CN117309209A - 一种在线检测道床横向阻力的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种在线检测道床横向阻力的方法，包括以下步骤：在主控计算机的控制下各传感器的输出电信号实时上传回至主控计算机，在得到各测试点的横向阻力F、水平激振力F激励以及加速度a数据后，根据算法计算得到映射模型最后将映射模型与横向阻力F形成的一系列坐标点构成得横向阻力数据表。本发明针对目前的检测方法的实施过程相对较为繁杂、效率低下，不仅造成大量的资源浪费，而且还会对列车的正常作业造成极大干扰，且在拆除过程中容易改变道床状态的问题。
Description
技术领域
本申请涉及铁路道床横向阻力检测技术领域，具体地，涉及一种在线检测道床横向阻力的方法。
背景技术
有砟铁路由钢轨、轨枕、碎石道床、道岔和连接零件、防爬设备等组成。其中碎石道床作为一种散体结构铺设在路基面上的道碴垫层，介于轨枕与路基之间，是轨道的重要组成部分。在列车动荷载作用下会产生道砟磨耗、破碎、道砟陷槽、道床变形、流塌等病害，这将改变有砟轨道的几何形位，降低线路的平顺性，增大轮轨之间的相互作用，影响旅客的乘坐舒适性，列车高速运行还可能导致飞砟现象的产生，严重影响列车的运营安全。
因此，在列车运行过程中道床起到至关重要的作用，道床不仅承受来自轨枕的压力，能够将压力均匀的传递到路基，还可以固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向或横向移动，保持轨道的稳定。同时道床也能够提供轨道弹性，缓和机车车辆轮对对钢轨的冲击。除此以外，还可以提供良好的排水性能，减少路基病害，便于轨道养护维修作业。
道床横向阻力(kN/枕)是指单根轨枕在道床中沿线路横向位移2mm时所需克服的阻力，是检验道床质量的重要指标。道床横向阻力是由轨枕两侧及底部与道砟接触面的摩擦力和枕端的砟肩阻止横移的抗力组成。道床横向阻力是防止涨轨跑道，保持轨道稳定的重要因素，主要与轨枕的长度、枕底及枕侧接触面积和枕端截面有关。
道床横向阻力的测量参照TB/T3448-2016规定的铁路碎石道床状态参数测试方法中的横向阻力测量方法，测试枕的选取应避开空吊枕、扣件缺损轨枕,以及砟肩宽度异常地段轨枕,同时避开测试作业扰动的轨枕。传统的道床横向阻力测试方法采用数据采集***、压力传感器(或压力表)、位移传感器(或位移计)、千斤顶、油泵等仪器和设备，拆除测试轨枕扣件，抽出垫板，在需要拆除测试轨枕扣件，抽出垫板，在测试轨枕上对一股钢轨的外侧安装加载装置,在另一股钢轨的外侧安装位移计，根据现行铁路行业技术标准读取位移2mm相对应的横向荷载为测试轨枕横向阻力。此检测方法的实施过程相对较为繁杂、效率低下，不仅造成大量的资源浪费，而且还会对列车的正常作业造成极大干扰，此外在拆除过程中容易改变道床状态。
发明内容
针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种在线检测道床横向阻力的方法。
根据本申请实施例，提供了一种在线检测道床横向阻力的方法，包括以下步骤：
一种在线检测道床横向阻力的方法，包括以下步骤：
四、数据采集：
转速传感器(9)采集获取得到激振器(3)的转速，计算获得横向激振力的大小；振动加速度传感器(8)，在作业中直接完成对轨道在横向载荷下的加速度数值采集，其中，工作人员通过查表的方法找到与水平激振力、轨道加速度相匹配的道床横向阻力数值，并与国家铁路标准中的横向阻力标准进行比较，若是不在标准范围，工作人员可利用养路机械设备对线路进行维护，实时观察横向阻力的变化直到满足要求为止，而计算过程为利用水平激振力的计算公式：F＝4×Me×(2πf)2×e×sin(2πft)，计算获得横向激振力的大小，其中：Me是每个偏心块的质量，单位为kg；f为液压马达驱动下主动轴转动频率；e是偏心块重心距离转动轴转动中心的偏心距；
五、在主控计算机的控制下各传感器的输出电信号实时上传回至主控计算机，在得到各测试点的横向阻力F、水平激振力F激励以及加速度a数据后，根据算法计算得到映射模型最后将映射模型/>与横向阻力F形成的一系列坐标点构成得横向阻力数据表，其中，各传感器的输出电信号实时上传回至主控计算机，在得到各测试点的横向阻力F、水平激振力F激励以及加速度a数据后，对水平激振力、加速度的实测结果进行统计分析，结合理论研究结果，根据算法计算得到激振力F激励和轨道响应加速度a与横向阻力F之间的映射模型/>最后将映射模型/>与横向阻力F形成的一系列坐标点构成得到一个在线检测方法下的横向阻力数据表，工作人员通过查表的方法找到与水平激振力、轨道加速度相匹配的道床横向阻力数值，并与国家铁路标准中的横向阻力标准进行比较。
实施中，还包括：
一、在道床上选取试验段；
二、在试验段上随机选择多个测试点；
三、将工作装置放置在待检测铁路线上，进行数据采集；
六、检测完成后，将装置与钢轨相脱离；
，步骤一中，考虑到有砟线路的复杂多样性，为了保证在线检测道床横向阻力方法在各种不同工况状态下的线路均能准确获取道床横向阻力数值，在试验段的选取上应具有广泛性，选取道床处于较松散阶段、相对稳定阶段以及劣化阶段下的快速铁路、普速铁路和重载铁路作为试验段。
其中，步骤二中，分别在不同试验段上随机选择5个测试点。
其中，步骤二中，每个测试点间距不少于100m，并在每个测点附近随机选择5根轨枕作为一个轨排。
其中，步骤三中，通过驱动采集器进行数据采集，步骤五中，在主控计算机的控制下各传感器的输出电信号通过采集器，将数据实时上传回至主控计算机。
其中，步骤三中，采集器为高精度多通道同步数据采集器，多通道同步数据采集器经过信号调理及AD转换工作后，将数据实时上传回至主控计算机。
其中，步骤四中，工作装置通过垂直液压缸降到钢轨上。
其中，步骤四中，控制夹钳液压缸下放夹钳轮使之夹紧钢轨外侧并借助水平液压缸让夹钳轮与走行轮共同作用夹紧钢轨。
其中，步骤四中，由一台液压马达通过传动轴同时驱动检测工作装置的激振器，通过调整液压马达的转速，以实现激振器的低频状态。
其中，步骤六中，装置与钢轨相脱离的工作过程为：控制夹钳液压缸和水平液压缸让夹钳轮从钢轨外侧抬起并放松走行轮，工作装置在垂直液压缸的作用下上升与钢轨脱离。
本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：
(1)本发明方法实现了针对道床横向阻力的在线检测方法，相较于传统的方法，该方法可以完成对道床的横向阻力的实时测量，免去了拆除轨枕扣件及垫板等繁琐步骤，大大提高了检测效率，工作人员可根据检测的横向阻力大小有选择地对有砟铁路道床进行维护，避免了对满足要求道床多余的额外维护，提高了机动性。
(2)本发明能够进行连续的走行检测，能够相对准确地反映有砟道床真实状态，施加的低频激振使钢轨产生微小弹性变形而不产生永久的塑性变形，在道床质量状态检测过程中对道床的扰动和破坏很小，同时，实验整理得到的数据表对任意状态下有砟线路都是通用的。
(3)本发明方法实现了对道床状态质量的在线检测，对于检测不满足要求的线路段则需要利用养路机械设备进行维护，使其横向阻力达到正常运营线路的要求，相较于传统的横向阻力检测方法，本发明可以有效缩短检测时间，减小对列车正常运营的影响。
(4)对于新建、大、中修后的有砟线路若是需要重新运营使用仍需检测其横向阻力是否符合验收标准，利用本发明只需要检测装置在待检测线路上行驶便可以实时得到每个点的道床横向阻力，实现了对道床状态质量的及时、准确把握。
(5)本发明省略了传统检测方式中的拆除扣件垫板等一系列繁琐步骤，在降低工作人员劳动强度的同时，很好地节约了资源和时间以及成本。
(6)本发明可以相对准确检测出道床的真实状态，因为有砟道床每个位置的状态都不尽相同，具有一定的离散性，在使用传统离线检测方法时，没有条件对每一根轨枕都进行检测，因此检测出的道床横向阻力也存在离散性，而本发明可以在连续走行中实现对道床横向阻力的测量，因此，相较于传统离线方法更加精确。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为为本发明的工作装置上振动加速度传感器和转速传感器的布置图；
附图标记：
其中，1—车架梁，2—垂直液压缸，3—激振器,4—夹钳液压缸,5—夹钳轮,6—水平液压缸,7—走行轮,8—振动加速度传感器，9-转速传感器。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
一种在线检测道床横向阻力的方法，包括以下步骤：
一、在道床上选取试验段；
二、在试验段上随机选择5个测试点，每个测试点间距不少于100m，并在每个测点附近随机选择5根轨枕作为一个轨排；
三、如图1所示，将工作装置放置在待检测铁路线上，并在工作装置的激振器3上设置转速传感器9，在工作装置的左右两个夹钳轮5上分别布置振动加速度传感器8，并通过驱动采集器进行数据采集，再将数据实时上传回至主控计算机；
四、如图1所示，工作装置作业时，工作装置通过垂直液压缸2降到钢轨上，控制夹钳液压缸4下放夹钳轮5使之夹紧钢轨外侧并借助水平液压缸6让夹钳轮5与走行轮7共同作用夹紧钢轨，使装置与钢轨形成一体，从而更好地传递激振力，再由一台液压马达通过传动轴同时驱动检测工作装置的激振器3，通过调整液压马达的转速，以激振器3的低频状态为激励源使其产生同步振动并对轨排施加交变激励力迫使轨排产生横向位移；垂直液压缸2安装于车架梁处；
四、数据采集：
转速数值的获取，转速传感器9采集获取得到激振器3的转速，并利用水平激振力的计算公式：F＝4×Me×(2πf)2×e×sin(2πft)，可以计算获得横向激振力的大小，其中：Me是每个偏心块的质量，单位为kg；f为液压马达驱动下主动轴转动频率；e是偏心块重心距离转动轴转动中心的偏心距；
加速度数值的获取，由于激振装置的夹钳轮5在工作时始终与轨道接触，是刚性接触，在钢轨振动时夹钳轮也进行同步的振动，因此左右两个夹钳轮5上分别布置的振动加速度传感器8，在作业中直接完成对轨道在横向载荷下的加速度数值采集；
五、在主控计算机的控制下各传感器的输出电信号将通过采集器，将数据实时上传回至主控计算机，在得到各测试点的横向阻力F、水平激振力F激励以及加速度a数据后，对水平激振力、加速度的实测结果进行统计分析，结合理论研究结果，根据算法计算得到激振力F激励和轨道响应加速度a与横向阻力F之间的映射模型最后将映射模型与横向阻力F形成的一系列坐标点构成得到一个在线检测方法下的横向阻力数据表，工作人员通过查表的方法找到与水平激振力、轨道加速度相匹配的道床横向阻力数值，并与国家铁路标准中的横向阻力标准进行比较；
六、检测完成后，需要将装置与钢轨相脱离，控制夹钳液压缸4和水平液压缸6让夹钳轮5从钢轨外侧抬起并放松走行轮7，工作装置在垂直液压缸2的作用下上升与钢轨脱离。
其中，步骤一中，考虑到有砟线路的复杂多样性，为了保证在线检测道床横向阻力方法在各种不同工况状态下的线路均能准确获取道床横向阻力数值，在试验段的选取上应具有广泛性，选取道床处于较松散阶段、相对稳定阶段以及劣化阶段下的快速铁路、普速铁路和重载铁路作为试验段。
其中，步骤二中，分别在不同试验段上随机选择5个测试点，每个测试点间距不少于100m，并在每个测点附近随机选择5根轨枕作为一个轨排。
其中，步骤三中，采集器为高精度多通道同步数据采集器，多通道同步数据采集器经过信号调理及AD转换工作后，将数据实时上传回至主控计算机。
其中，步骤四中，工作人员通过查表的方法找到与水平激振力、轨道加速度相匹配的道床横向阻力数值，并与国家铁路标准中的横向阻力标准进行比较，若是不在标准范围，工作人员可利用养路机械设备对线路进行维护，实时观察横向阻力的变化直到满足要求为止。
在本申请及其实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“高度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种在线检测道床横向阻力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、数据采集：
转速传感器(9)采集获取得到激振器(3)的转速，计算获得横向激振力的大小；振动加速度传感器(8)，在作业中直接完成对轨道在横向载荷下的加速度数值采集，其中，工作人员通过查表的方法找到与水平激振力、轨道加速度相匹配的道床横向阻力数值，并与国家铁路标准中的横向阻力标准进行比较，若是不在标准范围，工作人员可利用养路机械设备对线路进行维护，实时观察横向阻力的变化直到满足要求为止，而计算过程为利用水平激振力的计算公式：F＝4×Me×(2πf)2×e×sin(2πft)，计算获得横向激振力的大小，其中：Me是每个偏心块的质量，单位为kg；f为液压马达驱动下主动轴转动频率；e是偏心块重心距离转动轴转动中心的偏心距；
二、在主控计算机的控制下各传感器的输出电信号实时上传回至主控计算机，在得到各测试点的横向阻力F、水平激振力F激励以及加速度a数据后，根据算法计算得到映射模型最后将映射模型/>与横向阻力F形成的一系列坐标点构成得横向阻力数据表，其中，各传感器的输出电信号实时上传回至主控计算机，在得到各测试点的横向阻力F、水平激振力F激励以及加速度a数据后，对水平激振力、加速度的实测结果进行统计分析，结合理论研究结果，根据算法计算得到激振力F激励和轨道响应加速度a与横向阻力F之间的映射模型/>最后将映射模型/>与横向阻力F形成的一系列坐标点构成得到一个在线检测方法下的横向阻力数据表，工作人员通过查表的方法找到与水平激振力、轨道加速度相匹配的道床横向阻力数值，并与国家铁路标准中的横向阻力标准进行比较。
2.根据权利要求1所述一种在线检测道床横向阻力的方法，其特征在于，还包括：
一、在道床上选取试验段；
二、在试验段上随机选择多个测试点；
三、将工作装置放置在待检测铁路线上，进行数据采集；
四、检测完成后，将装置与钢轨相脱离；
步骤一中，考虑到有砟线路的复杂多样性，为了保证在线检测道床横向阻力方法在各种不同工况状态下的线路均能准确获取道床横向阻力数值，在试验段的选取上应具有广泛性，选取道床处于较松散阶段、相对稳定阶段以及劣化阶段下的快速铁路、普速铁路和重载铁路作为试验段。
3.根据权利要求2所述一种在线检测道床横向阻力的方法，其特征在于，步骤二中，分别在不同试验段上随机选择5个测试点。
4.根据权利要求3所述一种在线检测道床横向阻力的方法，其特征在于，步骤二中，每个测试点间距不少于100m，并在每个测点附近随机选择5根轨枕作为一个轨排。
5.根据权利要求1所述一种在线检测道床横向阻力的方法，其特征在于，步骤三中，将工作装置放置在待检测铁路线上，并在工作装置的激振器(3)上设置转速传感器(9)，在工作装置的左右两个夹钳轮(5)上分别布置振动加速度传感器(8)，并通过驱动采集器进行数据采集，再将数据实时上传回至主控计算机，工作装置作业时，工作装置降到钢轨上，激振器(3)产生同步振动并对轨排施加交变激励力迫使轨排产生横向位移，步骤五中，在主控计算机的控制下各传感器的输出电信号通过采集器，将数据实时上传回至主控计算机。
6.根据权利要求5所述一种在线检测道床横向阻力的方法，其特征在于，步骤三中，采集器为高精度多通道同步数据采集器，多通道同步数据采集器经过信号调理及AD转换工作后，将数据实时上传回至主控计算机。
7.根据权利要求1所述一种在线检测道床横向阻力的方法，其特征在于，步骤四中，工作装置通过垂直液压缸(2)降到钢轨上，让夹钳轮(5)与走行轮(7)共同作用夹紧钢轨，使装置与钢轨形成一体，激振器(3)以低频状态为激励源使其产生同步振动并对轨排施加交变激励力迫使轨排产生横向位移。
8.根据权利要求7所述一种在线检测道床横向阻力的方法，其特征在于，步骤四中，控制夹钳液压缸(4)下放夹钳轮(5)使之夹紧钢轨外侧并借助水平液压缸(6)让夹钳轮(5)与走行轮(7)共同作用夹紧钢轨；
步骤四中，由一台液压马达通过传动轴同时驱动检测工作装置的激振器(3)，通过调整液压马达的转速，以实现激振器(3)的低频状态。
9.根据权利要求1所述一种在线检测道床横向阻力的方法，其特征在于，步骤六中，装置与钢轨相脱离的工作过程为：控制夹钳液压缸(4)和水平液压缸(6)让夹钳轮(5)从钢轨外侧抬起并放松走行轮(7)，工作装置在垂直液压缸(2)的作用下上升与钢轨脱离。
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| CN202311108886.7A Pending CN117309209A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种在线检测道床横向阻力的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117309209A (zh) |
-
2023
- 2023-08-30 CN CN202311108886.7A patent/CN117309209A/zh active Pending
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