[实用新型]轮轨动态力地面测试标定系统

说明书

本实用新型公开了一种轮轨动态力地面测试标定系统，包括：一横向静态力加载装置，用于向被测钢轨的轨头单点施加静态载荷力，所述钢轨两侧轨底上表面设置有应变传感器；一横向和垂向动态力加载装置，采用动态锤击法用力锤向钢轨施加动态力，所述力锤包括锤头、锤体和动态力测试传感器；一应变测量装置，包括设置在钢轨轨底两侧上表面和轨腰两侧表面上的应变传感器。用锤击法进行轮轨垂向力标定的方法，用这种加载方式可以解决现有轮轨垂向力地面标定的问题，提高测量精度和标定准确性，同时解决加载系统笨重不易携带的缺点。

技术领域

本实用新型涉及铁路工程测试技术领域，具体地涉及一种轮轨动态力地面测试标定系统。

背景技术

列车在轨道上运行时，轮轨之间的作用力是保证列车安全行驶设计的重要参数之一，关系到列车脱轨和倾覆的安全性指标，即脱轨系数和轮重减载率。这两项参数的精确计算取决于对轮轨力的准确测量和标定。能否准确地检测轮轨力，将直接关系到对列车的蛇行失稳、车轮踏面擦伤、超偏载等危险运营状态的判断。而在轮轨力测试中，能否准确的对轮轨力进行标定，将直接关系到轮轨力的测试结果，从而影响对列车运行安全性的判断评价。

目前轮轨力的地面标定测试依据中华人民共和国铁道行业标准TB/T 2489-2016“轮轨横向力和垂向力地面测试方法”，该标准规定了横向和垂向的加载方式、位置以及相应的应变测量的应变传感器的布置和组桥连接方式等，轮轨力的测试采用钢轨变形应变间接测量，由于实际线路的结构及刚度不同，钢轨在同样的受力条件下产生的变形及分布不同，因而轮轨力的测试需要对相应的轨道进行在线标定。

上述铁道行业标准TB/T 2489-2016规定的横向和垂向力标定加载方式和装置如图7和图8所示，均为静态加载方式，通过安装在钢轨4上的加载装置8施加横向和垂向力。

图8所示的垂向力加载系统中加载架7为一长方形框架，框架的下横梁和钢轨4平行，加载装置8悬挂在框架的下横梁上向下对钢轨施加垂向力，框架两端的两个刚性挂钩9与钢轨底面接触。在加力的过程中，当加力头向下向钢轨施加压力时，由于钢轨的反作用力必然对加载框架产生一个反向作用力，结果是加载架两端的挂钩9在钢轨的下底面产生向上的拉力，所产生的钢轨受力状态如图9所示，这与轨道在实际运行中车轮作用到钢轨上的加载力分布完全不同。

图10和图11给出了用理论模拟分析的结果，比较了在3种不同轨道垂向支承刚度的条件下钢轨的变形，考虑的钢轨所受的垂向力有两种，一是在钢轨相邻两个轨枕中间点施加垂向力模拟车轮的施加到钢轨的垂向力，第二种情况是模拟采用垂向力加载系统(图8和图9)的方式施加垂向力。在两种加载条件下，受轨道垂向支承刚度的影响，钢轨的最大变形量和变形沿轨道长度的扩展范围不同。可以看出，由于垂向力加载系统的加载架挂钩带来的反作用力的影响，在垂向力加载点和垂向力幅值相同的条件下，使用图8 所示的垂向力加载系统，钢轨的最大变形量比正确的加力方式(上述第一种) 要低，在图6和图7所示的实例中，差别达到了50％-60％。

上述的分析结果指出了TB/T 2489-2016中规定的轮轨垂向力标定的加载方式的第一个也是其主要缺陷，即轮轨垂向力测量标定会低估钢轨变形 (应变)因而带来高误差，影响了轮轨垂向力标定值的准确性，导致基于测量结果计算的钢轨安全参数的可靠性降低，给铁路系统带来潜在的安全隐患。

其次，在实际测量中，采用上面讨论的轮轨垂向力的加载方式，首先加载架本身要有足够的刚度，同时为了达到所需的轮轨垂向力，加载装置基本上都是用附加液压装置来给钢轨加载，使整套垂向力加载系统比较笨重。特别是当测量地点狭窄交通不便时，如在隧道内或是桥梁上，整套系统无法用车辆运输到待测点，只能人工搬运，增加了测试人员的工作量。

第三，TB/T 2489-2016并没有对加载架的尺寸刚度等做出详细的规定，这就导致了不同的测量者所设计使用的加载系统的加载架的基本尺寸、刚度参数和变形量等都会有所不同，所以无法保证测量结果的一致性。

实用新型内容