CN2304111Y - 轨道衡用的剪力型称重轨 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轨道衡用剪力型称重轨,四组电阻应变片距离称重轨支点两端的距离为50～100mm,悬空段的距离为600mm至1200mm,电阻应变片位于钢轨轨腰二中性轴上,每组为一对45°的双斜应变片。本实用新型具有性能良好,工作稳定、支距短、测量段长的特点,并且桥臂阻值大,灵敏度高。

Description

轨道衡用的剪力型称重轨

本实用新型涉及到一种轨道衡用称重轨，尤其是一种剪力型称重轨。

1964年第一台连挂式不停车，不摘钩动态称量轨道衡在美国诞生，它是新型铁路货车称重***的一个典型代表。它是由4只传感器和一个刚性很好的秤台，以及电气***三部分组成，秤台和传感器的安装需要一个深的钢筋水泥基坑，秤台的两端各需25米长安装引轨的水泥整体道床，30年来随着科学技术的进步，尤其是传感器技术，电子技术和计算机技术的突飞猛进，这些新技术被逐步引用动态轨道衡上面来，使现代的动态轨道衡技术更加完善，计量的自动化程度和计量的准确度都有很大提高，车辆过衡速度也加快，计量结果可以由计算机终端即时显示和打印记录，并统计成用户所需的各种报表，大大有利于企业实现经营管理科学化，秤体结构也大有改进，从原来的笨重厚实逐步改成现在的轻薄而刚强，加上采用低外型传感器，使安装条件也有新改变，原来需要深基坑改为目前的浅基坑或无基坑，等等，但是，从结构原理来说，还都是源于30年前那台轨道衡，没有新的突破，这种称重***的致命弱点是：秤台与两端线路隔断，不连续；土建费用高，一般为设备费用的一倍以上；安装周期长，线路需要停运4-6周时间，影响运输和生产。

为了克服现有动态称量轨道衡的上述三方面的缺点，早在60年代就有人开始研究铁路车辆另一类的称重***，即通过测量普通钢轨或稍加改造的钢轨在车辆通过时的变型量来称重的***，这种***可以消除上述三方面的缺点，办法是：在该称重***中，有一相对比较短的称重轨，其两端由轨枕支撑，并用鱼尾板与相邻的路轨连接成整体，称重轨上装贴一组应变片，(有两种贴法，一种是贴在轨底；另一种是贴在轨腰；)并将它们联结成惠斯顿桥电路，当车轮通过时，称重轨下挠变形，电桥即输出一个与载荷大小成比例的电信号，将这些信号分别检测出来，加以转换，即可求得车辆的重量。上述基本原理看来很简单，可是实现起来有许多问题，其中有理论问题，也有工艺问题。归根结底，关键还是没有吃透钢轨变形的机理，它的规律，所以没有抓准称重轨的最佳长度和应变片的贴片位置。由于理论问题没有彻底解决，这种称重***达不到称重的一般技术要求，因此，一直发展不起来，而让传感器型的动态称量轨道衡在铁路称重***中长期独领风骚。

在本人申请的发明名称为《一种轨道衡用的称重轨》，申请号为95216574．0的实用新型申请，采用了新的钢轨变形称重理论，通过测量正应变，解决目前存在的问题。但是，由于采用正应变测量，存在二个主要弱点，一是支距长，达1625mm，所以重车通过时挠度大，不安全；二是测量段较短，仅356mm，采样次数相对较少；限制了车速的提高和计量结果的准确度，另外，这种弯曲型称重轨桥臂阻值小，灵敏系数低。

本实用新型的目的是提供一种支距小、刚度好、测量段长，能有效克服弯曲型称重轨以上弱点的剪力型称重轨。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种轨道衡用称重轨，具有两根与铁道相连接的称重轨。称重轨悬空段L的距离为600mm至1200mm，电阻应变片距离悬空段支点两端的距离为m，m值为50～100mm，两根钢轨各装对称的四组电阻应变片，位于钢轨轨腰的中性轴上，每端距支点m的处各设置一对45°的双斜应变片，二应变片相交90℃。

本实用新型具有性能良好、工作稳定、可靠性高及维护简便的优点，支距短、刚度好、测量段较长，并且由于它的桥臂阻值大，所以，它的灵敏度高。

附图说明如下：

图1为本实用新型的轨道衡用剪力型称重轨的原理图；

图2为本实用新型的轨道衡用剪力型称重轨使用示意图；

图3为本实用新型的轨道衡用剪力型称重轨的应力片安装示意图。

现对照附图，说明本实用新型的最佳实施例。

对照图1，称重轨支承于AB上，支距为1。C、D分别为位于中性层，距支承m处两截面上的点，P为轮重。在P的作用下，A端的支反力Ra为 $\mathrm{Ra}=\frac{1-x}{1}p-----\left(1\right)$ 式中：x为P作用点对A的水平距离。

当轮重P的位置x变化时，在C和D所在截面受到的剪力Qc和Qd亦随之变化。

在C所在截面上

见图1(c)

从式(2)、(3)中可得

当x＜m时，Qc-Qd=0    }    (4)

x＞1-m时，Qc-Qd=0

当m＜x＜1-m时，Qc-Qd=p    (5)从式(4)、(5)可以看出，当被称的轮重位于C、D所在截面之间时，两截面上的剪力合成为一常数，其值为轮重p；而在其它位置(包括A、B支承点之外)，剪力合成为零。

若在C、D处分别设置感受剪力变形的敏感元件，只要车轮在C、D之间的任一位置，敏感元件的输出信号绝对值之和就能表达出轮重的大小。

根据上述原理，本实用新型提供了一种轨道衡用称重轨即剪力型称重轨(1、2)，称重轨(1、2)由枕木(3)支承，悬空段1的距离为600mm至1200mm，电阻应变片(4)距离悬空段1两端的支点距离为m，m值为50～100mm，两称重轨(1、2)各装对称的四组电组应变片(4)，位于钢轨轨腰的中性轴的C、D处，每处设一对45°的双斜应变片，在钢轨的另一侧以相反方向设置双斜应变片。

每根称重轨上的四个电阻应变片连成一惠斯顿电桥，二根轨上电阻应变片构成的惠斯顿电桥并联，供仪器测量。

与弯曲型称重轨相比，主要技术参数比较如下：

技术指标	剪力型	弯曲型
支距	从600mm至1200mm	1625mm
测量段长	从300mm至800mm	356mm
灵敏度	0.4mv/v以上	0.25mv/v左右
非线性	≤0.07%F.S	≤0.1%F.S
滞后	≤0.05%F.S	≤0.05%F.S
重复性	≤0.05%F.S	≤0.05%F.S

总而言之，剪力型称重轨在技术性能上远比弯曲型称重轨为优越。

根据需要，在二根长钢轨上还可以贴多组应变片，构成多个测量单元，以便实现多次轴计量式转向架计量，整车计量等不同的计量要求。

Claims (2)

1、一种轨道衡用的剪力型称重轨，其特征在于，具有两根与铁道相连接的称重轨，称重轨悬空段L的距离为600mm至1200mm，电阻应变片距离悬空段两端交点的距离为m，m值为50～100mm，两根钢轨各装对称的四组电阻应变片，位于钢轨轨腰的中性轴上，为一对45°的双斜应变片，二应变片相交90°。

2、根据权利要求1的轨道衡用剪力型称重轨，其中每根称重轨上的四个电阻应变片连成一惠斯顿电桥，二根轨上电阻应变片构成的惠斯顿电桥并联。

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