CN206038201U - 铁路垂向轮轨力标定装置和*** - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种铁路垂向轮轨力标定装置和***，所述装置包括具有前后方向的标定架主体，所述标定架主体的底板上设有两个或两个以上驱动轮；所述标定架主体的侧壁设有导向轮组件，所述导向轮组件包括导向轮、导向轮旋转轴和导向轮驱动件；所述标定架主体的侧壁还设有挂钩组件，所述挂钩组件包括挂钩本体和挂钩驱动件；所述标定架主体上还设有液压泵，所述液压泵包括液压驱动件和顶举头；所述标定架主体的底板上还设有激光测距仪，所述激光测距仪的发射方向与所述标定架主体的底板相垂。采用本申请实施例所提供的技术方案，铁路垂向轮轨力标定装置可以自主行驶至待测点对钢轨的垂向轮轨力进行自动标定，操作简单，使用方便。

Description

铁路垂向轮轨力标定装置和***

技术领域

本申请涉及铁路工程测试技术领域，特别是涉及一种铁路垂向轮轨力标定装置和***。

背景技术

铁路是交通运输的大动脉，对国民经济的发展起着十分重要的作用。发展高速和重载运输是提高我国铁路运输能力的基本战略对策，能有效缓解铁路运量和运能的矛盾，具有显著的社会经济效益。

但随着列车速度的提高和轴重的增加，车辆和轨道之间的相互作用加剧，对列车的运行安全要求也越来越高，因此，急需提高列车运行安全的保障水平。在铁路车辆运行中，轮轨力的监测对保障列车行车安全具有非常重要的意义。其中，轮轨力包括垂向轮轨力和水平轮轨力，垂向轮轨力是指由于列车自重及轨道不平顺等因素所引起的、车轮在平行于钢轨断面对称轴方向作用到钢轨上的力；水平轮轨力是指由于轮踏面和钢轨顶面之间的蠕滑、摩擦或车轮轮缘和轨头侧面的接触等因素所引起的车轮在垂直于钢轨断面对称轴作用到钢轨上的力。通过水平轮轨力和垂向轮轨力的比值即可计算出脱轨系数，因此，能否准确的对轮轨力进行标定，将直接关系到轮轨力的测试结果，并进一步影响列车脱轨系数、轮重减载率等安全性指标的计算结果，最终影响对列车运行安全性的判断评价。

传统的轮轨力标定通常通过汽车等交通工具将标定设备运输到待测点，然后由工作人员在现场对标定设备进行装配，而且在重复的加压以及卸压过程中需要人员对标定架进行抬扶，以防发生偏移，操作复杂，且存在安全隐患。另外，在隧道、桥梁等铁路环境中，由于汽车无法通行，导致必须由人工搬运标定设备，且传统的轮轨力标定装置零部件多，重量大，增加了施工难度和工作量。

实用新型内容

本申请实施例中提供了一种铁路垂向轮轨力标定装置和***，以解决现有技术中铁路轮垂向轨力标定设备操作复杂，施工难度和工作量较大的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种铁路垂向轮轨力标定装置，包括具有前后方向的标定架主体，所述标定架主体的底板上设有两个或两个以上驱动轮，所述两个或两个以上驱动轮用于将所述标定架主体支撑在轨头上表面，并驱动所述标定架主体沿前后方向行驶；

所述标定架主体的侧壁设有导向轮组件，所述导向轮组件包括导向轮、导向轮旋转轴和导向轮驱动件，所述导向轮和导向轮旋转轴枢轴连接，所述导向轮旋转轴通过导向轮驱动件与所述标定架主体相连，所述导向轮驱动件用于驱动所述导向轮绕平行于前后方向的轴线摆动，使所述导向轮的一侧扣住或脱离轨腰，其中，所述导向轮旋转轴与前后方向相垂；

所述标定架主体的侧壁还设有挂钩组件，所述挂钩组件包括挂钩本体、挂钩旋转轴和挂钩驱动件，所述挂钩本体的顶部与所述标定架主体相连，所述挂钩驱动件用于驱动所述挂钩本体的下部绕所述挂钩旋转轴摆动，使所述挂钩本体的底部钩住或脱离轨底；

所述标定架主体上还设有液压泵，所述液压泵包括液压驱动件、顶举头和泵身，所述液压泵的中心轴与所述标定架主体的底板相垂，所述液压驱动件用于驱动所述泵身沿其中心轴方向运动，使所述泵身伸出或缩回所述底板；

所述标定架主体的底板上还设有激光测距仪，所述激光测距仪的发射方向与所述标定架主体的底板相垂；

所述两个或两个以上驱动轮位于与所述前后方向平行的同一条直线上；

所述激光测距仪的发射方向和所述顶举头的中心轴位于同一平面内，且所述平面与所述前后方向平行；

所述标定架主体上表面的中心还设有水准仪；

所述激光测距仪的数量为偶数个，相对所述顶举头的中心轴沿所述前后方向对称设置；

所述标定架主体上还设有与所述驱动轮相配合的制动装置。

基于第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述导向轮组件的数量为偶数个，相对所述前后方向对称设置。

基于第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述挂钩组件的数量为偶数个，相对所述前后方向对称设置。

基于第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述标定架主体的侧壁还沿前后方向设有标尺，所述标尺的中心刻度与所述顶举头的中心轴相对设置。

基于第一方面和第一方面第一种到第三种任一种可能的实现方式，在第一方面第四中可能的实现方式中，所述标定架主体的两端分别设有一抓手组件，所述抓手组件包括一L形支臂，所述L形支臂的水平端连接所述标定架主体，所述L形支臂的竖直端与所述底板相互垂直；所述L形支臂的竖直端上还设有第一伸缩驱动件，所述第一伸缩驱动件用于驱动所述竖直端沿垂直于所述底板的方向伸缩；

所述L形支臂的水平端上还设有第二伸缩驱动件，所述第二伸缩驱动件用于驱动所述水平端沿所述前后方向伸缩；

所述抓手组件还包括一抓手转盘和抓手转盘驱动件，所述抓手转盘与所述L形支臂的竖直端相连，所述抓手转盘的旋转轴与所述L形支臂的竖直端平行，所述抓手转盘驱动件用于驱动所述抓手转盘绕其旋转轴旋转；

所述抓手组件还包括一抓手和抓手驱动件，所述抓手通过一抓手转轴与所述抓手转盘相连，所述抓手转轴的轴线与所述抓手转盘所在的平面相互平行，所述抓手驱动件用于驱动所述抓手张开或扣合，其中，所述抓手扣合时的内部轮廓与所述轨头相匹配。

第二方面，本申请实施例还提供了一种铁路垂向轮轨力标定***，包括上述第一方面和第一方面第一种到第四种任一可能的实现方式中的铁路垂向轮轨力标定装置和激光发射器，所述标定架主体的两个侧面沿前后方向均匀设有五对激光接收器，由外向内分别为第一激光接收器、第二激光接收器和第三激光接收器，所述第一激光接收器和第二激光接收器的数量均为两对，所述第三激光接收器的数量为一对，且所述第三激光接收器与所述顶举头的中心轴对应设置，所述激光发射器被配置为朝垂直于所述铁路垂向轮轨力标定装置所在的钢轨发射激光束，且所述激光束的投射位置与待测点位置相匹配。

采用本申请实施例所提供的技术方案，铁路垂向轮轨力标定装置可以自主行驶至待测点对钢轨的垂向轮轨力进行自动标定，操作简单，使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种铁路垂向轮轨力标定装置的立体图；

图2为本申请实施例提供的一种铁路垂向轮轨力标定装置的底视图；

图3为本申请实施例提供的一种铁路垂向轮轨力标定装置的装配主视图；

图4为本申请实施例提供的一种铁路垂向轮轨力标定装置的装配侧视图；

图5为本申请实施例提供的另一种铁路垂向轮轨力标定装置的装配主视图；

图6为本申请实施例提供的另一种铁路垂向轮轨力标定装置的装配侧视图；

图7A-图7C为本申请实施例提供的一种铁路垂向轮轨力标定装置的翻转示意图；

图8为本申请实施例提供的一种抓手组件的结构示意图；

图9A-图9D为本申请实施例提供的一种铁路垂向轮轨力标定装置的分级制动示意图；

图中的符号表示为：1-标定架主体，101-底板，2-驱动轮，3-导向轮组件，301-导向轮，302-导向轮旋转轴，303-导向轮驱动件，4-挂钩组件，401-挂钩本体，402-挂钩旋转轴，5-液压泵，501-顶举头，502-泵身,6-激光测距仪，7-标尺，8-水准仪，9-显示屏,10-钢轨，1001-轨头，1002-轨腰，1003-轨底,11-电源，12-抓手组件，121-L形支臂，122-第一伸缩驱动件，123-抓手转盘，124-抓手，125-抓手驱动件，126-抓手转轴；127-第二伸缩驱动件；131-第一激光接收器，132-第二激光接收器，133-第三激光接收器，14-激光发射器,X-前后方向。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请实施例所涉及的钢轨为由轨头1001、轨腰1002和轨底1003组成的“工”字形钢轨，为了描述简洁，在本文中简称钢轨。

图1为本申请实施例提供的一种铁路垂向轮轨力标定装置的立体图，图2为本申请实施例提供的一种铁路垂向轮轨力标定装置的底视图，如图1并结合图2所示，本申请实施例提供的一种铁路垂向轮轨力标定装置包括标定架主体1，该标定架主体1为一具有前后方向的矩形框架，其前后方向即该装置的行走方向，即图1和图2所示的X方向，该装置的其它功能部件均设置在标定架主体1上，使该装置实现相应的功能。

为了便于说明，以图1所示的下表面作为标定架主体1的底板101(以下简称为底板)，与底板101垂直、且与X方向平行的侧边作为标定架主体1的侧壁(以下简称为侧壁)。

在本申请一种优选实施例中，底板101上设有两个驱动轮2，该两个驱动轮2沿X方向设置，其用于驱动标定架主体1支撑在轨头1001上表面，并驱动标定架主体1沿前后方向行驶。需要指出的是，在本申请实施例并不对驱动轮2的数量做具体限定，本领域技术人员可以根据实际需求对驱动轮2的数量做相应调整，例如可以沿X方向设置3个、4个或其它数量的驱动轮2，其均应当处于本申请的保护范围之内。

由于驱动轮2为单排轮，因此仅依靠驱动轮2支撑在钢轨10上可能并不能保证标定架主体1的平衡，所以本申请实施例在侧壁上还设有导向轮组件3，为了达到较佳的平衡效果，在本申请一种优选实施例中设置4个导向轮组件3，每个侧壁设置两个。当然，本领域技术人员也可以设置其它数量的导向轮组件3，但最好为偶数个，相对X方向对称设置。

其中，导向轮组件3包括导向轮301、导向轮旋转轴302和导向轮驱动件303，导向轮301和导向轮旋转轴302枢轴连接，导向轮旋转轴302通过导向轮驱动件303与标定架主体1相连，导向轮驱动件303可以驱动导向轮旋转轴302摆动，进而带动导向轮301绕平行于X的方向摆动。其中，导向轮301的摆动存在两个极限位置，在第一极限位置导向轮301脱离轨腰1002，处于非工作状态；在第二极限位置导向轮301扣住轨腰1002，导向轮旋转轴302与X方向垂直，使得导向轮301的侧边与轨腰1002相抵接触，且导向轮301的轮廓形状与钢轨10轨腰侧面的形状相匹配，当驱动轮2驱动标定架主体1在钢轨10上行驶时，导向轮301抵住轨腰1002滚动，即导向轮301与钢轨10之间的摩擦力为滚动摩擦，摩擦力较小。因此，本申请实施例所提供的导向轮组件3，不仅可以保证标定架主体1的平衡，而且相对于滑动摩擦的平衡方式可以减小标定架主体1与钢轨10之间的摩擦力。

在进行垂向轮轨力标定时，为了保证标定架主体1和钢轨10之间的张力，标定架主体1需要与钢轨10在竖直方向上固定连接。在本申请实施例中，标定架主体1的侧壁上设有挂钩组件4，为了达到较佳的固定效果，在本申请一种优选示例中设置4个挂钩组件4，每个侧壁上设置2个，分别位于标定架主体1的两端。当然，本领域技术人员也可以设置其它数量的挂钩组件4，但最好为偶数个，相对X方向的两侧对称设置。

其中，挂钩组件4包括挂钩本体401和挂钩驱动件，挂钩本体401的上部与标定架主体1相连，挂钩驱动件用于驱动挂钩本体401的下部绕挂钩旋转轴402摆动。其中，挂钩本体401的摆动存在两个极限位置，在第一极限位置，挂钩本体401脱离轨底1003，处于非工作状态；在第二极限位置，挂钩本体401钩住轨底1003，使标定架主体1与钢轨10保持固定，便于进一步进行垂向轮轨力标定。

标定架主体1的中心位置还设有液压泵5，液压泵5包括液压驱动件、顶举头501和泵身502，液压泵5的中心轴与标定架主体1的底板101相垂，液压驱动件用于驱动所述泵身502沿其中心轴方向运动，使所述泵身502伸出或缩回底板101。非工作状态下，泵身502缩在底板101内部，且泵身502的端部与底板101的下表面平齐；工作时，泵身502在液压驱动件的驱动作用下伸出底板101，支撑在钢轨10上，为标定架主体1和钢轨10之间提供预紧力。

当顶举头501支撑在钢轨10上时，为了检测钢轨10的形变状态，在标定架主体1的底板101上设有激光测距仪6，激光测距仪6的发射方向与标定架主体1的底板101相垂，即朝垂直于轨头1001上表面的方向发射。由于钢轨10的形变状态是以顶举头501为中心，沿X方向均匀变化的，因此，在本申请一种优选实施例中，激光测距仪6的数量设置为2个，且激光测距仪6的发射方向和顶举头501的中心轴位于同一平面内，且所述平面与X方向平行。激光测距仪6的测距结果取两个激光测距仪6的均值。当然，本领域技术人员也可以根据实际需求设置其它数量的激光测距仪6，为了达到更好的检测效果，激光测距仪6的数量最好为偶数个，如4个、6个或8个等，在不脱离本申请发明构思的前提下，其均应当处于本申请的保护范围之内。

需要指出的是，上述部件设置在标定架主体1上时，为了达到相应的功能，应当满足相应的位置关系。例如，为了使挂钩本体401可以钩住轨底1003，则挂钩本体401伸出底板101的最大距离应当小于泵身502伸出底板101的极限距离与钢轨10高度之和，大于驱动轮2的高度与钢轨10高度之和；为了使标定架主体1两侧的挂钩本体401能够同时钩住轨底1003，标定架主体1两侧的挂钩本体401分别钩住轨底1003的两侧，且钩住轨底1003底部的长度不小于轨底1003宽度的2/3；为了使标定架主体1两侧的导向轮301能够同时扣住轨腰1002，标定架主体1两侧的导向轮301在工作状态时，其内侧面在垂直于X方向上的距离应当等于所扣住位置处轨腰1002的宽度。

为了达到较好的测试效果，顶举头501应当位于测点位置，但在实际工作过程中，由于顶举头501位于标定架主体1的底部，导致操作人员无法准确地观测到顶举头501的实际位置。在本申请实施例中，在标定架主体1的侧壁上沿X方向设有标尺7，且标尺7的中心刻度与顶举头501的中心轴相对设置，即标尺7的中心刻度与顶举头501中心轴在垂直于X方向的投影重合。由于标尺7与顶举头501之间的位置关系是确定的，因此通过标尺7即可确定顶举头501的位置，实现对测点的精确定位。

在本申请一种优选实施例中，在标定架主体1上还设有水准仪8，通过水准仪8可以对标定架主体1的水平度进行检查，便于当标定架主体1处于倾斜状态时，及时对标定架主体1的位姿进行调整，确保测试准确性。

在本申请一种优选实施例中，标定架主体1采用航空铝合金，质量轻，刚度大，强度大。

为了实现对上述铁路垂向轮轨力标定装置的控制，在本申请一种可选实施例中，该装置还包括一控制器，所述控制器与驱动轮2、导向轮驱动件303、挂钩驱动件、液压驱动件以及激光测距仪6电连接，用于向上述部件发送控制指令，并接收激光测距仪6采集的距离数据，标定架主体1的运行速度、运行时间，以及顶举头501与钢轨10之间的压强数据。另外，所述控制器还可以包含一显示屏9，用于显示其所采集到的数据，或通过显示屏9接收用户的触发信号，当通过显示屏9接收用户的触发信号时，显示屏9采用触摸屏。需要指出的是，本申请实施例中的控制器可以与标定架主体1一体设置，也可以与标定架主体1分离设置，当控制器与标定架主体1分离设置时，控制器通过无线与标定架主体1相连。

另外，当本申请实施例提供的铁路垂向轮轨力标定装置行走到待测点位置时为了使其能够及时停止，在标定架主体1上还设有与驱动轮2相配合的制动装置，所述制动装置可以为驱动轮提供一定的正压力，在制动装置和驱动轮2之间产生滑动摩擦力，进而使铁路垂向轮轨力标定装置减速直至停止。所述标定架主体1上还设有电源11为所述铁路垂向轮轨力标定装置进行供电。

为了便于本领域技术人员更好地理解本技术方案，以下结合铁路垂向轮轨力标定装置的具体实现过程进行说明。其主要包括以下步骤：

步骤S110：将所述铁路垂向轮轨力标定装置沿前后方向放置在钢轨10上，使驱动轮2支撑在轨头1001上表面。

在初始阶段，导向轮301、挂钩本体401和顶举头501均处于收起状态，此时，将铁路垂向轮轨力标定装置放置在钢轨10上，仅有驱动轮2与钢轨10相接触。

步骤S120：向导向轮驱动件303发送导向轮锁紧指令，使所述导向轮驱动件303驱动所述导向轮301的一侧扣住轨腰1002。

图3为本申请实施例提供的一种铁路垂向轮轨力标定装置的装配主视图，图4为本申请实施例提供的一种铁路垂向轮轨力标定装置的装配侧视图，如图3并结合图4所示，为了保证装置在钢轨10上平稳行驶，可以通过控制器向导向轮驱动件303发送导向轮锁紧指令，导向轮驱动件303驱动导向轮301沿平行于X轴的方向摆动，使导向轮301的一侧扣住轨腰1002，此时，由于标定架主体1两侧的导向轮301均扣住轨腰1002，相当于将标定架主体1夹持在钢轨10上，因此可以使标定架主体1保持较好的稳定性。

步骤S130：向驱动轮2发送驱动指令，使所述驱动轮2驱动所述铁路垂向轮轨力标定装置沿钢轨10的延伸方向行驶，直到到达待测点。

对于铁路隧道、桥梁等公路交通工具(如汽车等)不易到达的区域，可以将本装置设置在隧道或桥梁外部的钢轨10上，通过控制器向驱动轮2发送驱动指令，使所述驱动轮2驱动所述铁路垂向轮轨力标定装置沿钢轨10的延伸方向行驶，直到到达待测点。其中，当铁路垂向轮轨力标定装置到达待测点附近时，还可以通过标定架主体1上的标尺7进行精确定位，或通过水准仪对铁路垂向轮轨力标定装置的水平度进行检查，以便当其倾斜时，及时进行调整。

步骤S140：向挂钩驱动件发送挂钩锁紧指令，使所述挂钩驱动件驱动所述挂钩预钩住轨底1003。

图5为本申请实施例提供的另一种铁路垂向轮轨力标定装置的装配主视图，如图5所示，在铁路垂向轮轨力标定装置到达待测点后，向挂钩驱动件发送挂钩锁紧指令，使所述挂钩驱动件驱动所述挂钩预钩住轨底1003。

所述挂钩预钩住第一钢轨的轨底是指挂钩仅仅摆动到相应的位置，挂钩和钢轨之间还没有发生作用力，随着后续液压泵的延伸，挂钩绷紧，挂钩和钢轨之间的作用力逐渐增大。

步骤S150：向液压驱动件发送第一加压指令，使泵身502与钢轨10相抵触。

在初始状态，液压泵的泵身与底板平齐，向液压泵发送第一垂向加压指令，使得泵身向下移动与第一钢轨相抵触，由于此时导向轮还扣在轨腰上，因此，此时不能为第一钢轨加压，仅使泵身与第一钢轨相抵触，为后续垂向加压做准备。

步骤S160：向导向轮驱动件303发送导向轮解锁指令，使所述导向轮驱动件303驱动所述导向轮301脱离轨腰1002。

图6为本申请实施例提供的另一种铁路垂向轮轨力标定装置的装配侧视图，如图6所示，由于此时铁路垂向轮轨力标定装置已经到达待测点，处于静止状态，不再需要导向轮301导向，因此，向导向轮驱动件303发送导向轮解锁指令，使所述导向轮驱动件303驱动所述导向轮301脱离轨腰1002，导向轮301沿L方向摆动脱离轨腰1002，并呈V型收起。

步骤S170：向液压驱动件发送第二加压指令，使顶举头与钢轨之间施加一定的预压力，使所述挂钩钩住轨底1003，所述预压力使所述铁路垂向轮轨力标定装置达到一种自平衡状态。

其中，所述自平衡状态即通过铁路垂向轮轨力标定装置对钢轨进行垂向轮轨力标定前，使铁路垂向轮轨力标定装置达到的一种稳定状态，其具体可能涉及，先使顶举头501与钢轨10之间施加一较小的预压力，然后对标定架主体1进行调平(参照水准仪，将标定架主体1调整到水平位置)，最后再施加较大的预压力，使所述铁路垂向轮轨力标定装置达到一种自平衡状态。

步骤S180：向液压驱动件发送第三加压指令，使顶举头501与钢轨10之间施加一定的测试压力F，当所述顶举头501与钢轨10之间的压强的波动值小于5％，且持续时间超过t时(其中，t可以选择5s、10s、15s等)，采集所述顶举头501与标定架主体1之间的压强p，以及激光测距仪6检测到的距离h。

具体为，向液压驱动件发送n次第三加压指令，例如，第i次第三加压指令使顶举头501和钢轨10之间施加一定的测试压力F_i，并采集所述顶举头501和标定架主体1之间的压强p_i，以及激光测距仪6检测到的距离h_i，其中，F_i＞F_i-1。其中，每次加压前需要对液压驱动件进行完全卸压，再重新开始加压测量。

步骤S190：根据公式f＝p·s，计算出垂向力f，进而确定垂向力f与距离h之间的关系，实现垂向轮轨力的标定，其中s为所述顶举头501的面积。

具体为，根据公式f_i＝p_i·s，计算出每次加压后的垂向力f_i，进而得到每次加压后的数组(f_i，h_i)，根据所有所述数组(f_i，h_i)拟合出f和h的关系曲线，实现垂向轮轨力的标定，其中s为所述顶举头501的面积，f和h的关系曲线即垂向轮轨力标定结果，f代表垂向力，h代表第一钢轨的垂向变形量。

铁路包括两条相互平行的钢轨，在对铁路进行垂向轮轨力标定时，通常需要对两条钢轨分别进行标定，在本申请实施例中，为了实现铁路垂向轮轨力标定装置在两条钢轨之间的自动跨越，在标定架主体1的两端还分别设有一抓手组件12。

参见图8，为本申请实施例提供的一种抓手组件的结构示意图。如图8所示，本申请实施例提供的抓手组件12包括一L形支臂121，所述L形支臂121的水平端连接所述标定架主体1，所述L形支臂121的竖直端与所述底板101相互垂直；所述L形支臂121的竖直端上还设有第一伸缩驱动件122，所述第一伸缩驱动件122用于驱动所述竖直端沿垂直于所述底板101的方向伸缩；所述L形支臂121的水平端上还设有第二伸缩驱动件127，所述第二伸缩驱动件127用于驱动所述水平端沿所述前后方向伸缩，所述第一伸缩驱动件122和第二伸缩驱动件127使抓手124可以沿图8中的水平和竖直两个维度运动。所述第一伸缩驱动件122和第二伸缩驱动件127可以采用液压泵、电机等本领域技术人员常用的驱动器件，本申请对此不做具体限定。

所述抓手组件12还包括一抓手转盘123和抓手转盘驱动件，所述抓手转盘123与所述L形支臂121的竖直端相连，所述抓手转盘123的旋转轴与所述L形支臂121的竖直端平行，所述抓手转盘驱动件用于驱动所述抓手转盘123绕其旋转轴旋转，所述抓手转盘驱动件可以采用电机等本领域技术人员常用的驱动器件。

所述抓手组件12还包括一抓手124和抓手驱动件125，所述抓手124包括两个凹形部件，所述两个凹形部件的一端通过抓手转轴126与抓手转盘123相连，且两个凹形部件的凹槽相对设置，当凹形部件相对抓手转轴126旋转时，使得抓手124张开或扣合(图8所示为抓手124的扣合状态)，其中，所述抓手124扣合时的内部轮廓与所述轨头1001相匹配。所述抓手转轴126的轴线与所述抓手转盘123所在的平面相互平行，所述抓手驱动件125用于驱动所述抓手124张开或扣合。在本申请一种可选实施例中，所述抓手驱动件125采用液压泵。

为了使本领域技术人员更好地理解本技术方案，以下结合图7A-7C对铁路垂向轮轨力标定装置由一条钢轨跨越到另一条钢轨的过程进行说明。为了便于说明，将图7A-图7C中标定架主体左端的抓手组件12作为第一抓手组件，右端的抓手组件12作为第二抓手组件，将图7A中的钢轨和图7B中左侧的钢轨10作为第一钢轨，将图7B右侧的钢轨10和图7C中的钢轨10作为第二钢轨。

当铁路垂向轮轨力标定装置在第一钢轨完成标定后，通过第一抓手抓住第一钢轨(如图7A所示)，然后控制第一抓手的抓手转盘123旋转，使第二抓手移动至第二钢轨的位置，且使第二抓手抓住第二钢轨(如图7B所示)，然后控制第一抓手松开第一钢轨，控制第二抓手的抓手转盘123旋转，使标定架主体1与第二钢轨平行，完成由第一钢轨到第二钢轨的跨越。以下结合铁路垂向轮轨力标定装置的标定过程进行详细说明，其包括以下步骤。

步骤S210：将所述铁路垂向轮轨力标定装置沿前后方向放置在第一钢轨上，使驱动轮2支撑在第一钢轨的轨头上表面；

步骤S220：向导向轮驱动件303发送导向轮锁紧指令，使所述导向轮驱动件303驱动所述导向轮301的一侧扣住第一钢轨的轨腰。

步骤S230：向驱动轮2发送驱动指令，使所述驱动轮2驱动所述铁路垂向轮轨力标定装置沿第一钢轨的延伸方向行驶，直到到达待测点。

步骤S240：向挂钩驱动件发送挂钩锁紧指令，使所述挂钩驱动件驱动所述挂钩预钩住第一钢轨的轨底。

步骤S250：向液压驱动件发送第一加压指令，使泵身502与第一钢轨相抵触。

步骤S260：向导向轮驱动件303发送导向轮解锁指令，使所述导向轮驱动件303驱动所述导向轮301脱离第一钢轨的轨腰。

步骤S270：向液压驱动件发送第二加压指令，使顶举头501与第一钢轨之间施加一定的预压力，使所述挂钩钩住第一钢轨的轨底。

步骤S280：向液压驱动件发送n次第三加压指令，第i次第三加压指令使顶举头501和钢轨10之间施加一定的测试压力F_i，当所述顶举头501与钢轨10之间的压强的波动值小于5％，且持续时间超过t时，采集所述顶举头501和标定架主体1之间的压强p_i，以及激光测距仪6检测到的距离h_i，其中，F_i＞F_i-1。

步骤S290：根据公式f_i＝p_i·s，计算出每次加压后的垂向力f_i，进而得到每次加压后的数组(f_i，h_i)，根据所有所述数组(f_i，h_i)拟合出f和h的关系曲线，实现垂向轮轨力的标定，其中s为所述顶举头501的面积。

步骤S300：向第一抓手组件的抓手驱动件125发送抓手张开指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件125驱动所述第一抓手组件的抓手张开。

在本申请实施例中，采用第一抓手组件抓住第一钢轨进行旋转，当然也可以采用第二抓手组件抓住第一钢轨进行旋转，其均可以实现本申请的发明目的。

步骤S310：向所述第一抓手组件的第一伸缩驱动件122发送延伸指令，使所述第一抓手组件的抓手124延伸至与所述第一钢轨的轨头相抵触，为第一抓手组件的抓手抓住第一钢轨做准备。

步骤S320：向所述第一抓手组件的抓手驱动件125发送抓手扣合指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件125驱动所述第一抓手组件的抓手124扣住所述第一钢轨的轨头。

步骤S330：向挂钩驱动件发送挂钩解锁指令，使所述挂钩驱动件驱动所述挂钩脱离所述第一钢轨的轨底。

步骤S340：向所述第一抓手组件的抓手转盘驱动件发送旋转指令，所述第一抓手组件的抓手转盘驱动件驱动所述第一抓手组件的抓手转盘123旋转，使所述标定架主体垂直于所述第一钢轨，且第二抓手组件靠近所述第二钢轨，为第二抓手抓住第二钢轨做准备。

步骤S350：向所述第一抓手组件和/或第二抓手组件的第二伸缩驱动件127发送延伸指令或收缩指令，使所述第二抓手组件移动至所述第二钢轨的正上方。

对于不同的钢轨，第一钢轨和第二钢轨之间的距离可能不尽相同，由于第二伸缩驱动件127可以驱动L形支臂121的水平端伸缩，因此可以通过第二伸缩驱动件127调整第一抓手组件和第二抓手组件之间的距离，进而适应当前钢轨中第一钢轨和第二钢轨之间的距离，使第二抓手组件移动至第二钢轨的正上方。

步骤S360：向所述第二抓手组件的抓手驱动件125发送抓手张开指令，使所述第二抓手组件的抓手驱动件125驱动所述第二抓手组件的抓手张开。

步骤S370：向所述第二抓手组件的第一伸缩驱动件122发送延伸指令，使所述第二抓手组件的抓手延伸至与所述第二钢轨的轨头相抵触，为第二抓手组件的抓手抓住第二钢轨做准备。

步骤S380：向所述第二抓手组件的抓手驱动件125发送抓手扣合指令，使所述第二抓手组件的抓手驱动件125驱动所述第二抓手组件的抓手扣住所述第二钢轨的轨头。

步骤S390：向所述第一抓手组件的抓手驱动件125发送抓手张开指令，使所述第一抓手组件的抓手驱动件125驱动所述第一抓手组件的抓手张开。

步骤S400：向所述第一抓手组件的第一伸缩驱动件122发送收缩指令，使所述第一抓手组件的第一伸缩驱动件122驱动所述第一抓手组件的抓手脱离所述第一钢轨的轨头。

步骤S410：向所述第二抓手组件的抓手转盘驱动件发送旋转指令，所述第二抓手组件的抓手转盘驱动件驱动所述第二抓手组件的抓手转盘123旋转，使所述标定架主体的前后方向与所述第二钢轨平行。

步骤S420：向所述导向轮驱动件303发送导向轮锁紧指令，使所述导向轮驱动件303驱动所述导向轮301的一侧扣住第二钢轨的轨腰。

步骤S430：向所述第二抓手组件的抓手驱动件125发送抓手张开指令，使所述第二抓手组件的抓手驱动件125驱动所述第二抓手组件的抓手张开。

步骤S440：向所述第二抓手组件的第一伸缩驱动件122发送收缩指令，使所述第二抓手组件的第一伸缩驱动件122驱动所述第二抓手组件的抓手脱离所述第二钢轨的轨头。

至此，铁路垂向轮轨力标定装置完成由第一钢轨到第二钢轨的自动跨越，进而铁路垂向轮轨力标定装置可以在第二钢轨上进行轮轨力标定装置，相关内容可以参考步骤S210-S290，为了节约篇幅，本申请对此不再赘述。

相关技术中，通常依靠操作人员的经验控制制动装置制动，使铁路垂向轮轨力标定装置停在待测点位置，但是，本方式对操作人员的经验要求较高，且通常不能准确地停在待测点位置，当铁路垂向轮轨力标定装置停止后，通常还要进行多次调整，导致操作繁琐。

针对这种现象，本申请实施例还提供了一种铁路垂向轮轨力标定***，包括上述实施例所提供的铁路垂向轮轨力标定装置和激光发射器14。其中，本实施例中的铁路垂向轮轨力标定装置与上述实施例基本相似，其不同之处在于，所述标定架主体的两个侧面沿前后方向均匀设有五对激光接收器，由外向内分别为第一激光接收器131、第二激光接收器132和第三激光接收器133，所述第一激光接收器131和第二激光接收器132的数量均为两对，所述第三激光接收器133的数量为一对，且所述第三激光接收器133与所述顶举头的中心轴对应设置，所述激光发射器14被配置为朝垂直于所述铁路垂向轮轨力标定装置所在的钢轨发射激光束，且所述激光束的投射位置与待测点位置相匹配，即激光束的投射位置位于待测点的正上方，当铁路垂向轮轨力标定装置通过激光发射器14的发射区域时，使激光接收器可以接收到激光束，进而执行相应的动作，以下结合图9A-图9D对铁路垂向轮轨力标定装置的减速过程进行详细说明，具体包括以下步骤。

步骤S510：将所述铁路垂向轮轨力标定装置沿前后方向放置在钢轨10上，使驱动轮2支撑在轨头1001上表面。

步骤S520：向导向轮驱动件303发送导向轮锁紧指令，使所述导向轮驱动件303驱动所述导向轮301的一侧扣住轨腰1002。

步骤S530：向驱动轮2发送驱动指令，使所述驱动轮2驱动所述铁路垂向轮轨力标定装置沿钢轨10的延伸方向行驶，如图9A所示。

步骤540：当第一激光接收器131接收到激光发射器14发射的激光信号时，如图9B所示，采集当前的时间t₁和所述标定架主体当前的速度v₁，并向所述制动装置发送第一刹车指令，使所述制动装置向所述驱动轮提供第一正压力G₁。

当第一激光接收器131接收到激光信号时，说明铁路垂向轮轨力标定装置正在接近测点位置，此时通过制动装置向驱动轮提供第一正压力使驱动轮G₁开始减速。

步骤S550：当第二激光接收器132接收到激光发射器14发射的激光信号时，如图9C所示，采集当前的时间t₂和所述标定架主体当前的速度v₂，根据公式：v₁-v₂＝a₁(t₁-t₂)，计算出标定架主体由第一激光接收器131到第二激光接收器132之间的加速度a₁；根据公式ma₁＝μG₁，计算出制动装置与驱动轮之间的摩擦系数μ，其中，m为所述铁路垂向轮轨力标定装置的质量；根据公式2a₂s＝v₃ ²-v₂ ²，计算出第二激光接收器132和第三激光接收器133之间的加速度a₂，s为第二激光接收器132和第三激光接收器133之间的距离，其中，v₃为铁路垂向轮轨力标定装置到达第三激光接收器133时的速度，令v₃＝0即按照铁路垂向轮轨力标定装置到达待测点位置时正好停止这种理想状态计算加速度a₂；根据公式ma₂＝μG₂，计算出第二正压力G₂，并向所述制动装置发送第二刹车指令，使所述制动装置向所述驱动轮提供第二正压力G₂。按照第二正压力G₂提供的摩擦力大小，使得铁路垂向轮轨力标定装置到达待测点位置时速度正好降为0，使铁路垂向轮轨力标定装置准确地停止在待测点位置。

步骤S560：当所述第三激光接收器133接收到激光发射器14发射的激光信号时，如图9D所示，向所述制动装置发送第三刹车指令，使所述制动装置抱死所述驱动轮。

当第三激光接收器133接收到激光发射器14发射的激光信号时，说明铁路垂向轮轨力标定装置已经到达待测点位置，此时通过制动装置抱死驱动轮，使铁路垂向轮轨力标定装置停止。

步骤S570：向挂钩驱动件发送挂钩锁紧指令，使所述挂钩驱动件驱动所述挂钩预钩住轨底1003。

步骤S580：向液压驱动件发送第一加压指令，使泵身502与钢轨10相抵触；

步骤S590：向导向轮驱动件303发送导向轮解锁指令，使所述导向轮驱动件303驱动所述导向轮301脱离轨腰1002。

步骤S600：向液压驱动件发送第二加压指令，使顶举头501与钢轨10之间施加一定的预压力，使所述挂钩钩住轨底1003。

步骤S610：向液压驱动件发送n次第三加压指令，第i次第三加压指令使顶举头501和钢轨10之间施加一定的测试压力F_i，当所述顶举头501与钢轨10之间的压强的波动值小于5％，且持续时间超过t时，采集所述顶举头501和标定架主体1之间的压强p_i，以及激光测距仪6检测到的距离h_i，其中，F_i＞F_i-1。

步骤S620：根据公式f_i＝p_i·s，计算出每次加压后的垂向力f_i，进而得到每次加压后的数组(f_i，h_i)，根据所有所述数组(f_i，h_i)拟合出f和h的关系曲线，实现垂向轮轨力的标定，其中s为所述顶举头501的面积。

采用本申请实施例所提供的技术方案，对铁路垂向轮轨力标定装置采用分级制动的方式使其准确地停止在待测点位置。具体为：通过第一激光接收器和第二激光接收器之间的相关参数计算出制动时的摩擦系数，摩擦系数受多种因素(如钢轨表面粗糙度、润滑状态灯)的影响，在本申请实施例中根据现场的相关数据对摩擦系数进行计算更加准确。当计算出摩擦系数后，根据第二激光接收器和第三激光接收器之间的相关参数(如速度、激光接收器之间的距离等)计算出制动装置需要施加多大的摩擦力，从而得出所需的正压力使得铁路垂向轮轨力标定装置到达待测点位置时的速度正好降为0。

采用传统的制动方式，假如制动力过小，可能使得铁路垂向轮轨力标定装置到达待测点位置时还具有较大的运行速度，即使此时采取抱死措施，则铁路垂向轮轨力标定装置依靠自身的惯性仍会向前滑动一定的距离；假如制动力过大，可能使得铁路垂向轮轨力标定装置在到达待测点位置之前就已经停止了。因此，采用本申请实施例所提供的制动方式可以提高铁路垂向轮轨力标定装置在待测点位置的精确度。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种铁路垂向轮轨力标定装置，其特征在于，包括具有前后方向的标定架主体(1)，所述标定架主体(1)的底板(101)上设有两个或两个以上驱动轮(2)，所述两个或两个以上驱动轮(2)用于将所述标定架主体(1)支撑在轨头(1001)上表面，并驱动所述标定架主体(1)沿前后方向行驶；

所述标定架主体(1)的侧壁设有导向轮组件(3)，所述导向轮组件(3)包括导向轮(301)、导向轮旋转轴(302)和导向轮驱动件(303)，所述导向轮(301)和导向轮旋转轴(302)枢轴连接，所述导向轮旋转轴(302)通过导向轮驱动件(303)与所述标定架主体(1)相连，所述导向轮驱动件(303)用于驱动所述导向轮(301)绕平行于前后方向的轴线摆动，使所述导向轮(301)的一侧扣住或脱离轨腰(1002)，其中，所述导向轮旋转轴(302)与前后方向相垂；

所述标定架主体(1)的侧壁还设有挂钩组件(4)，所述挂钩组件(4)包括挂钩本体(401)、挂钩旋转轴(402)和挂钩驱动件，所述挂钩本体(401)的顶部与所述标定架主体(1)相连，所述挂钩驱动件(303)用于驱动所述挂钩本体(401)的下部绕所述挂钩旋转轴(402)摆动，使所述挂钩本体(401)的底部钩住或脱离轨底(1003)；

所述标定架主体(1)上还设有液压泵(5)，所述液压泵(5)包括液压驱动件、顶举头(501)和泵身(502)，所述液压泵(5)的中心轴与所述标定架主体(1)的底板(101)相垂，所述液压驱动件用于驱动所述泵身(502)沿其中心轴方向运动，使所述泵身(502)伸出或缩回所述底板(101)；

所述标定架主体(1)的底板(101)上还设有激光测距仪(6)，所述激光测距仪(6)的发射方向与所述标定架主体(1)的底板(101)相垂；

所述两个或两个以上驱动轮(2)位于与所述前后方向平行的同一条直线上；

所述激光测距仪(6)的发射方向和所述顶举头(501)的中心轴位于同一平面内，且所述平面与所述前后方向平行；

所述标定架主体(1)上表面的中心还设有水准仪(8)；

所述激光测距仪(6)的数量为偶数个，相对所述顶举头(501)的中心轴沿所述前后方向对称设置；

所述标定架主体(1)上还设有与所述驱动轮(2)相配合的制动装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导向轮组件(3)的数量为偶数个，相对所述前后方向对称设置。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述挂钩组件(4)的数量为偶数个，相对所述前后方向对称设置。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标定架主体(1)的侧壁还沿前后方向设有标尺(7)，所述标尺(7)的中心刻度与所述顶举头(501)的中心轴相对设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述标定架主体的两端分别设有一抓手组件(12)，所述抓手组件(12)包括一L形支臂(121)，所述L形支臂(121)的水平端连接所述标定架主体，所述L形支臂(121)的竖直端与所述底板相互垂直；所述L形支臂(121)的竖直端上还设有第一伸缩驱动件(122)，所述第一伸缩驱动件(122)用于驱动所述竖直端沿垂直于所述底板的方向伸缩；

所述L形支臂(121)的水平端上还设有第二伸缩驱动件(127)，所述第二伸缩驱动件(127)用于驱动所述水平端沿所述前后方向伸缩；

所述抓手组件(12)还包括一抓手转盘(123)和抓手转盘驱动件，所述抓手转盘(123)与所述L形支臂(121)的竖直端相连，所述抓手转盘(123)的旋转轴与所述L形支臂(121)的竖直端平行，所述抓手转盘驱动件用于驱动所述抓手转盘(123)绕其旋转轴旋转；

所述抓手组件(12)还包括一抓手(124)和抓手驱动件(125)，所述抓手(124)通过一抓手转轴(126)与所述抓手转盘(123)相连，所述抓手转轴(126)的轴线与所述抓手转盘(123)所在的平面相互平行，所述抓手驱动件(125)用于驱动所述抓手(124)张开或扣合，其中，所述抓手(124)扣合时的内部轮廓与所述轨头相匹配。

6.一种铁路垂向轮轨力标定***，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的铁路垂向轮轨力标定装置和激光发射器(14)，所述标定架主体(1)的两个侧面沿前后方向均匀设有五对激光接收器，由外向内分别为第一激光接收器(131)、第二激光接收器(132)和第三激光接收器(133)，所述第一激光接收器(131)和第二激光接收器(132)的数量均为两对，所述第三激光接收器(133)的数量为一对，且所述第三激光接收器(133)与所述顶举头(501)的中心轴对应设置，所述激光发射器(14)被配置为朝垂直于所述铁路垂向轮轨力标定装置所在的钢轨(10)发射激光束，且所述激光束的投射位置与待测点位置相匹配。