道床刚度测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了道床刚度测试系统，它包括自动加压测试系统、位移测试系统和数据采集系统（25），位移测试系统包括激光发射器模块（12）和PSD位移测试模块，激光发射器模块（12）固定于被测轨枕（3）上，用于接收来自激光发射器模块（12）的光斑的PSD位移测试模块放在距离被测轨枕（3）60～100cm处；数据采集系统（25）对自动加压测试系统发出加压指令，并接收来自自动加压测试系统完成加压指令；对位移测试系统发出测试位移指令，接收位移数据。本实用新型的有益效果是：采用高精度PSD光敏位置传感器精确自动检测垂直位移，自动加压，仪器自动校准，自动数据收集，大大降低了系统误差和操作人员的读数的统计误差。
【专利说明】道床刚度测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种道床刚度测试系统。
【背景技术】
[0002]对于道床支撑刚度的检测是采用液压设备和相应的配套装置完成，将钢轨作为反力支撑点，利用液压千斤顶对混凝土轨枕施加垂向压力，通过安装在千斤顶上的压力表及安装在相邻轨枕上的百分表检测不同压力下轨枕的下沉量，从而计算道床支撑刚度值。
[0003]上述现有技术中的检测方法存在检测速度慢、操作复杂、检测结果误差较大等不足之处。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种自动化程度好、检测结果精确、操作简单的道床刚度测试系统。
[0005]本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:道床刚度测试系统，它包括自动加压测试系统、位移测试系统和数据采集系统，所述的自动加压测试系统包括加压装置、压力传感器、自动加压测试MCU和无线数据通讯模块A，所述的加压装置包括用于夹持钢轨的夹持件和支撑在轨枕上、驱动夹持件向上运动的液压千斤顶，液压千斤顶的进油口通过进油管路连接储油箱，液压千斤顶的出油口通过回油管路连接储油箱，进油管路上设置有电动液压泵，压力传感器设置于电动液压泵的出油口上，压力传感器、电动液压泵的驱动电机均和无线数据通讯模块A均与自动加压测试MCU电连接；
[0006]位移测试系统包括激光发射器模块和PSD位移测试模块,激光发射器模块固定于被测轨枕上，用于接收来自激光发射器模块的光斑的PSD位移测试模块放在距离被测轨枕60cm 到 10cm 处；
[0007]激光发射器模块包括激光发射器壳体和设置于激光发射器壳体内的激光发射MCU、激光发射组件、水泡水平仪A、倾角传感器A及无线数据通讯模块B，激光发射器壳体安放在发射器铝支架上，发射器铝支架紧固在轨枕上，激光发射组件、倾角传感器A及无线数据通讯模块B均与激光发射MCU电连接；
[0008]PSD位移测试模块包括XZ自动可调架、PSD位移测试壳体和设置于PSD位移测试壳体内的PSD位移测试MCU、PSD光敏位置传感器、水泡水平仪B、倾角传感器B及无线数据通讯模块C，PSD光敏位置传感器、倾角传感器B和无线数据通讯模块C均与PSD位移测试MCU电连接；
[0009]数据采集系统包括数据采集MCU、输入按钮、无线数据通讯模块D、显示模块和数据存储模块，输入按钮、无线数据通讯模块D、显示模块和数据存储模块均与数据采集MCU电连接。
[0010]所述的电动液压泵为交流电动液压泵或直流电动液压泵。
[0011]所述的位移测试系统包括两个激光发射器模块和两个PSD位移测试模块，两个激光发射器模块分设在靠近加压装置两侧，两个PSD位移测试模块与两个激光发射器对应设置。
[0012]所述的激光发射器壳体底部有四个可调水平的螺母。
[0013]所述的显示模块为TFT-1XD显示模块，数据存储模块为U盘数据存储模块。
[0014]本实用新型具有以下优点:
[0015]本实用新型采用高精度PSD光敏位置传感器精确自动检测垂直位移，自动加压，仪器自动校准，自动数据收集，大大降低了系统误差和操作人员的读数的统计误差。
[0016]在测试加压过程中，道基受到外力的挤压，不仅在垂直方向产生位移，也可能在水平面发生位移，这时激光光束不在平行于水平面。本实用新型通过设置倾角传感器，弥补了上述情况所会弓I起的测试位移精度误差。
[0017]本实用新型克服以前手动检测加压、百分表安装困难等操作复杂的缺点，消除了由于百分表安装导致的系统误差和人工读数统计误差，解决了现有技术检测结果不准确的技术问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构示意图
[0019]图2为本实用新型的加压装置的立体结构图
[0020]图3为本实用新型的加压装置的主视结构图
[0021]图4为本实用新型的激光发射器模块的立体结构图
[0022]图5为本实用新型的激光发射器模块消除轨枕沿轴线方向旋转引起的误差的原理图
[0023]图6为本实用新型的PSD位移测试模块的结构示意图
[0024]图7为本实用新型的PSD位移测试模块的校准原理图结构示意图
[0025]图8为本实用新型的结构示意图
[0026]图中，1-液压千斤顶，2-支撑反力架，3-轨枕，4-顶板，5-抓手，6_钢轨，7_水平约束带，8-进油管路，9-回油管路，10-压力传感器，11-驱动电机，12-激光发射器模块，13-PSD位移测试模块，14-激光发射器壳体，15-激光发射组件，16-水泡水平仪A，17-倾角传感器A，18-无线数据通讯模块B，19-螺母，20- XZ自动可调架，21- PSD位移测试壳体，22-PSD光敏位置传感器，23-水泡水平仪B，24-倾角传感器B，25-数据采集系统，26-显示模块，27-数据存储模块，28-加压装置，29-无线数据通讯模块C。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，本实用新型的保护范围不局限于以下所述:
[0028]如图1所示，道床刚度测试系统，它包括自动加压测试系统、位移测试系统和数据采集系统25 ;如图2、图3所示，所述的自动加压测试系统包括加压装置28、压力传感器10、自动加压测试MCU和无线数据通讯模块A，所述的加压装置28包括用于夹持钢轨6的夹持件和支撑在轨枕3上、驱动夹持件向上运动的液压千斤顶1，液压千斤顶I的进油口通过进油管路8连接储油箱，液压千斤顶I的出油口通过回油管路9连接储油箱，进油管路8上设置有电动液压泵，电动液压泵与液压千斤顶I之间的进油管路8上装有单向阀，液压千斤顶I的与储油箱之间的回油管路9上装有截止阀，压力传感器10设置于电动液压泵的出油口上。
[0029]该加压装置28的结构可为图2、图3所示，液压千斤顶I通过支撑反力架2支撑在轨枕3上，支撑反力架2横跨铁轨并平放在轨枕3上，夹持件包括顶板4和两个抓手5，两个抓手5均通过转轴安装在顶板4的两侧，两个抓手5竖向穿过支撑反力架2扣住钢轨6，两个抓手5之间通过螺栓安装有水平约束带7，以水平锁住两个抓手5，液压千斤顶I安装在支撑反力架2的顶面中心，液压千斤顶I的上端连接顶板4，液压千斤顶I以支撑反力架2为支撑点，进而由轨枕3支撑，驱动夹持件向上运动。
[0030]压力传感器10、电动液压泵的驱动电机11均和无线数据通讯模块A均与自动加压测试MCU电连接。
[0031 ] 如图8所示，自动加压测试MCU通过无线数据通讯模块A接收数据采集系统25的加压测试指令，自动加压测试MCU通过控制电动液压泵的驱动电机11控制液压千斤顶I施加在轨枕3上的压力，液压传感器实时采集电动液压泵中的压力数据并传输至自动加压测试MCU，在自动加压测试MCU的闭环控制下，控制电动液压泵的驱动电机11，精确向液压千斤顶I升压至设定值，加压完成后自动加压测试MCU将完成加压的指令通过无线数据通讯模块A传递至数据采集系统25。
[0032]所述的电动液压泵为交流电动液压泵或直流电动液压泵。
[0033]如图1、图4、图6所示，位移测试系统包括激光发射器模块12和PSD位移测试模块，激光发射器模块12固定于被测轨枕3上，PSD位移测试模块13放在距离被测轨枕360cm到10cm处，接收来自激光发射器模块12的光斑，具有自动校准功能。位移测试系统包括两个激光发射器模块12和两个PSD位移测试模块，两个激光发射器模块12分设在靠近加压装置28两侧，两个PSD位移测试模块与两个激光发射器对应设置，放在距离被测轨枕360cm到10cm处，接收来自对应的激光发射器模块12的光斑。
[0034]如图4所不,激光发射器模块12包括激光发射器壳体14和设置于激光发射器壳体14内的激光发射M⑶、激光发射组件15、水泡水平仪A16、倾角传感器A17及无线数据通讯模块B18，激光发射器壳体14安放在发射器铝支架上，发射器铝支架紧固在轨枕3上，激光发射器壳体14底部有四个可调水平的螺母19，用于调节激光发射器水平安放在支架之上，激光发射组件15、倾角传感器A17及无线数据通讯模块B18均与激光发射MCU电连接。
[0035]激光发射组件15在激光发射MCU的控制下发射高为90us低为210us方形调制波。如图5所示，倾角传感器A17用于校正由于安装的水平误差及轨枕3受力后沿轴线方向的旋转角度而带来的测量误差。激光发射MCU通过无线数据通讯模块B18接收来自数据收集中心的测试指令，及通过无线数据通讯模块B18将测试结果数据发送至数据收集中心。
[0036]如图6所示，PSD位移测试模块包括XZ自动可调架20、PSD位移测试壳体21和设置于PSD位移测试壳体21内的PSD位移测试MCU、PSD光敏位置传感器22、水泡水平仪B23、倾角传感器B24及无线数据通讯模块C29。
[0037]XZ自动可调架20包括设置有水平导轨的水平板和设置有垂直导轨的垂直板，水平板滑动安装于垂直板的垂直导轨内，PSD位移测试壳体21的后端滑动安装于水平板的水平导轨内，PSD光敏位置传感器22设置于PSD位移测试壳体21的前端面。优选的，还可在水平板上安装驱动PSD位移测试壳体21沿水平导轨滑动的驱动装置A，在垂直板上安装驱动水平板沿垂直导轨滑动的驱动装置B。
[0038]PSD光敏位置传感器22、倾角传感器B24、无线数据通讯模块C29、驱动装置A和驱动装置B均与PSD位移测试MCU电连接。
[0039]XZ自动可调架20被安放在水平位置可调的三角支架上，整个PSD位移测试模块放在距离被测轨枕360cm到10cm处，激光发射的红外光斑落在PSD光敏传感器的视窗内。倾角传感器B24用于校正沿纵向方向安装的不垂直带来的测量误差。
[0040]PSD位移测试模块调试:
[0041]a)在架设好这套设备后，调节水平三角支架高度，使水泡水平仪的气泡位于中心位置；
[0042]b)PSD位移测试MCU通过无线数据通讯模块C29接收到数据收集中心发出的调校指令后，PSD位移测试模块进入自动校准程序，如图7所示:
[0043]沿横向运动，扫描X轴PSD感光面的坐标，找到X轴的中心点即纵向轴线，然后上下扫描即沿纵向轴线运动，寻找PSD的中心点。
[0044]如图1、图8所示，数据采集系统25包括数据采集MCU、输入按钮、无线数据通讯模块D、显示模块26和数据存储模块27，输入按钮、无线数据通讯模块D、显示模块26和数据存储模块27均与数据采集MCU电连接。其是整个测试系统的控制协调中心，具有以下几大功能
[0045]I)对自动加压测试系统发出加压指令，并接收来自自动加压测试系统完成加压指令，
[0046]2)对位移测试系统发出测试位移指令，接收位移数据，
[0047]3)数据储存到U盘功能。
[0048]4显示:把压力，位移,道床的刚度显示到界面
[0049]显示模块26为TFT-1XD显示模块，数据存储模块27为U盘数据存储模块。
[0050]各模块的关系及调试方法
[0051]I)装配好各组件，然后打开个子系统电源。
[0052]2)按下数据采集系统25的调校按钮，数据采集系统25通过无线数据通讯模块D向PSD位移测试模块发出调校指令，PSD位移测试MCU通过无线数据通讯模块C29接收到数据收集中心发出的调校指令后，PSD位移测试模块进入自动校准程序。
[0053]3)自动校准完成，按下数据采集系统25的自动测试按钮。
[0054]4)数据采集系统25向自动加压测试系统发出加压测试指令。
[0055]5)自动加压测试系统将根据数据采集系统25指令完成规定压力数值的加压，并将结果反馈给数据采集系统25。
[0056]6)数据采集系统25收到加压测试系统报告后，在规定的延迟时间后，向位位移测试系统下达位移测试指令。
[0057]7)位移测试系统接收到位移测试指令，激光发射器模块12发射调制脉冲波，并将沿轨枕3偏移的角度反馈给数据采集系统25。
[0058]8) PSD位移测试模块将垂直位移数据及自身系统垂直误差偏角发送到数据采集系统25。
[0059]9)数据采集系统25根据激光发射器模块12的偏角与PSD位移测试模块的位移数据及偏角。计算出轨枕3在垂直方向上的位移上
[0060]10)求出把左右两边的位移的平均值
[0061]11)根据前后两次的压力差与位移数据差值，即可求得道床支承刚度。
【权利要求】
1.道床刚度测试系统，其特征在于:它包括自动加压测试系统、位移测试系统和数据采集系统(25)，所述的自动加压测试系统包括加压装置(28)、压力传感器(10)、自动加压测试MCU和无线数据通讯模块A，所述的加压装置(28)包括用于夹持钢轨(6)的夹持件和支撑在轨枕(3)上、驱动夹持件向上运动的液压千斤顶(1)，液压千斤顶(I)的进油口通过进油管路(8)连接储油箱，液压千斤顶(I)的出油口通过回油管路(9)连接储油箱，进油管路(8)上设置有电动液压泵，压力传感器(10)设置于电动液压泵的出油口上，压力传感器(10)、电动液压泵的驱动电机(11)均和无线数据通讯模块A均与自动加压测试MCU电连接; 位移测试系统包括激光发射器模块(12)和PSD位移测试模块，激光发射器模块(12)固定于被测轨枕(3)上，用于接收来自激光发射器模块(12)的光斑的PSD位移测试模块放在距离被测轨枕(3) 60cm到10cm处； 激光发射器模块(12)包括激光发射器壳体(14)和设置于激光发射器壳体(14)内的激光发射MCU、激光发射组件(15)、水泡水平仪A (16)、倾角传感器A (17)及无线数据通讯模块B (18)，激光发射器壳体(14)安放在发射器铝支架上，发射器铝支架紧固在轨枕(3)上，激光发射组件(15)、倾角传感器A (17)及无线数据通讯模块B (18)均与激光发射MCU电连接； PSD位移测试模块包括XZ自动可调架(20)、PSD位移测试壳体(21)和设置于PSD位移测试壳体(21)内的PSD位移测试MCU、PSD光敏位置传感器(22)、水泡水平仪B (23)、倾角传感器B (24)及无线数据通讯模块C (29)，PSD光敏位置传感器(22)、倾角传感器B (24)和无线数据通讯模块C (29)均与PSD位移测试MCU电连接； 数据采集系统(25)包括数据采集MCU、输入按钮、无线数据通讯模块D、显示模块(26)和数据存储模块(27 )，输入按钮、无线数据通讯模块D、显示模块(26 )和数据存储模块(27 )均与数据采集MCU电连接。
2.根据权利要求1所述的道床刚度测试系统，其特征在于:所述的电动液压泵为交流电动液压泵或直流电动液压泵。
3.根据权利要求1所述的道床刚度测试系统，其特征在于:所述的位移测试系统包括两个激光发射器模块(12)和两个PSD位移测试模块，两个激光发射器模块(12)分设在靠近加压装置(28 )两侧，两个PSD位移测试模块与两个激光发射器对应设置。
4.根据权利要求1所述的道床刚度测试系统，其特征在于:所述的激光发射器壳体(14)底部有四个可调水平的螺母(19)。
5.根据权利要求1所述的道床刚度测试系统，其特征在于:所述的显示模块(26)为TFT-1XD显示模块，数据存储模块(27)为U盘数据存储模块。
【文档编号】G01B11/02GK203949828SQ201420386907
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】陈金灵, 唐炳钢 申请人:成都北斗群星智能科技有限公司