[发明专利]一种轮轨垂直力地面全连续测量方法和系统

说明书

一种轮轨垂直力连续测量方法，在第1单元测区和第2单元测区以及由第1单元测区和第2单元测区构造的第1‑2复合测区上，所述方法包括：利用第一和第二剪力(Q₁,Q₂)测量点以及第一和第二剪力(Q₁,Q₂)测量点间的轨枕垂向支撑力(N_j)测量点的测量结果，得到作用在第1单元测区上的轮轨垂直力(F₁)；利用第二和第三剪力(Q₂,Q₃)测量点以及第二和第三剪力(Q₂,Q₃)测量点间的轨枕垂向支撑力(N_j)测量点的测量结果，得到作用在第2单元测区上的轮轨垂直力(F₂)；得到作用在第1‑2复合测区上的轮轨垂直力；以及对轮对在第1和第2单元测区以及第1‑2复合测区上的轮轨垂直力进行组合，得到轮对连续的轮轨垂直力。还公开了一种轮轮垂直力地面全连续测量系统。

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别地涉及轮轨垂直力地面全连续测量方法和系统。

背景技术

轨道车辆轮轨力地面测量对于轨道车辆的安全评估非常重要。由于轨枕上方的钢轨应变受轨枕支撑状态的影响很大，导致轨枕上方的轮轨垂直力难以稳定测量，现有的轮轨垂直力地面测量通常采用间断的跨中剪力法来实现。例如，中国现行铁路行业标准《轮轨水平力、垂直力地面测量方法》(TB/T 2489-94)中就规定采用同一钢轨跨中、两个间距220mm的剪力测点组合来测量轮轨垂直力。在常规设置的线路上，跨中剪力法一般仅能获得不大于10cm距离内的轮轨垂直力，有效测量尺度约0.1m。

专利号ZL 92228559.4、名称为“动态测量垂直力的组合装置”的中国专利(以下简称559专利)采用两个布置在不同钢轨跨中的剪力传感器构成一个位于两剪力传感器间的轮轨垂直力测量平台，将剪力传感器与测量平台上称重传感器的输出进行组合，得到作用在整个测量平台上的轮轨垂直力。然而，这种既有的‘剪力+支撑力’方法在运用于轮轨垂直力测量时，单个平台(单元测区)长度受限于铁道车辆的轴距，且存在一个长度与钢轨高度相近的剪力测量无效区，即剪力测量过渡区，因此，实际有效测量尺度约1～2m。工业上应用559专利进行长距离测量时，采用连续布置多个单元测区且相邻单元测区共用端部剪力传感器的方式进行，得到的是准连续的轮轨垂直力。这样就需要更长的名义测量长度才能实现轮对圆周的全覆盖测量，并且对轮对圆周几何而言不能保证空间时序，所以，仍不能完全满足客车及高速列车安全监测的需求。

一种在技术上可行的实现轮轨垂直力长距离连续测量的方法是连续布置多个‘剪力+支撑力’形式的单元测区且使相邻单元测区的有效测量范围相互覆盖，此时相邻单元测区端部的剪力传感器将不能共用。但是，这种方法成本过高且在同等条件下系统可靠性降低，难以推广运用。

专利号ZL 2009 1 0086149.5、名称为“一种基于钢轨应变的轮轨垂直力连续测量方法和装置”的中国专利采用钢轨不同应变组合的方式，实现了轮轨垂直力的长距离连续测量。然而，虽然该方法的实施成本不高，但维护不便，目前，难以在工程上大规模使用。

发明内容

针对以上技术问题，本申请提出了一种轮轨垂直力连续测量方法，在第1单元测区和第2单元测区以及由第1单元测区和第2单元测区构造的第1-2复合测区上，其中第1单元测区包括第一剪力测量点，第1单元测区和第2单元测区共用的第二剪力测量点，以及第一和第二剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点，第2单元测区还包括第三剪力测量点以及第二和第三剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点，第1-2复合测区不采用第二剪力测量点，所述方法包括：利用第一和第二剪力测量点以及第一和第二剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点的测量结果，得到作用在第1单元测区上的轮轨垂直力；利用第二和第三剪力测量点以及第二和第三剪力测量点间的轨枕垂向支撑力测量点的测量结果，得到作用在第2单元测区上的轮轨垂直力；得到作用在第1-2复合测区上的轮轨垂直力；以及对轮对在第1和第2单元测区以及第1-2复合测区上的轮轨垂直力进行组合，得到轮对连续的轮轨垂直力。