[发明专利]一种基于轮轨耦合剪切力检测的计轴方法及计轴系统

说明书

本发明涉及一种基于轮轨耦合剪切力检测的计轴方法及计轴系统，计轴方法包括以下步骤：测量并实时获取钢轨测点处的形变数据；根据所述形变数据得到测点处的轮轨耦合剪切力曲线；根据所述轮轨耦合剪切力曲线得到应变差值曲线；根据所述应变差值曲线进行计轴；计轴系统包括：多个光纤光栅敏感元件、弹性基片和计算单元，其中，所述弹性基片，用于固定所述光纤光栅敏感元件；所述光纤光栅敏感元件，用于测量并获取钢轨测点处的形变数据；所述计算单元，用于从所述光纤光栅敏感元件接收所述形变数据，并根据所述形变数据得到轮轨耦合剪切力曲线，根据所述轮轨耦合剪切力曲线得到应变差值曲线，最后根据所述应变差值曲线进行计轴。

技术领域

本发明属于列车检测的技术领域，特别涉及一种基于轮轨耦合剪切力检测的计轴方法及计轴系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展，计轴装置在不同的工程环境和线路条件下的轨道交通信号系统中得到了广泛的应用，且有许多的运用方案。目前铁路系统中计轴的方案主要有电磁类计轴方案。

电磁类感应计轴是利用，当有列车经过计轴点时轮轴切割磁感线导致感应线圈上的感应电动势，对比于无车轮时的感应电动势发生变化，以此判断有无列车经过来实现计轴，进而实现监测轨道占用的功能。然而在实际铁路系统中，电磁感应计轴设备还存在着很多的干扰故障，如强电涌干扰、金属异物干扰、其他线磁场干扰，严重影响电磁传感器在高速列车中的应用。

区别于传统的电磁感应技术，光纤光栅传感技术自诞生起，因具有电绝缘性、抗电磁干扰、耐腐蚀，稳定性强、体积小、重量轻等特点，被广泛用于强电磁干扰及湿度多变的环境中。且基于光纤光栅开发的计轴产品，无需将电磁敏感设备置于室外环境，可以避免上述电类设备面临的问题，使得产品不再疲于应对应用场景的电磁干扰等影响。

相关技术中的计轴测量方式中，申请人认为存在以下问题，在进行测量时，容易收到外界环境的干扰，影响到计轴的稳定和测量结果的准确度。需要一种提高测量结果准确度和稳定性的计轴方法和系统。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种基于轮轨耦合剪切力检测的计轴方法及计轴系统。

第一方面，本发明公开了一种基于轮轨耦合剪切力检测的计轴方法，包括以下技术方案。

一种基于轮轨耦合剪切力检测的计轴方法，包括以下步骤：

测量并实时获取钢轨测点处的形变数据；

根据所述形变数据得到测点处的轮轨耦合剪切力曲线；

根据所述轮轨耦合剪切力曲线得到应变差值曲线；

根据所述应变差值曲线进行计轴。

更进一步的，得到所述轮轨耦合剪切力曲线之后，通过低通滤波器对所述轮轨耦合剪切力曲线进行低通滤波，得到平滑的轮轨耦合剪切力曲线。

更进一步的，所述根据所述形变数据得到测点处的轮轨耦合剪切力曲线具体包括，根据所述形变数据得到车轮载重Q，所述车轮载重Q与所述形变数据的形变量呈正比；根据所述车轮载重Q得到测点处的剪切力Fs；根据所述剪切力Fs得到轮轨耦合剪切力曲线。

更进一步的，所述根据所述车轮载重Q得到测点处的剪切力Fs，具体包括，

取所述钢轨上的A点和B点，在车轮从所述A点向所述B点行驶且当车轮未通过测点时，得到所述测点处的剪切力Fs与车轮载重Q之间的关系为：

当车轮行驶通过测点时，得到测点横截面的剪切力Fs与车轮载重Q之间的关系为：

其中，X为车轮距A点的距离，L为所述A点和所述B点间的间距；

通过所述车轮载重Q、所述间距L和所述距离X得到所述剪切力Fs。