CN213932911U - 一种高铁轮轨垂向力传感器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种高铁轮轨垂向力传感器，用以解决现有技术中对轮轨垂向力进行监测需要更换专用轨枕，工作量大、成本高，并且轨底需要较大的空间，无法应用于高速铁路的无砟轨道结构的技术问题。本申请包括铁垫板，所述铁垫板的底部设有应变槽，所述应变槽内设有应变敏感区，所述应变敏感区上设有应变片，所述应变片和信号线电连接；所述铁垫板的外形尺寸和标准WJ‑7扣件的铁垫板的外形尺寸相同，2个应变槽之间的区域为中心区。本申请测量精度高，成低本，适用于高速铁路的无砟轨道，满足长期测量的要求进而监测动车组的运行状态。

Description

一种高铁轮轨垂向力传感器

技术领域

本申请属于高铁运行状态监测领域，尤其涉及一种高铁轮轨垂向力传感器。

背景技术

随着高速铁路的不断发展，运营里程的不断增加，为保证动车组列车的运行安全，需要对动车组的运行状态进行监测。一般通过对动车组与轨道之间的轮轨力进行准确的测量，实现对车轮的踏面损伤、车辆运行状态不良以及超偏载的监测。轮轨力测量一般包括垂向轮轨力和横向轮轨力的监测。但是现有技术中，对轮轨垂向力进行监测需要更换专用轨枕，工作量大、成本高，并且轨底需要较大的空间，无法应用于高速铁路的无砟轨道结构。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种高铁轮轨垂向力传感器，测量精度高，成本低，适用于高速铁路的无砟轨道，满足长期测量的要求进而监测动车组的运行状态。

为了实现上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：

一种高铁轮轨垂向力传感器，包括铁垫板，所述铁垫板的底部设有2个应变槽，所述应变槽内设有应变敏感区，所述应变敏感区上设有应变片，所述应变片和信号线电连接。

根据本申请实施方式提供的技术方案，所述铁垫板材料为合金钢。

根据本申请实施方式提供的技术方案，所述铁垫板的外形尺寸和标准WJ-7扣件的铁垫板的外形尺寸相同，2个应变槽之间的区域为中心区。

根据本申请实施方式提供的技术方案，所述中心区略高于所述铁垫板的下平面。

根据本申请实施方式提供的技术方案，所述应变槽为矩形凹槽。

根据本申请实施方式提供的技术方案，凹槽的顶部为应变敏感区，凹槽的顶部粘贴所述应变片。

根据本申请实施方式提供的技术方案，凹槽内设有多个立筋，所述立筋侧面为应变敏感区，所述立筋侧面粘贴所述应变片。

本申请具有如下有益效果：

(1)本传感器外形尺寸、安装方法和标准WJ-7铁垫板相同，可直接与标准WJ-7铁垫板进行互换，无需更换其他扣件，本传感器安装简单，降低项目成本，减少了工作量；

(2)本传感器铁垫板材料使用高强度合金钢锻造生产，具有优秀的力学性能，具有高强度和高韧性，具有较高的抗疲劳极限和抗多次冲击能力，使得本传感器具有较高的测量精度和工作寿命，满足长期测量要求；

(3)本传感器尤其适用于高速铁路的无砟轨道，具有较高的测量精度，满足长期测量的要求，通过测量轮轨垂向力达到对车轮的踏面损伤进行监测进而监测动车组的运行状态。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施方式所述的传感器立体结构示意图；

图2、5为本申请实施方式所述的传感器仰视结构示意图；

图3、6为本申请实施方式所述的传感器俯视结构示意图；

图4、7为本申请实施方式所述的传感器侧剖结构示意图。

附图标记：

1、铁垫板；2、应变槽；3、应变敏感区；4、应变片；5、信号线； 6、测量区；7、立筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与申请相关的部分。

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

一种高铁轮轨垂向力传感器，如图1-7所示，包括铁垫板1，所述铁垫板1的底部设有两个应变槽2，所述应变槽2内设有应变敏感区3，所述应变敏感区3上设有应变片4，所述应变片4和信号线5 电连接。

其中，所述应变片4粘贴在所述应变敏感区3，所述应变片4和信号线5电连接，所述信号线5输出电压信号。

所述铁垫板1材料为合金钢。

其中，铁垫板1材料使用42CrMo或者其他高强度合金钢，具有高强度和高韧性，使得本传感器具有较高的测量精度和工作寿命，满足长期测量的要求。

所述铁垫板1的外形尺寸和标准WJ-7扣件的铁垫板的外形尺寸相同，如图2、5所示，两个应变槽2之间的区域为中心区6。

其中，由于铁垫板1的外形尺寸和标准WJ-7扣件的铁垫板的外形尺寸相同，使得本传感器的安装方法和标准WJ-7扣件的安装方法相同，可直接与标准WJ-7扣件的铁垫板直接进行互换，无需更换其他扣件，降低了项目成本，减少了工作量，适用于高速铁路的无砟轨道结构。标准WJ-7扣件包含铁垫板，且通过T形螺栓、螺母等固定件固定在轨道下方、轨道板上方。本申请所述的传感器替换WJ-7扣件的铁垫板安装后，中心区6刚好在轨道下方、轨道板上方。在需要测量高速列车运行状态区域布设本申请所述的高铁垂向力轮轨传感器，布设传感器监测列车运行状态的区域称为测量区。当轮轨经过测量区时，轨道下方的中心区6受到轮轨垂向力作用产生弯曲变形，应变片4由于应变敏感区3的弯曲形变，产生电阻变化，导致惠斯通电桥失衡，经信号线5输出电压信号。

如图4、7所示，所述中心区6略高于所述铁垫板1的下平面。

其中，所述中心区6略高于所述铁垫板1的下平面，提供形变空间。

如图2、5所示，所述应变槽2为矩形凹槽。

其中，矩形凹槽使应力集中，容易实现，方便粘贴应变片4。

在本申请一具体实施例中，如图2、3、4所示，凹槽的顶部为应变敏感区3，凹槽的顶部粘贴所述应变片4。

其中，凹槽的顶部粘贴所述应变片4的方式为弯曲梁方式。当轮轨经过测量区时，轮轨下方的中心区6受到轮轨垂向力作用产生弯曲变形，应变片4由于应变敏感区3的弯曲形变，产生电阻变化，导致惠斯通电桥失衡，输出电压信号。

在本申请另一具体实施例中，如图5、6、7所示，凹槽内设有多个立筋7，所述立筋7侧面为应变敏感区3，所述立筋7侧面粘贴所述应变片4。

其中，所述立筋7侧面粘贴所述应变片4的方式为剪切梁方式。当轮轨经过测量区时，轮轨下方的中心区6受到轮轨垂向力作用产生弯曲变形，应变片4由于应变敏感区3的剪切形变，产生电阻变化，导致惠斯通电桥失衡，输出电压信号。

弯曲梁方式和剪切梁方式是应变敏感区的两种设置方式，也是本申请的两种实现形式。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种高铁轮轨垂向力传感器，其特征在于，包括铁垫板(1)，所述铁垫板(1)的底部设有2个应变槽(2)，所述应变槽(2)内设有应变敏感区(3)，所述应变敏感区(3)上设有应变片(4)，所述应变片(4)和信号线(5)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种高铁轮轨垂向力传感器，其特征在于，所述铁垫板(1)材料为合金钢。

3.根据权利要求1所述的一种高铁轮轨垂向力传感器，其特征在于，所述铁垫板(1)的外形尺寸和标准WJ-7扣件的铁垫板的外形尺寸相同，2个应变槽(2)之间的区域为中心区(6)。

4.根据权利要求3所述的一种高铁轮轨垂向力传感器，其特征在于，所述中心区(6)略高于所述铁垫板(1)的下平面。

5.根据权利要求1所述的一种高铁轮轨垂向力传感器，其特征在于，所述应变槽(2)为矩形凹槽。

6.根据权利要求5所述的一种高铁轮轨垂向力传感器，其特征在于，凹槽的顶部为应变敏感区(3)，凹槽的顶部粘贴所述应变片(4)。

7.根据权利要求5所述的一种高铁轮轨垂向力传感器，其特征在于，凹槽内设有多个立筋(7)，所述立筋(7)侧面为应变敏感区(3)，所述立筋(7)侧面粘贴所述应变片(4)。

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