CN113062156A - 一种轨道弹条扣件离缝间隙控制***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轨道弹条扣件离缝间隙控制***及其控制方法，该方法包括获取轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩变化；判断轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩是否变化发生突变；如果轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩发生突变，则控制器控制电机的主轴停止转动，控制所述电机的主轴反转。控制方法能够有效对轨道弹条扣件与钢轨之间的离缝间隙进行调整，调整后的轨道弹条扣件离缝间隙满足客运专线和高铁无砟轨道线路对扣件螺栓安装的要求。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通装备技术领域，具体是涉及一种轨道弹条扣件离缝间隙控制***及其控制方法。
背景技术
轨道扣件***作为轨道基础部件的重要组成部分，除了必须有一定的扣压力，能够承受来自钢轨的垂向力、横向力和纵向力的作用外，还起着保证轨道弹性的重要作用。特别是在无砟轨道中，轨道的弹性几乎完全来自轨道扣件***，无砟轨道的几何精度也依靠扣件***来保持和调整。保持无砟轨道的适当弹性可有效减轻高速列车由于轮载变化、钢轨波磨、高频振动、环境影响等危及列车安全行车的干扰因素。因此，轨道扣件的正确安装，对于列车高速运行的安全性和舒适度关系重大。
中国铁路轨道线路大量使用有螺栓的弹条扣件，轨道铺设完成通车后，钢轨扣件扣压力由于受到列车运行的震动影响，会发生变化，需要经常检查和调准扣件螺栓的旋紧扭矩，每km线路的扣件螺栓有6150-6660组之多，检查、维修的工作量非常大。
弹条扣件对钢轨的扣压力是由螺栓压缩弹条变形产生的，弹条安装的合格扣压力是以弹条前端与钢轨的“离缝间隙”0-0.5mm为设计依据的。因此，在《客运专线铁路扣件***安装技术手册》中规定“判断弹条是否安装到位的标准是以弹条中部前端下颚刚好与钢轨接触为准，两者的间隙不大于0.5mm”。在《铁路线路修理规则》第3.5.3条中规定“弹条扣件的弹条中部前端下颚应靠贴轨距挡板(离缝不大于1mm)或扭矩应保持在80-150Nm。”
虽然铁路技术规则对于弹条扣件“离缝间隙”的安装要求早已发布，但由于专业的安装设备及方法尚未到位，因此铁路施工现场基本上以控制螺栓的旋紧扭矩精度为主要的管理方法。由于轨道养护维修施工现场受到扣件螺栓润滑条件的影响(相当数量的螺栓缺少涂油，甚至螺纹锈蚀)，出现扭矩到位弹条离缝间隙却相差很大，造成弹条扣件的实际扣压力并不均衡一致。就线路现场扣件螺栓实际状态来讲，扣件螺栓旋紧扭矩和弹条离缝间隙两者之间无法得到稳定的对应关系。这也是扣件***设计者与现场施工管理者多年来无法取得共识的老大难问题。为此，本申请的发明人针对上述传统技术的缺陷，通过本申请提出有效的解决方案。
本申请人在先申请的申请号为201810136056.8的中国发明专利申请公开了一种轨道扣件螺栓调节装置及其螺栓调节方法，包括安装在车架上的滚轮和夹轨轮及安装在支撑架上的电机、锂电池、减速机、扭矩传感器和螺栓套筒，所述电机的转动轴与所述减速机同轴连接带动螺栓套筒转动，在所述减速机与所述螺栓套筒之间设置有扭矩传感器，所述扭矩传感器将测得的数据通过线路传递给控制器并根据所传输扭矩变化的特征值控制电机的动作。该轨道扣件螺栓调节装置虽然结构简单，控制精度较高。但是，该轨道扣件螺栓调节方法是通过获取螺栓调节装置上的扭矩传感器检测到的当前套装在螺栓上的螺栓套筒的实时扭矩值与预设扭矩的阀值时进行比对。当所述实时扭矩值小于预设的扭矩阀值时，调节与当前轨道扣件螺栓对应的螺栓套筒右旋转动；当所述实时扭矩值等于预设扭矩阀值时，控制与当前轨道扣件螺栓对应的螺栓套筒停止转动。通过此种方法需要提前确定扭矩阈值的具体扭矩值。然而，每个待调节的轨道扣件螺栓或螺钉的实际所处的环境和工况不同，通过单一的预设扭矩阈值作为调节不同的轨道扣件螺栓或螺钉的依据作为判定标准显然不够精确。
发明内容
为克服上述现有技术中的缺陷与不足，本发明提供一种轨道弹条扣件离缝间隙控制***及其控制方法。该控制方法能够有效对轨道弹条扣件与钢轨之间的离缝间隙进行调整，满足客运专线和高铁无砟轨道线路对扣件螺栓安装的要求。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种轨道弹条扣件离缝间隙控制方法，包括
获取轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩变化；
判断轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩是否变化发生突变；
如果轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩发生突变，则控制器控制电机的主轴停止转动，控制所述电机的主轴反转；
如果轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩没有发生突变，则控制器控制电机的主轴继续转动。
优选的是，所述控制器控制所述电机的主轴反转使得轨道弹条扣件与轨道钢轨之间的离缝间隙距离为0-0.5mm之间。
优选的是，所述扭矩传感器实时采集所述电机主轴的当前扭矩值传递给所述控制器。
优选的是，所述控制器实时接收所述扭矩传感器测得的扭矩值变化率并判断当前测得的扭矩值变化率是否发生突变。
本发明的第二个目的在于提供一种轨道弹条扣件离缝间隙控制***，其特征在于包括：
控制器、扭矩传感器、电机；
所述扭矩传感器和所述电机分别与所述控制器连接；
所述扭矩传感器，用于采集所述电机的主轴当前的扭矩值；
所述控制器，用于执行权利要求1所述的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法。
本发明的第三个目的在于提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中有计算机执行指令，当控制器执行所述计算机执行指令时，实现本发明的所述的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法。
优选的是，还包括显示器；所述显示器通过线路与所述控制器电性连接，用于显示所述扭矩传感器的测得的轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩值。
优选的是，所述扭矩传感器实时采集所述电机的当前扭矩值。
本发明的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法，依据轨道弹条扣件接触钢轨前、后的弹性刚度发生拐点变化的特征，寻找弹条前端接触钢轨的瞬间变化值。原理如下：轨道弹条扣件前端接触钢轨前，螺栓或螺钉挤压弹条扣件变形的力学模型是“悬臂樑模式”，弹条扣件刚度为K1，相应的旋紧螺栓或螺钉的扭矩系数为T1；当弹条扣件前端接触钢轨后，螺栓或螺钉挤压弹条扣件变形的力学模型是“简支樑模式”，弹条扣件的刚度为K2，相应的旋紧螺栓或螺钉的扭矩系数为T2；T1和T2的转折点为扭矩系数变化的拐点，这个拐点就是在弹条扣件前端接触钢轨瞬间出现的。因此，找到这个拐点也就是找到弹条扣件前端接触钢轨的瞬间。在接触钢轨的瞬间迅速停止旋紧螺栓或螺钉的动作，使螺栓或螺钉停止在弹条前端刚好接触钢轨的状态，然后再自动反旋螺栓一个设定的角度，使得已压紧的弹条得以适当放松，得到0-0.5mm的离缝间隙。
与现有技术相比本发明的优点在于，该轨道弹条扣件离缝间隙控制***及其控制方法能够有效对轨道弹条扣件与钢轨之间的离缝间隙进行调整，满足客运专线和高铁无砟轨道线路对扣件螺栓安装的要求。
附图说明
图1为按照本发明的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法的流程示意图。
图2为按照本发明的轨道弹条扣件接触钢轨前、后的弹性刚度发生拐点变化的特征图。
图3为按照本发明的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法中的轨道扣件螺栓调节装置一优选实施例的结构示意图。
图4为按照本发明的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法中的轨道扣件螺栓调节装置另一优选实施例的结构示意图。
图5为按照本发明的本发明的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法中的轨道扣件螺栓调节装置图3所示实施例的左视结构示意图。
具体实施方式
下图是按照本发明的轨道扣件离缝间隙扣件机的优选实施例的整体配置示意图；
实施例1：
如图1-2所示，一种轨道弹条扣件离缝间隙控制方法，包括如下步骤
S1：获取轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩变化；
S2：判断轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩是否变化发生突变；
S3：如果轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩发生突变，则控制器控制电机的主轴停止转动，控制所述电机的主轴反转；在本步骤S3中，所述控制器控制所述电机的主轴反转使得轨道弹条扣件与轨道钢轨之间的离缝间隙距离为0-0.5mm之间。如果轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩没有发生突变，则控制器控制电机的主轴继续转动。
扭矩传感器6实时采集所述电机主轴的当前扭矩值传递给所述控制器。
所述控制器实时接收所述扭矩传感器6测得的扭矩值变化率并判断当前测得的扭矩值变化率是否发生突变。
实施例2：
一种轨道弹条扣件离缝间隙控制***，包括：
控制器、扭矩传感器6、电机4；
扭矩传感器6和电机4分别与所述控制器连接；
扭矩传感器6，用于采集所述电机4的主轴当前的扭矩值；
所述控制器，用于执行实施例1中的的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法。在本实施例中，还包括显示器20；显示屏22通过线路与所述控制器电性连接，用于显示所述扭矩传感器6的测得的轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩值。扭矩传感器6实时采集所述电机4的当前扭矩值。
实施例3：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中有计算机执行指令，当所述控制器执行所述计算机执行指令时，实现实施例1中的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法。
实施例4：
如图1-5所示，
如图1-5所示，一种轨道扣件螺栓调节装置，包括车架11及安装在车架11上的两个滚轮10。任一个滚轮10安装在车架11的前端，另一个滚轮10安装在车架11的后端。前后两个滚轮10同处于同一条直线上。在滚轮10上设置有径向卡槽。钢轨13可置于所述径向卡槽内。本实施例中的轨道扣件螺栓调节装置通过安装在车架11上的滚轮10卡接在轨道上。滚轮10可在所述轨道上进行滚动。滚轮10采用金属材料制成。在车架11的任一侧还设置有夹轨轮14。夹轨轮14通过连接支架20固定安装在车架11的中部位置的侧壁上。夹轨轮14可活动的与钢轨13的轨头下颚滚动接触。通过车架11上的滚轮10和夹轨轮14实现固定本实施例中的轨道扣件螺栓调节装置。本实施例中的轨道扣件为弹条扣件。在车架11的中段位置上可转动的安装有T形结构的支撑架15。在支撑架15的前端设置有电机4、减速机5、扭矩传感器6及螺栓套筒8。所述电机4为直流电机。电机4的转动轴与所述减速机5同轴连接带动螺栓套筒8转动，在所述减速机5与螺栓套筒8之间设置有扭矩传感器6。扭矩传感器6通过线路与安装在支撑架15上的扭矩测控***3连接。在支撑架15的尾部固定安装有采用金属材料制成的支架16，在所架16上固定安装有电池仓17，锂电池9可拆卸的安装在电池仓17内。在所述电池仓17的可开合的铰接有箱盖20。本实施中的电池仓17采用金属材料制成。在本实施例中，所述扭矩测控单元3包括控制器4、显示屏22及存储器.显示屏22为LED显示屏。显示屏22用于实时显示扭矩传感器6测得的轨道扣件螺栓的扭矩值。所述存储器用于存扭矩传感器6测得的实时扭矩值。扭矩传感器6将测得的数据通过线路传递给所述控制器4。控制器4控制电机4的转动轴转动带动所述螺栓套筒8转动。扭矩传感器6将测得的螺栓套筒8扭矩变化的突变点后通过所述控制器控制电机4的转动轴转动带动螺栓套筒转动。所谓突变点，就是弹条力学模型的变化点。所谓变化点就是：弹条扣件的中部前端下颚与钢轨或垫板刚好接触时，弹条扣件的受力状态由悬臂梁模型改变为简支梁模型时，弹条刚度刚好发生突然变化的初始点。扭矩传感器6实时采集此弹条刚度的变化点。
在所述支撑架15的两侧分别可转动地铰接有操纵杆2。在每一个操纵杆2的前端可活动地铰接有连杆18，在所述连杆18上套装有减震弹簧19且所述连杆18的另一端可活动地穿过支撑架15两侧的翼板。在所述连杆18的端部开设有螺纹结构且其上设置有螺母。所述减震弹簧19的一端与连杆18上的筒冒21活动接触，另一端与支撑架15的翼板活动接触。在本实施例中，在所述翼板上还设置有照明灯7。所述照明灯7通过线路连接有控制按钮1，所述控制按钮1通过线路与锂电池9电性连接。
以上所述仅是本发明的优选实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
阅读了本说明书后，本领域技术人员不难看出，本发明由现有技术的结合构成，这些构成本发明的各部分的现有技术有些在此给予了详细描述，有些则出于说明书简明考虑并未事无巨细地赘述，但本领域技术人员阅读了说明书后便知所云。而且本领域技术人员也不难看出，为构成本发明而对这些现有技术的结合是饱含大量创造性劳动，是发明人多年理论分析和大量实验的结晶。本领域技术人员同样可以从说明书中看出，这里所披露的每个技术方案以及各个特征的任意组合都属于本发明的一部分。
Claims (8)
1.一种轨道弹条扣件离缝间隙控制方法，其特征在于：包括
获取轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩变化；
判断轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩是否变化发生突变；
如果轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩发生突变，则控制器控制电机的主轴停止转动，控制所述电机的主轴反转；
如果轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩没有发生突变，则控制器控制电机的主轴继续转动。
2.如权利要求1所述的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法，其特征在于：所述控制器控制所述电机的主轴反转使得轨道弹条扣件与轨道钢轨之间的离缝间隙距离为0-0.5mm之间。
3.如权利要求1所述的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法，其特征在于：所述扭矩传感器实时采集所述电机主轴的当前扭矩值传递给所述控制器。
4.如权利要求1所述的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法，其特征在于：所述控制器实时接收所述扭矩传感器测得的扭矩值变化率并判断当前测得的扭矩值变化率是否发生突变。
5.一种轨道弹条扣件离缝间隙控制***，其特征在于，包括：
控制器、扭矩传感器、电机；
所述扭矩传感器和所述电机分别与所述控制器连接；
所述扭矩传感器，用于采集所述电机的主轴当前的扭矩值；
所述控制器，用于执行权利要求1所述的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法。
6.如权利要求5所述的轨道弹条扣件离缝间隙控制***，其特征在于：还包括显示器；所述显示器通过线路与所述控制器电性连接，用于显示所述扭矩传感器的测得的轨道弹条扣件螺栓或螺钉的扭矩值。
7.如权利要求5所述的轨道弹条扣件离缝间隙控制***，其特征在于：所述扭矩传感器实时采集所述电机的当前扭矩值。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中有计算机执行指令，当控制器执行所述计算机执行指令时，实现权利要求1-4所述的轨道弹条扣件离缝间隙控制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210702 |