[发明专利]钢轨形变参数间接测量装置

说明书

技术领域

本发明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领域。 

背景技术

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的中国实用新型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。 

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缩的影响而开胶，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，本发明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。 

发明内容

本发明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。 

为实现上述的发明目的，本发明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，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；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。