[发明专利]铁路轨道轮轨力监测系统

说明书

技术领域

本发明属于铁道工程技术领域，尤其涉及一种铁路轨道轮轨力监测系统。

背景技术

列车运行时的稳定性和安全性受很多因素的影响，包括地质条件、机车车辆、通信信号、气候条件、线路条件等。评估列车运行稳定性和安全性的参数主要有脱轨系数和轮重减载率，这两个参数是由轮轨力的计算而得。因此，对轮轨力进行监测是评估列车运行稳定和安全的重要措施。

目前，铁路轨道轮轨力监测系统的安装方式分为两种，一种将监测系统安装在轨检车上，这种监测系统只能监测到轨检车运行时的轮轨力，而其他车辆经过该段线路时的轮轨力却不能获得；另一种是将监测系统安装在轨道旁，这种监测系统虽然可以监测到每辆列车经过测点的轮轨力，但该监测过程却不能在列车运行时实时的反映出来。

发明内容

本发明的目的就是提供一种能够实时监测每趟列车经过测点时轮轨力的铁路轨道轮轨力监测系统。

本发明的铁路轨道轮轨力监测系统，包括应变花采集装置、NI 9237模块、PC机，应变花采集装置按剪应力法粘贴在钢轨上，粘贴位置分别为左轨轨腰、左轨轨底、右轨轨腰、右轨轨底，这四个位置所采集的应变分别对应左轨垂向力、左轨横向力、右轨垂向力、右轨横向力；每个位置中的应变花通过排线进行组桥，桥路的输出端连接至与NI 9237模块配套的桥盒上，每个桥盒的输出端通过RJ-50插口分别连接至NI 9237模块的四个通道中，即四个通道分别采集以上四个位置的轮轨力应变；NI 9237的输出端通过USB接口与PC机连接。

应变花采集装置是将钢轨的应变转化为应变花的电阻，采用应变花通过剪应力法测量钢轨由轮轨力产生的应变； NI 9237模块是一种基于电桥采集应变的模块，该模块能够通过电桥采集到应变花的电阻变化，从而采集到钢轨的应变；PC机完成对轮轨力应变的数据采集、数据存储、数据处理分析，并显示。

当列车经过测点时，系统对轮轨力应变进行正式采集，该过程所采集到的数据不仅会实时的显示在程序的界面上，而且会保存在预先设置的数据存储路径当中；当列车完全经过测点后，采集结束，系统会对所采集到的数据进行处理和分析。刚采集到的原始数据夹杂着一定的干扰噪声，主要包括基线漂移和宽带噪声，数据处理功能能消除以上噪声，得到理想的有效数据，从而提取到轮轨力应变波形中波峰的峰值，分析功能通过标定系数将轮轨力应变值转换成轮轨力的值，并且通过轮轨力间的相互计算能够得到脱轨系数和轮重减载率的值。

本发明的铁路轨道轮轨力监测系统，能够监测到每趟列车经过测点时的轮轨力，在监测过程中，轮轨力应变波形能够实时的显示出来，并提取轮轨力应变波形中波峰的峰值，通过标定系数的换算得到轮轨力的值。

附图说明

图1为本发明的连接布置示意图；

图2为轮轨垂向力应变花贴片和组桥方式示意图；

图3为轮轨横向力应变花贴片和组桥方式示意图。

具体实施方式

一种铁路轨道轮轨力监测系统，包括应变花采集装置、NI 9237模块、PC机，应变花采集装置按剪应力法粘贴在钢轨上，粘贴位置分别为左轨轨腰、左轨轨底、右轨轨腰、右轨轨底，这四个位置所采集的应变分别对应左轨垂向力、左轨横向力、右轨垂向力、右轨横向力；每个位置中的应变花通过排线进行组桥，桥路的输出端连接至与NI 9237模块配套的桥盒上，每个桥盒的输出端通过RJ-50插口分别连接至NI 9237模块的四个通道中，即四个通道分别采集以上四个位置的轮轨力应变；NI 9237的输出端通过USB接口与PC机连接。

测试轮轨垂向力应变花贴片和组桥方式如图2所示，测试垂向力P的应变花1、2、3、4、1'、2'、3'、4'分别贴在离枕盒中心线110mm的两个断面上，贴片位置在轨腰两侧的中和轴上，应变花中应变片的方向与钢轨纵向成45°角。

测试轮轨横向力应变花贴片和组桥方式如图3所示，测试横向力H的应变花A₁、B₁、A₂、B₂、A₁'、B₁'、A₂'、B₂'分别贴在离枕盒中心线110mm的两个断面距轨底边缘20mm处，应变花中应变片的方向与钢轨纵向成45°角。

系统在轨道上的连接布置图如图1所示，在监测点左、右钢轨的轨腰和轨底，按图2和图3中测试轮轨垂向力和横向力的应变花贴片和组桥方式进行贴片和组桥。排线被引致轨道旁，距轨道有一定的距离，从而不影响现场通车情况。总共有四股排线，每股排线包含了各应变花粘贴位置的桥路输出线，并且这些桥路输出线按剪应力法的组桥方式连接在与NI 9237模块配套的桥盒上。