專利名稱：非接觸磁柵式無縫線路鋼軌溫度力測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵路鋼軌測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無縫線路技術(shù)是鐵路軌道的重大改革，由于消除了鋼軌接頭，減少了列車對(duì)軌道 的沖擊，從而減少了鐵路部門的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用。無縫線路在推廣過程中也出現(xiàn)了一些問題， 其中比較嚴(yán)重的是夏季的脹軌跑道、冬季斷軌以及在無砟軌道上出現(xiàn)的碎彎，這些問題的 出現(xiàn)都與鋼軌內(nèi)存在巨大的縱向溫度力有關(guān)。由于無縫線路限制了鋼軌的縱向位移，鋼軌
不能自由伸縮，在鋼軌內(nèi)部就產(chǎn)生了巨大內(nèi)力，計(jì)算表明溫度每升高rc，6o鋼軌內(nèi)部將產(chǎn)
生18KN的內(nèi)力。 測試無縫線路溫度力一直以來是工程界的難題。世界各國對(duì)無縫線路縱向力測定 的儀器和方法進(jìn)行了廣泛的研究。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前主要有直接測量鋼軌變形、音響彈性 測量法、導(dǎo)磁率測定法、聲音放射法、巴克豪森法、X射線法、在平面或立面上施加集中力并 測定鋼軌撓度計(jì)算求得縱向力的方法，鋼軌軸應(yīng)力測定器、超聲波應(yīng)力測定儀等。但是真正 能在現(xiàn)場準(zhǔn)確、簡便地測得縱向力真值的理想方法和設(shè)備，到目前為止還沒有找到。這主要 是各種測定方法和儀器很難排除下列因素的影響
(1)鋼軌材質(zhì)方面的影響； (2)因縱向力以外的原因而產(chǎn)生的應(yīng)力(如殘余應(yīng)力)； [OOOS] (3)軌道上的動(dòng)力電流的電磁影響； (4)列車在鋼軌上不間斷運(yùn)行，在鋼軌上長期固定檢測原器件困難。 此外，對(duì)無縫線路脹軌跑道起決定影響的不是某一鋼軌截面上的縱向力值，而是
一定長度范圍內(nèi)的縱向力值，這又給這種檢測裝置的研究帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非接觸磁柵式無縫線路鋼軌溫度力測試裝置。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。 本裝置的基本原理是通過測試無約束狀態(tài)下鋼軌與約束狀態(tài)鋼軌之間的位移差 來計(jì)算鋼軌溫度力。裝置由鋼條[3]、固定螺栓[4]、固定架[5]和非接觸式磁柵位移傳感 器組成，如附圖1所示。通過固定螺栓[4]和固定架[5]將鋼條[3]的一端固定在鋼軌[1] 軌腰，鋼條長3-4m，由與鋼軌同一材質(zhì)的鋼材制作而成，鋼條[3]的另一端為自由端，在自 由端安裝由滑塊[6]和標(biāo)尺[7]兩部分組成的磁柵式位移傳感器，其中滑塊[6]固定在鋼 條[3]的自由端，標(biāo)尺[7]固定在鋼軌[1]軌腰并與滑塊[6]相對(duì)應(yīng)，二者間距小于3mm。
本發(fā)明的測試過程和計(jì)算是 測試裝置安裝好后，在溫度等于無縫線路鎖定軌溫T時(shí)測量固定螺栓[4]與滑塊 [6]的間距L。將裝置在鋼軌[1]未鎖定之前安裝在軌腰上，并定為零位移狀態(tài)。線路鎖定 后開始測試，可以由位移傳感器得到位移S，則鋼軌溫度力由下式計(jì)算
F = EAS/L 其中，E和A分別為鋼軌的彈性模量和截面積。 本發(fā)明所述裝置特別適用于橋上無縫線路鋼軌溫度力的測試。橋上無縫線路鋼軌 受力不同于路基上無縫線路，鋼軌一方面由于軌道的約束在溫度變化時(shí)產(chǎn)生溫度力，另一 方面由于橋梁的位移拉動(dòng)鋼軌產(chǎn)生附加溫度力，這樣鋼軌既有變形又有內(nèi)力，要測試鋼軌 溫度力，必須同時(shí)測量鋼軌的應(yīng)變和溫度變化。本裝置將兩個(gè)量放置在一個(gè)設(shè)備中測試，可 以直接得到鋼軌溫度力。 本發(fā)明所述裝置也可以用于全封閉狀態(tài)高速鐵路鋼軌溫度力的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果1、原理簡單。通過測量一個(gè)量就可以得到溫度力，避免了測 試的誤差累積；2、精度高。磁柵式位移傳感器的測試精度可以達(dá)到20 30iim，可以使溫 度力測試精度達(dá)到IOKN，鎖定軌溫達(dá)到0. 5t:，具有相當(dāng)高的精度；3、耐久性好。非接觸式 磁柵位移傳感器具有耐久性好的特點(diǎn)，可以用于長期監(jiān)測；4、可以用于遠(yuǎn)程監(jiān)測。


附圖1為本發(fā)明所述測試裝置示意圖，l為鋼軌，2為扣件，3為鋼條，4為固定螺 栓，5為固定架，6為滑塊，7為標(biāo)尺。 附圖2為附圖1的橫截面圖，1為鋼軌，2為扣件，3為鋼條。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例。 本實(shí)施例所述裝置由鋼條3、固定螺栓4、固定架5和非接觸式磁柵位移傳感器組 成，如附圖1所示。通過固定螺栓4和固定架5將鋼條3的一端固定在鋼軌1軌腰，鋼條長 3m，由與鋼軌同一材質(zhì)的鋼材制作而成，鋼條[3]的另一端為自由端，在自由端安裝由滑塊 6和標(biāo)尺7兩部分組成的磁柵式位移傳感器，其中滑塊6固定在鋼條3的自由端，標(biāo)尺7固 定在鋼軌1軌腰并與滑塊6相對(duì)應(yīng)，二者間距為2mm。 測試用鋼條制作好之后，在溫度等于無縫線路鎖定軌溫T時(shí)測量固定螺栓4與滑 塊6的間距L。將裝置在鋼軌l未鎖定之前安裝在軌腰上，并定為零位移狀態(tài)。線路鎖定后 開始測試，可以由位移傳感器得到位移S，則鋼軌溫度力F = EAS/L，其中，E和A分別為鋼 軌的彈性模量和截面積。
權(quán)利要求
一種非接觸磁柵式無縫線路鋼軌溫度力測試裝置，其特征是由鋼條[3]、固定螺栓[4]、固定架[5]和非接觸式磁柵位移傳感器組成，通過固定螺栓[4]和固定架[5]將鋼條[3]的一端固定在鋼軌[1]軌腰，鋼條長3-4m，由與鋼軌同一材質(zhì)的鋼材制作而成，鋼條[3]的另一端為自由端，在自由端安裝由滑塊[6]和標(biāo)尺[7]兩部分組成的磁柵式位移傳感器，其中滑塊[6]固定在鋼條[3]的自由端，標(biāo)尺[7]固定在鋼軌[1]軌腰并與滑塊[6]相對(duì)應(yīng)，二者間距小于3mm。
2. 權(quán)利要求1所述裝置的測試方法，其特征是在溫度等于無縫線路鎖定軌溫T時(shí)測量 固定螺栓[4]與滑塊[6]的間距L，將鋼軌[1]未鎖定之前設(shè)定為零位移狀態(tài)，線路鎖定后 開始測試，由位移傳感器得到位移S，則鋼軌溫度力由下式計(jì)算F = EAS/L其中，E和A分別為鋼軌的彈性模量和截面積。
全文摘要
非接觸磁柵式無縫線路鋼軌溫度力測試裝置及測試方法，由鋼條[3]、固定螺栓[4]、固定架[5]和非接觸式磁柵位移傳感器組成，通過固定螺栓[4]和固定架[5]將鋼條[3]的一端固定在鋼軌[1]軌腰，鋼條[3]的另一端為自由端，在自由端安裝由滑塊[6]和標(biāo)尺[7]兩部分組成的磁柵式位移傳感器，其中滑塊[6]固定在鋼條[3]的自由端，標(biāo)尺[7]固定在鋼軌[1]軌腰并與滑塊[6]相對(duì)應(yīng)，二者間距小于3mm；在溫度等于無縫線路鎖定軌溫T時(shí)測量固定螺栓[4]與滑塊[6]的間距L，將鋼軌[1]未鎖定之前設(shè)定為零位移狀態(tài)，線路鎖定后開始測試，由位移傳感器得到位移S，鋼軌溫度力F＝EAS/L；本發(fā)明原理簡單、精度可高達(dá)20～30μm，可使溫度力測試精度達(dá)到10KN，鎖定軌溫達(dá)0.5℃，且耐久性好，還可用于遠(yuǎn)程監(jiān)測。
文檔編號(hào)G01L5/00GK101706336SQ20091018621
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者馮青松, 劉慶杰, 張鵬飛, 雷曉燕 申請(qǐng)人:華東交通大學(xué)