[发明专利]一种铁路超偏载系统及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路超偏载检测领域，特别涉及一种铁路超偏载系统及检测方法。

背景技术

铁路超偏载检测系统是一种用于铁路运输系统的计重安全保障设备。现有的铁路超偏载检测系统结合使用了板式传感器和剪力传感器,以板式传感器作为计量计重的主要手段，以剪力传感器作为计轴识别工具与计重辅助手段，完成对运行车辆的超载及偏载的测量。其中，板式传感器和剪力传感器都采用了应变片这一传统的力学敏感元件, 将应变片附着于钢制弹性载体上，再将其安装在铁路上。具体安装时，参照图1所示，图1为一股钢轨的示意图，另一股与该股对称，剪力传感器21固定在钢轨1的轨腰12上，板式传感器22固定在特制钢轨1的轨枕3上，具体的，在钢轨1的中和轴钻孔后，将剪力传感器21安装在孔内，两条相邻的轨枕的间距通常为600mm。在检测过程中，车辆从进入检测区域到离开检测区域时，剪力传感器和板式传感器分别会输出入图2所示的剪力波形和压力波形，将剪力波形和压力波形合成后形成一个长度为1200mm的测量数据平台区段。可以对运行车辆的每一车轴进行计重测量。为了保证对动态运行车辆的测量精度，需要在钢轨上设置多个测量数据平台区段。合成后的信号经过数据处理后，以轴计量或转向架计量方式完成对车皮整车重量及超载、偏载程度的测量与判断。这种测量方式可以达到国家轨道衡计量站的验收标准及在70公里/小时车速以下的实用超偏载测量精度要求。

但是，采用这种测量方式有诸多缺点：首先，需要使用特制轨枕（混凝土枕或钢枕），即，在铁路上安装这种超偏载检测系统时，要用特制轨枕更换普通轨枕，现场施工量很大；其次，采用应变片制成的板式传感器的成本较高；再次，安装剪力传感器时，必须在钢轨轨腰上钻孔，破坏了钢轨的结构强度，降低了钢轨的寿命周期，存在一定的安全隐患，而这是铁路工务部门坚决反对的。

由于这种测量方式存在上述缺点，业界一直在寻找替代这种测量方式的新测量：现有技术之一是仅采用剪力传感器来进行超偏载检测。例如，美国罗杰斯公司提供的超偏载检测系统，其采用应变片制作剪力传感器，将剪力传感器用胶粘接在或焊在15米长的钢轨轨腰上；中国柯力公司也采用应变片来制作弧面剪力传感器，将弧面剪力传感器以一定间距固定在专用钢轨的轨腰上。上述两种方式避免了在钢轨上钻孔的弊端，去掉了特制轨枕和板式传感器组合的施工方式，但是还存在以下弊端，其一，必须在现场更换预先加工组装好的专用钢轨，对现场轨枕间距要求很严，现场施工量仍然很大。其二，传统的传感器抗电磁干扰能力较弱，信号传输距离近，容易受雷击效应击穿。此外，美国罗杰斯公司的胶水特殊，成本高，焊接是满焊对粘接面加工要求高，且胶粘的寿命周期有限；中国柯力公司采用氩弧焊来将弧面剪力传感器焊接在轨腰上，但是施工现场的轨道电路国标中明确表示不允许用强电焊接。

另一现有技术是我公司公开号为CN105444853A的中国发明专利申请，该申请文件公开了一种采用钢轨作为弹性体的光纤检测装置，其包括剪力检测装置和压力检测装置，剪力检测装置通过在钢轨轨腰的两侧分别固定设置光纤敏感元件；压力检测装置通过板式弹性体固定设置光纤敏感元件，并把板式结构安放在钢轨与轨枕之间，通过同时测量钢轨的剪切力和压力来来实现对铁路超偏载的检测。该申请文件采用光纤传感器作为测量元件使测量的数据准确率以及抗电磁干扰能力较强。但是，这一方式仍需要更换特制枕木及板式传感器，施工工程量很大。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种铁路超偏载测量系统，根据感应元件的安装位置和数量，起到对铁路超偏载检测的精度更高。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种铁路超偏载检测系统，包括钢轨，在每两个轨枕间的每一股钢轨轨腰的两侧上都分别设置有两个采样点，每侧的采样点相对于钢轨对称设置，每一采样点上倾斜固定设置有一个光纤敏感元件，且所述采样点设置在钢轨的中和轴上，每股钢轨同侧的两个光纤敏感元件布局呈90°夹角。

通过采用上述技术方案，将光纤敏感元件设置在中和轴的采样点上，使得钢轨在受力变形时，光纤敏感元件的输出为剪力波形，在钢轨同一侧的两个光纤敏感元件呈90°夹角设置，保证在超偏载检测时，两个光纤敏感元件的剪力波形互补，以此形成整个检测过程中可采集的数据范围，保证了检测的精确度，并且每侧的采样点相对于钢轨对称设置，以此克服列车蛇形运行产生的滚摆干扰。

进一步的，所述光纤敏感元件与钢轨中和轴呈40~50°夹角。

通过采用上述技术方案，在夹角为40~50°可采集钢轨受到的剪力。