[发明专利]钢轨温度应力检测方法及终端设备

权利要求书

1.一种钢轨温度应力检测方法，其特征在于，包括：

步骤S101：获取实验钢轨在多个预设轨温下的温度应力及各个温度应力分别对应的轨道电路的电流；

步骤S102：基于轨道电路的电流与温度应力的对应关系式，将所述多个预设轨温下的温度应力及所述各个温度应力分别对应的轨道电路的电流拟合，得到所述轨道电路的电流与温度应力的对应关系式中的未知参数的值；

步骤S103：获取目标钢轨的轨道电路的电流，根据所述轨道电路的电流与温度应力的对应关系式及所述未知参数的值，确定所述目标钢轨的温度应力；

其中，所述实验钢轨与所述目标钢轨位于同一轨道线路中；

其中，对无缝线路钢轨采用工字钢时，执行以下流程；

由于工字钢的工字型截面由三个矩形组成，设三个矩形对应的尺寸分别为a1、a2、a3、b1、b2、b3；

当钢轨的轨温发生变化时，钢轨的横向和竖向均可自由伸缩，对应的自由伸缩应变为αΔt；同时，由于钢轨的纵向变形被约束，根据泊松效应，其纵向被约束的应变会在横向和纵向发生，对应的应变为μαΔt，钢轨对应的横向和纵向的应变均为(1+μ)αΔt；钢轨截面积FT的计算公式为：

F_T＝(a₁b₁+a₂b₂+a₃b₃){1+(1+μ)αΔt}²

＝F_s{1+(1+μ)aΔt}² (1)

Δt＝(T-T_s)

其中，μ为泊松比，α钢轨钢线膨胀系数，F_s为零应力轨温时对应的钢轨截面积，T为当前轨温，T_s为钢轨的零应力轨温，Δt为当前轨温相对于零应力轨温的温度变化量；

钢轨的电阻率ρ的计算公式为：

ρ＝ρ₀(1+aT) (2)；

其中，ρ₀为零度时的钢轨电阻率，a为电阻率温度系数；

根据式1和式2可以得到，钢轨电阻R_T的计算公式为：

其中，L为轨道电路内的钢轨的长度；

假定，轨道电路的电压为U，则轨道电路电流I_t的计算公式为：

由于理论上钢轨的温度应力σ_t的计算公式为：

σt＝Eα(T-Ts) (5)；

其中，E为钢轨弹性模量；

结合式4和式5得到轨道电路的电流与钢轨的温度应力之间对应关系式：

在公式6中，通过获取实验钢轨在多个预设轨温下的温度应力及各个温度应力分别对应的轨道电路的电流，从而得到一系列轨道电路的电流与对应的温度应力的数据组合，基于轨道电路的电流与温度应力的对应关系式，将多个预设轨温下的温度应力及各个温度应力分别对应的轨道电路的电流拟合，得到轨道电路的电流与温度应力的对应关系式中的未知参数的值，从而得到轨道电路的电流与温度应力的明确的对应关系式，由于轨道电路的电流直接由轨道交通系统获得，根据以上轨道电路的电流与温度应力的明确的对应关系式即可得到钢轨的温度应力的值；其中，

所述轨道电路的电流与温度应力的对应关系式为：

其中，K为系数，a为电阻率温度系数，E为钢轨弹性模量，α为钢线膨胀系数，μ为泊松比，T_s为钢轨的零应力轨温，σ_t为钢轨的温度应力，I_t为轨道电路的电流；当所述目标钢轨位于新建线路时，所述目标钢轨的温度应力σ_tm的计算公式为：

σ_tm＝Eα(T-T_s0) (8)

其中，E为钢轨弹性模量，α为钢线膨胀系数，T为当前轨温，T_s0为所述目标钢轨位于新建线路时的零应力轨温；S104：根据所述目标钢轨的温度应力确定所述目标钢轨的温度力；

其中，所述目标钢轨的温度力P_t的计算公式为：

P_t＝σ_tmF_sm (9)；

其中，σ_tm为所述目标钢轨的温度应力，F_sm为所述目标钢轨的截面积；

所述多个预设轨温中，相邻轨温之间的温差均为1℃；借助于一种钢轨温度应力检测装置，检测装置包括：

数据获取模块，用于获取实验钢轨在多个预设轨温下的温度应力及各个温度应力分别对应的轨道电路的电流；

拟合模块，用于基于轨道电路的电流与温度应力的对应关系式，将所述多个预设轨温下的温度应力及所述各个温度应力分别对应的轨道电路的电流拟合，得到所述轨道电路的电流与温度应力的对应关系式中的未知参数的值；

应力确定模块，用于获取目标钢轨的轨道电路的电流，根据所述轨道电路的电流与温度应力的对应关系式及所述未知参数的值，确定所述目标钢轨的温度应力；其中，所述实验钢轨与所述目标钢轨位于同一轨道线路中；

温度力确定模块，用于根据所述目标钢轨的温度应力确定所述目标钢轨的温度力。