨枕垂向位移确定所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的道床动态刚度。
[0016]在一些实施例中，还包括：
[0017]将任意长度轨道范围内的多根所述待测轨枕上的扣件垫板替换为所述测力垫板；
[0018]对所述任意长度轨道范围内的多根所述待测轨枕分别安装所述轨枕位移测量装置；
[0019]当车轮载荷作用在所述待测轨枕上时，实时获取每根所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的轨枕垂直力和轨枕垂直位移；
[0020]根据获取到的每根所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的轨枕垂直力和轨枕垂直位移，计算出每根所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的道床动态刚度。
[0021]在一些实施例中，所述方法还包括：根据所述待测轨枕与两根所述钢轨的作用位置处的道床动态刚度确定所述待测轨枕的平均道床动态刚度。
[0022]在一些实施例中，所述轨枕位移测量装置包括雷达和用于所述雷达测量的信标；
[0023]所述雷达包括两个，分别安装在所述待测轨枕两端、朝向轨道外侧的一定距离以外的位置上；
[0024]所述信标安装在所述待测轨枕与相邻轨枕相对的任一侧面上，或着安装在所述待测轨枕的两端上。
[0025]在一些实施例中，所述测力垫板包括与所述扣件垫板相同型号的垫板和设置在所述垫板上的应变片。
[0026]在一些实施例中，所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的道床动态刚度等于同一所述作用位置处的轨枕垂直力除以同一所述作用位置处的轨枕垂直位移。
[0027]本申请的第二个方面，提供了一种铁路轨道道床动态刚度测量装置，包括：
[0028]测力垫板，用于替换位于待测轨枕与钢轨之间的扣件垫板，并用于测量所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的轨枕垂直力；
[0029]轨枕位移测量装置，用于测量所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的轨枕垂向位移；
[0030]数据实时采集装置，用于实时获取所述测力垫板测量到的轨枕垂直力和所述轨枕位移测量装置测量到的轨枕垂直位移；
[0031]计算装置，用于根据获取到的所述轨枕垂直力和所述轨枕垂向位移确定所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的道床动态刚度
[0032]在一些实施例中，所述装置还包括：
[0033]多块所述测力垫板，分别替换任意长度轨道范围内的多根所述待测轨枕与所述钢轨之间的扣件垫板；
[0034]多个所述轨枕位移测量装置，分别安装在所述任意长度轨道范围内的多根待测轨枕上；
[0035]数据实时采集装置，用于实时获取多块所述测力垫板测量到的轨枕垂直力和多个
所述轨枕位移测量装置测量到的轨枕垂直位移；
[0036]计算装置，用于根据获取到的所述轨枕垂直力和所述轨枕垂向位移确定对应的所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的道床动态刚度。
[0037]在一些实施例中，所述计算装置还用于根据所述待测轨枕与两根所述钢轨的作用位置处的道床动态刚度确定所述待测轨枕的平均道床动态刚度。
[0038]在一些实施例中，所述轨枕位移测量装置包括雷达和用于所述雷达测量的信标；
[0039]所述雷达包括两个，分别安装在所述待测轨枕两端、朝向轨道外侧的一定距离以外的位置上；
[0040]所述信标安装在所述待测轨枕与相邻轨枕相对的任一侧面上，或着安装在所述待测轨枕的两端上。
[0041]在一些实施例中，所述测力垫板为粘贴有应变片的扣件垫板。
[0042]在一些实施例中，所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的道床动态刚度等于同一所述作用位置处的轨枕垂直力除以同一所述作用位置处的轨枕垂直位移。
[0043]与现有技术相比，本申请技术方案具有的优点或有益效果为：1.通过测力垫板、远程非接触微波形变雷达技术实现道床动态刚度的测量，既避免现有技术方法中存在的工装过多、安装工艺繁琐、人工加载的问题，且本申请技术方案可以实现道床动态刚度的测量，而非现有技术方法中测量的道床静态刚度。2.现有技术方案中需要准备反力架、千斤顶、位移支架和位移板等工件，安装和测试工作量大。相较于现有技术，本技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铁路轨道道床动态刚度测量方法，其特征在于，包括：将位于待测轨枕与钢轨之间的扣件垫板替换为测力垫板，所述测力垫板用于测量所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的轨枕垂直力；安装轨枕位移测量装置，所述轨枕位移测量装置用于测量所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的轨枕垂向位移；当车轮载荷作用在所述待测轨枕上时，实时获取所述测力垫板所测量的轨枕垂直力和所述轨枕位移测量装置所测量的轨枕垂向位移；根据获取到的所述轨枕垂直力和所述轨枕垂向位移确定所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的道床动态刚度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将任意长度轨道范围内的多根所述待测轨枕上的扣件垫板替换为所述测力垫板；对所述任意长度轨道范围内的多根所述待测轨枕分别安装所述轨枕位移测量装置；当车轮载荷作用在所述待测轨枕上时，实时获取每根所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的轨枕垂直力和轨枕垂直位移；根据获取到的每根所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的轨枕垂直力和轨枕垂直位移，计算出每根所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的道床动态刚度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述待测轨枕与两根所述钢轨的作用位置处的道床动态刚度确定所述待测轨枕的平均道床动态刚度。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述轨枕位移测量装置包括雷达和用于所述雷达测量的信标；所述雷达包括两个，分别安装在所述待测轨枕两端、朝向轨道外侧的一定距离以外的位置上；所述信标安装在所述待测轨枕与相邻轨枕相对的任一侧面上，或者安装在所述待测轨枕的两端上。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测力垫板包括与所述扣件垫板相同型号的垫板和设置在所述垫板上的应变片。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述待测轨枕与所述钢轨作用位置处的道床动态刚度等于同一所述作用位置处的轨枕垂直力除以同一所述作用位置处的轨枕垂直位移...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾军，李建伟，马瑞峰，侯玉碧，孙静涵，李昕，姚宏亮，孙瑞好，李敬杰，王宁，许玉德，周宇，李骏鹏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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