[发明专利]一种铁路轨道支承刚度的精确测试装置及方法

权利要求书

1.一种铁路轨道支承刚度的精确测试方法，其特征在于：所述精确测试方法中使用铁路轨道支承刚度的精确测试装置，所述精确测试装置包括轨枕(1)、横梁(9)、千斤顶(10)、压力传感器(11)、激光位移传感器A(12)和激光位移传感器B(13)；

千斤顶(10)的一端通过压力传感器(11)连接轨枕(1)，千斤顶(10)的另一端连接横梁(9)；横梁(9)上依次滑动设有轨夹A(4)、轨夹B(5)、轨夹C(6)和轨夹D(7)；轨夹A(4)、轨夹B(5)、轨夹C(6)和轨夹D(7)均通过螺栓(8)与横梁(9)紧定；轨夹A(4)和轨夹B(5)与轨夹C(6)和轨夹D(7)以千斤顶(10)的中轴线为中心对称分布，轨夹A(4)和轨夹B(5)之间以及轨夹C(6)和轨夹D(7)之间分别形成用于放置钢轨A(2)和钢轨B(3)的放置空间；钢轨A(2)和钢轨B(3)的结构完全相同；测试状态下，激光位移传感器A(12)和激光位移传感器B(13)分别安装在钢轨A(2)和钢轨B(3)上；其特征在于，还包括数据线(14)和数据采集仪(15)；

压力传感器(11)、激光位移传感器A(12)和激光位移传感器B(13)分别通过多根数据线(14)连接数据采集仪(15)；

所述精确测试方法，具体包括以下步骤：

S1、将待测轨枕(1)分别与钢轨A(2)和钢轨B(3)之间的扣件松开；

S2、在横梁(9)上调节轨夹A(4)和轨夹B(5)之间的间距以及轨夹C(6)和轨夹D(7)之间的间距，将钢轨A(2)和钢轨B(3)分别放置在轨夹A(4)和轨夹B(5)之间以及轨夹C(6)和轨夹D(7)之间，再使用螺栓将轨夹A(4)、轨夹B(5)、轨夹C(6)和轨夹D(7)固定在横梁(9)上；

S3、将压力传感器(11)安装在轨枕(1)上，将千斤顶(10)的一端连接横梁(9)，将千斤顶(10)的另一端压紧在压力传感器(11)上；

S4、将激光位移传感器A(12)和激光位移传感器B(13)分别安装在钢轨A(2)和钢轨B(3)上，再通过数据线(14)将压力传感器(11)、激光位移传感器A(12)和激光位移传感器B(13)与数据采集仪(15)连接；

S5、启动千斤顶(10)、压力传感器(11)、激光位移传感器A(12)和激光位移传感器B(13)；驱动千斤顶(10)运行；

当压力传感器(11)检测到的压力为7.5KN时，通过数据采集仪(15)记录轨枕(1)两端的垂向位移：和

当压力传感器(11)检测到的压力为35KN时，通过数据采集仪(15)记录轨枕(1)两端的垂向位移：和

计算轨枕(1)的支承刚度值K；

其中，A₃₅和A_7.5分别为轨枕(1)在35KN及7.5KN垂向力作用下的垂向位移；

2.根据权利要求1所述的铁路轨道支承刚度的精确测试方法，其特征在于，横梁(9)的最小厚度计算方法为：

其中，F为横梁(9)上的作用力；L为横梁(9)的长度；E为横梁(9)的弹性模量；K为枕下支承刚度；I为横梁(9)的横截面惯性矩；

I的计算公式为：

其中，h为横梁(9)的横截面厚度，b为横梁(9)的横截面宽度。

3.根据权利要求1所述的铁路轨道支承刚度的精确测试方法，其特征在于，轨枕(1)是否存在单边翘起的判断方法为：

先计算

其中，A₁₂为在垂向力F作用下，激光位移传感器A(12)测得的垂向位移；A₁₃为在垂向力F作用下，激光位移传感器B(13)测得的垂向位移；

若

成立，则说明轨枕(1)不存在单边翘起；

若

不成立，则说明轨枕(1)存在单边翘起。