不断轨动态轨道衡称重技术

摘 要主要介绍近期发展起来的新型计量设备不断轨动态轨道衡的结构,称重原理及其特点。

关键词轨道衡;原理

中图分类号 TH715.13 文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)032-0109-01

动态轨道衡是对铁路车辆质量进行动态称量的计量器具,在铁路载重货车的计量称重方面有着广泛应用。

近年来,不断轨动态称量技术的应用,在一定程度上解决了传统动态轨道衡的一些弊端。这种新型的动态轨道衡省去了基坑、整体道床,称重轨和引轨的连接部分原理称量区,既安装方便,又提高了计量准确度。

1原理

1.1压力称重传感器测量技术原理

不断轨动态轨道衡称重轨和引轨的连接,一般采用鱼尾板连接或现场焊接两种方式。称量区与钢轨连接处具有一定距离,减小了断口引起车辆震动造成的称量误差。如果在两相邻轨枕的钢轨下各放置一个压力传感器,当车辆通过该段钢轨时,称重传感器的输出信号如图1所示。称重传感器的输出信号与传统动态轨道衡称重传感器的输出信号相比,无明显的上升沿和下降沿,称重软件无法利用称重传感器输出信号的上升沿和下降沿来判断车辆称重的开始和收尾。同时由于称重轨与引轨没有截然断开,在称量区和邻区同时有载荷存在时,邻区的载荷也会影响称量区的称量结果。

1.2剪切力传感器测量技术原理

当车辆通过称量区时,钢轨因加载发生弯曲弯形,钢轨中性轴以上的部分受到压力,中性轴以下的部分受到拉力,在中性轴上既不受压又不受拉。因此刻在钢轨中性轴位置安装剪切力传感器,通过剪切力信号大小进行称重。在两轨枕支撑钢轨的内端中性轴位置加工锥形孔,然后装入成品圆锥型剪力塞孔传感器,当车辆通过钢轨时,输出信号及合成信号如图2所示。由图2可以看出,两剪力传感器的合成信号具有陡峭的上升沿和下降沿,同时称量区外的钢轨即使受到载荷的作用,对两剪力传感器的合成信号的影响也微乎其微。因此,可以说剪切力测量技术较为圆满的解决了两个问题,一是具有陡峭的上升沿和下降沿,二是邻区载荷的影响很小。但是锥形孔的加工质量和安装角度以及预紧力的控制都将直接影响称量的性能指标。

1.3剪切力传感器与压力传感器测力发原理

根据上述两种测量技术原理及特点,同时克服前两种测量方式中称量区过短的缺点,可以采用将剪切力传感器和压力传感器复合的称重方法。在轨道各设一对剪力传感器在两对剪力传感器之间设置垂直力传感器,剪力传感器除负担一定的称重任务外,主要作用是得到陡峭的上升沿和下降沿,压力传感器则担负主要的称重任务。称量区长度可以通过增减垂直力传感器数量任意调整,从而达到延长称量区的目的。由于压力传感器的性能指标容易得到保证,剪力传感器的输出信号在复合信号中所占比例较小,所以采用复合式的不断轨动态轨道衡稳定性得到改善,称量速度和称量准确度有所提高。把两个信号经过模拟的(A/D转换之前)或数字的(A/D转换之后)叠加,形成一个综合称重区。不断轨轨道衡称重原理如图3所示。根据力的平衡原理,有:

W=Q1+Q2+R1+R2+…..+Rn

式中W为综合称重区的荷载;Q1、Q2为钢轨内部剪切力;R1…..Rn为压力传感器反支力。

测力区长度L=n×l-a-h

式中:h为一般取钢轨高度;

l为轨枕间距;

a为轨枕宽度;

L为综合称重区长度。

2不断轨轨道衡电路原理

不断轨轨道衡电路见图4。8只(或更多,根据需要而定)压力传感器并联后接入压力通道,4只剪力传感器并联后接入剪力通道,分别进行放大、滤波和A/D变换,通过并行接口进入计算机,在计算机内部进行压力剪力比例数字合成.算法上,计算机通过陡峭的上升沿和下降沿,确定出采集数据的始点和终点,在数据采集时间区间内,一般采用对各点的合成数据进行平均的算法,最后得出称量值。

3不断轨轨道衡的结构

由于不断轨动态轨道衡大部分没有稳固的基坑和牢固的限位装置,在实际使用过程中会受到支点稳定性和道床稳定性的影响,因此,在设计不断轨轨道衡结构时要充分考虑以上因素。目前复合式的不断轨动态轨道衡,一般都采用箱式钢枕或钢结构框架用以替代混凝土轨枕,并采用纵向连接板讲钢枕连接起来组成一个框架结构,其特点是既保证了支点距的稳定,又加强了道床的整体性,压力传感器放在钢枕内支撑钢轨,在轨枕外侧钢轨的中性轴上打孔,安装剪力传感器。为防止钢轨相对钢枕位移,在衡器两侧加装钢轨防爬器。为保证轨距和钢轨不外翻,在钢枕上设置限位装置。

4结束语

不断轨动态轨道衡与普通轨道衡相比,具有计量准确度高、稳定性好、成本低、安装方便、可不中断行车、过衡无冲击和不计量时不限速等优点,并且工务维修与设备维修方便,所以不断轨动态轨道衡是目前较理想的铁路车辆质量动态计量衡器。

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