[发明专利]基于钢轨形变/应力参数的车辆测重方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量轨道交通系统中车辆实际重量的方法，尤其涉及一种基于 钢轨的形变或应力参数实现的轨道交通车辆减载情况的测量方法，属于列车运行监 测技术领域。

背景技术

在列车运行中，实时监测车辆的重量对于铁路安全运输而言具有重大的意义。 目前，铁路部门广泛使用的车辆重量测量设备一般是专用的地秤系统或利用压电传 感器测量钢轨轨腰中性部位的剪切力测量系统。这些现有测量设备都存在一定的不 足之处。例如专用的地秤系统连接在特定的轨道上。为达到测量精度的要求，车辆 只能以非常慢的速度通过，无法满足对高速运行的车辆实时采集其重量数据的要求。 使用剪切力测量系统一般需要在钢轨打孔，这会影响钢轨使用的寿命，因此在实际 应用中也受到很多的限制。另外，还有一种被称为轨道测量床的新型车辆测重设备。 该设备在安装使用时需要改变轨道道床结构和钢轨紧固部件联结方式，施工过程也 比较复杂，因此实际使用也不是很普遍。

鉴于现有车辆测重技术所存在的不足，人们先后提出一些改进的轨道交通车辆 重量测量方案。例如在公开号为CN2475641的中国实用新型专利所公开的一种钢轨 动态变形测量装置。当车辆通过该测量装置时，位移传感器直接测量两支座之间距 离的微小变化，从而实现对车辆重量、超载、偏载及车轮踏面擦伤等参数的综合测 量。但是，此实用新型所采用的机械装置比较复杂，且机械尺寸比较大，安装布置 具有一定的困难。

另外，在公开号为CN1676389的中国发明专利申请中，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。因为在反射波长中的偏移反射了轨道经历的应变，而该应变涉及其上的重量， 通过累加沿着整个火车的所有应变测量，可测量火车的重量。

但是，上述铁路监控系统只是大略地提出了利用光纤光栅进行车辆测重的技术 思路，并没有提供具体的实现方案。而且，在该发明中，将光纤直接附着在轨道上 进行有关参数的监测，这种直接测量方式很容易导致出现光纤被飞石击毁的情况。 从事直接测量的传感器也容易脱落或失效，不宜长期使用。因此在实际操作中，上 述发明专利申请所提供的直接测量方式是不可取的。

经过研究，本发明人认为在列车车轮经过钢轨某一点时，钢轨对车轮产生垂向 支撑力，以使列车车厢重力得到平衡。这种支撑力主要来自钢轨弹性形变产生的弹 力。换句话说，当列车对钢轨梁式结构施加垂直轮轨接触面的压力时，钢轨会产生 对应的弹性形变，其形变的量与车重存在非线性的对应关系。因此通过该形变量就 可以获得车辆的重量数据。但是，目前尚没有基于该形变/应力参数获取车辆重量的 成熟技术方案。

另外，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/应力参数的表述。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术方案所存在的不足，提供一种基于钢轨的形变/ 应力参数实现的轨道交通车辆减载情况的测量方法。该测量方法可以实时地对通过 特定钢轨的轨道交通车辆进行车重、车辆减载情况的检测。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种基于钢轨形变/应力参数的车辆测重方法，其特征在于：

首先沿钢轨布置多个形变/应力传感器，通过传感器获得钢轨形变/应力数据；然 后根据传感器数据进行轮重峰值识别，根据峰值数据转换为轮重数据，并将其存入 轮重数据表中；另外，将计轴事件进行记录，同时从有关数据库中得到车辆编组的 车轮数据；结合计轴事件，根据各测量点测量的轮重数据与车轮数据计算单个测量 点测量的单车车重平均值。

一种基于钢轨形变/应力参数的车辆减载检测方法，其特征在于：

首先获得传感器的测量数据，根据传感器数据进行轮重峰值识别，该峰值形变 数据减去测量基准数据得到钢轨形变数据；利用该钢轨形变数据并查阅形变与压力 数据对照表以获得与测量数据对应的压力数据，计算压力与车重换算出的轮重比值； 将该比值和预设的告警比值比较，如果大于告警比值则产生告警信号。

其中，用于实施所述车辆减载检测方法的测量点有两个，每个测量点由一个传 感器或一组传感器组成；