一种铁路轨距尺轨距温差补偿装置及其设计方法与流程

本发明属于测量工具的领域，具体为一种铁路轨距尺轨距温差补偿装置及其设计方法。

背景技术：

目前，所有的铁路轨距尺的活动测头拉杆都是中碳钢制作，由于活动测头拉杆长度短，线膨胀系数较小，因温差产生的线膨胀也比较小，忽略不计，根本不考虑其温差产生的线膨胀对轨距的影响。

目前，铁路轨距尺检定时，以20℃为标准，在检定室室内进行检定，确定轨距尺寸。轨距就是铁路两根钢轨的距离，属于长度测量。铁路轨距尺两个测头就是用来测量轨距的距离。铁路轨距尺是铝合金材料，有效长度是1140mm左右,其线膨胀系数是23.8×10^-6mm/℃；铁路钢轨的轨枕是水泥材料，它们有效长度是1435mm，它们线膨胀系数是11.5×10-6mm/℃。当铁路轨距尺在室外铁路上使用，或在检定室室内检定时，温度偏出20℃时，铁路轨距尺的轨距，就和钢轨的轨距产生温度偏差(简称铁路轨距尺轨距温度偏差，设为△)，影响准确性，(铁路钢轨的轨枕是水泥材料，铁路轨距尺检定器是中碳钢材料，其线膨胀系数接近水泥材料，因二者线膨胀系数相近，所以其温度偏差产生的线膨胀长度近似相等)

根据国家相关规定，对于≦160km/h的铁路，要求所用的铁路轨距尺，对其轨距温度偏差是可以忽略处理，对于≧160km/h动车铁路线路以及高铁铁路线路，要求所用的铁路轨距尺必须对其轨距温度偏差进行自动补偿处置。

目前，≧160km/h铁路上，使用的1级铁路轨距尺和0级铁路轨距尺，其轨距测量都是电子数字显示，其轨距温度偏差的补偿装置，都是通过特别设计的芯片处理器自动进行补偿处理。数显类铁路轨距尺造价特别贵，性能也不稳定，故障多。所以市场上特别需求一种简单便宜铁路轨距尺的轨距温度补偿装置。

国家相关规定，对于≦160km/h的铁路，对其轨距温度偏差是忽略处理，所使用的2级铁路轨距尺，基本上都是使用标尺类装置对轨距的进行测量，简单便宜实用。

标尺类铁路轨距尺，其测量轨距的标尺装置的刻线是固定的，性能稳定，简单实用，但因为不能进行轨距温度偏差补偿处理，在≧160km/h铁路上，目前不可以使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铁路轨距尺轨距温差补偿装置及其设计方法，通过选用特定线膨胀系数的材料制作其拉杆，拉杆长度因温度偏差产生线膨胀正好抵消铁路轨距尺的轨距温度偏差，从而自动进行补偿，标尺类铁路轨距尺和数显类铁路轨距尺都适用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种铁路轨距尺轨距温差补偿装置，包括固定测头、活动测头和拉杆，固定测头固定在铁路轨距尺一端，铁路轨距尺另一端设有槽，活动测头安装在拉杆一端，拉杆活动安装在槽内，铁路轨距尺有效长度为1140㎜，材质为铝合金，拉杆长为280㎜，拉杆利用180㎜长中碳钢和100㎜的尼龙制成。

进一步的，拉杆的线膨胀长度等于铁路轨距尺有效长度的线膨胀长度。

进一步的，拉杆长为330㎜，材质为锌。

进一步的，拉杆上设有标尺，铁路轨距尺上端面设有指示装置，指示装置包括指示线和位于指示线上方的放大镜，标记线与长度刻线配合。

一种铁路轨距尺轨距温差补偿装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：已知线膨胀长度计算公式：长度×线膨胀系数×温差；

步骤2：通过检测得知，铁路轨枕材料、铁路轨枕材料的线膨胀系数和铁路轨枕的长度，并且通过运用线膨胀长度计算公式，计算得知铁路轨枕的线膨胀长度为a；

步骤3：通过检测得知，铁路轨距尺的材料、铁路轨距尺的线膨胀系数和铁路轨距尺的有效长度，并且通过运用线膨胀长度计算公式，计算得知铁路轨距尺的线膨胀长度为b；

步骤4：通过计算得知，铁路轨距尺的线膨胀长度与铁路轨枕的线膨胀长度之差为c；

步骤5：初步确定拉杆的材料、拉杆的材料的线膨胀系数和拉杆的长度，并且通过运用线膨胀长度计算公式，计算得知拉杆的线膨胀长度为d；

步骤6：比较拉杆的线膨胀长度d和铁路轨距尺的线膨胀长度与铁路轨枕的线膨胀长度之差为c的大小，当d＝c，拉杆设计成功，当d≠c不相同，则回到步骤5。

进一步的，拉杆为一种或者多种材料制成，多种材料制成的拉杆中，将每种材料的线膨胀长度叠加即为拉杆线膨胀长度d。

本发明的有益效果是：

制作简单实用，性能稳定，价格便宜，适合推广，标尺类铁路轨距尺本身具有结构简单，耐破坏，使用方便，成本低，准确稳定特点，但是一直不具有铁路轨距尺轨距温度偏差自动补偿功能。标尺类铁路轨距尺采用本发明装置，就能够进行铁路轨距尺轨距温度偏差自动补偿功能，从而具有结构简单，耐破坏，使用方便，成本低特点，准确稳定，非常适合大面积推广到铁路普通线路，动车线路，高铁线路上使用，数显类铁路轨距尺采用本技术方案，其芯片的设计和制作就可以不考虑轨距温度偏差补偿功能，制作就简单多了，价格也能降低，性能也稳定。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明中一种铁路轨距尺轨距温差补偿装置示意图。

图2为本发明中A₃俯视图。

图3为本发明中A-A₁截面图。

图4为本发明设计方法示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如附图所示，一种铁路轨距尺轨距温差补偿装置，包括固定测头1、活动测头2和拉杆3，固定测头1固定在铁路轨距尺7一端，铁路轨距尺7另一端设有槽4，活动测头2安装在拉杆3一端，拉杆3活动安装在槽4内，值得注意的是，铁路轨距尺7长为1140㎜，材质为铝合金，拉杆3长为280㎜，拉杆3利用180㎜长碳钢和100㎜的尼龙制成，或者拉杆3长为330㎜，材质为锌，并且，拉杆3上设有标尺9，标尺9上设有尺寸标记线6，铁路轨距尺7上端面设有指示装置，指示装置包括指示线5和位于指示线上方的放大镜8，标记线5与长度刻线6配合，在使用过程中，固定测头1与铁路轨接触，在温度变化下，铁路轨距尺向活动测头2一端变化长度，活动测头2与另一端的铁路轨7接触，在温度变化下，拉杆3向固定测头一端变化长短。

一种铁路轨距尺轨距温差补偿装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：已知线膨胀长度计算公式：长度×线膨胀系数×温差；

步骤2：通过检测得知，铁路轨枕材料、铁路轨枕材料的线膨胀系数和铁路轨枕的长度，并且通过运用线膨胀长度计算公式，计算得知铁路轨枕的线膨胀长度为a；

步骤3：通过检测得知，铁路轨距尺的材料、铁路轨距尺的线膨胀系数和铁路轨距尺的长度，并且通过运用线膨胀长度计算公式，计算得知铁路轨距尺的线膨胀长度为b；

步骤4：通过计算得知，铁路轨距尺的线膨胀长度与铁路轨枕的线膨胀长度之差为c；

步骤5：初步确定拉杆的材料、拉杆的材料的线膨胀系数和拉杆的长度，并且通过运用线膨胀长度计算公式，计算得知拉杆的线膨胀长度为d，拉杆为一种或者多种材料制成，多种材料制成的拉杆中，将每种材料的线膨胀长度叠加即为拉杆线膨胀长度d；

步骤6：比较拉杆的线膨胀长度d和铁路轨距尺的线膨胀长度与铁路轨枕的线膨胀长度之差为c的大小，当d＝c，拉杆设计成功，当d≠c不相同，则回到步骤5。

实施例一：标尺类铁路轨距尺有效长度1140mm,铁路轨距1435mm,活动测头拉杆280mm,线膨胀系数：铁路轨距尺的铝合金材料23.8×10-6mm,铁路轨枕的水泥材料11.5×10-6mm/℃，活动测头拉杆选用材料线膨胀系数：活动测头拉杆中碳钢材料11.5×10-6mm/℃，长180㎜，活动测头拉杆尼龙材料105×10-6mm/℃，长100㎜，计算如下：

△＝a-a₁

a：1140×23.8×10^-6＝0.027(mm/℃)

a₁:1435:×11.5×10^-6＝0.0165(mm/℃)

△＝0.027-0.0165＝0.011(mm/℃)

△为铁路轨距尺的线膨胀长度与铁路轨枕的线膨胀长度之差c，

活动测头拉杆选用材料：尼龙材料长度选用100mm,中碳钢材料180mm

△₁＝100×105×10^-6+180×11.5×10^-6＝0.0105+0.002＝0.011(mm/℃)

实施例二：标尺类铁路轨距尺1140mm,铁路轨距1435mm,活动测头拉杆280mm,线膨胀系数：铁路轨距尺的铝合金材料23.8×10-6mm/℃,铁路轨枕的水泥材料11.5×10-6mm/℃，活动测头拉杆选用材料线膨胀系数：材料活动测头拉杆锌材料33×10-6mm/℃，长330㎜，计算如下：

△＝a-a₁

a：1140×23.8×10^-6＝0.027(mm/℃)

a₁:1435:×11.5×10^-6＝0.0165(mm/℃)

△＝0.027-0.0165＝0.011(mm/℃)

△为铁路轨距尺的线膨胀长度与铁路轨枕的线膨胀长度之差c，

活动测头拉杆选用材料：锌材料，长度选用330mm

△1＝330×33×10^-6＝0.011(mm/℃)

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定,任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。