一种铁道车辆超偏载检测系统的制作方法

本发明涉及压力检测领域，具体是一种铁道车辆超偏载检测系统。

背景技术：

铁路多用于长距离的运输，因其速度快，价格便宜得到了快速的发展。当火车处于超载或偏载的状态下，极易造成交通事故，造成生命和财产的损失。但铁道上车辆的超载、偏载和总重的检测，目前还是采用停车检测的方式，检测方式麻烦且相对落后。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种铁道车辆超偏载检测系统，用来检测货运车辆运行中每节车辆的总重、超重和偏重等参数。

本发明的技术方案为：

一种铁道车辆超偏载检测系统，包括有多个压力传感器，依次连接的放大器、高速A/D转换器、采集存储器和数据处理芯片；所述的多个压力传感器均与放大器连接，多个压力传感器设置于一段枕木上且平均分配于两个钢轨的下方并沿钢轨的中轴线对称；所述的压力传感器包括有矩形的基板，基板相对的前、后端面上均设置有盲孔，且两端面的盲孔同轴相对设置，盲孔内均设置有电阻应变片，所述的基板盲孔所在部分为工字梁结构。

所述的数据处理芯片上连接有打印装置。

所述的基板的下方连接有安装板，基板邻近两端部设置有上下贯通的安装孔，所述的基板相对的前、后端面上均设置有两个盲孔，两个盲孔位于基板两端部安装孔之间，前端面上的两个盲孔与后端面上的两个盲孔一一同轴相对设置，基板四个盲孔所在部分形成两个工字梁结构。

所述的基板的上端面上设置有钢轨定位槽，所述的钢轨架设于钢轨定位槽内且通过压板压紧，钢轨定位螺栓依次穿过压板、钢轨、基板后定位于枕木上。

所述的电阻应变片选用二片半桥型电阻应变片，一个二片半桥型电阻应变片中的二片电阻应变片分别安装于同轴的两个盲孔中，且二个二片半桥型电阻应变片连接组成惠斯登电桥。

所述的压力传感器为八个，每个钢轨的下方设置有四个，且沿钢轨的中轴线对称。

所述的下方设置有压力传感器的钢轨部分与原钢轨为分割结构，即形成断轨。

本发明的优点：

本发明通过在枕木与钢轨间安装多个压力传感器，分别采集火车车轮经过不同位置时的重量，并通过转换分析处理得到铁道车辆是否超载或偏载的结果，检测精度高，检测结果准确。本发明能够对运行速度15km/h以下的货物车辆进行超偏载检测，整体测量精度0.9％。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明压力传感器的安装主视图。

图3是本发明压力传感器的安装俯视图。

图4是本发明压力传感器的主视图。

图5是本发明压力传感器的俯视图。

图6是本发明压力传感器的受力图。

图7是本发明工字梁结构的结构示意图。

图8是本发明电阻应变片的安装结构图。

图9是本发明惠斯登电桥的结构示意图。

图10是本发明压力传感器采集到的信号模拟图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1-图3，一种铁道车辆超偏载检测系统，包括有八个压力传感器01，依次连接的放大器02、高速A/D转换器03、采集存储器04、数据处理芯片05和打印装置06；八个压力传感器01均与放大器02连接，多个压力传感器01设置于一段枕木07上且平均分配于两个钢轨08的下方并沿钢轨08的中轴线对称，下方设置有压力传感器01的钢轨08部分与原钢轨为分割结构，即形成断轨；八个压力传感器01的采集信号发送给放大器02进行信号放大处理，然后由高速A/D转换器03进行模数准换，采集存储器04进行采集存储，数据处理芯片05进行数据分析处理，得到最终检测结构，并发送给打印装置06进行打印输出。

见图4-图6，压力传感器01包括有矩形的基板11，基板11的下方连接有安装板12，基板相对的前、后端面上均设置有两个盲孔13，基板11邻近两端部设置有上下贯通的安装孔14，两个盲孔13位于基板11两端部安装孔14之间，前端面上的两个盲孔12与后端面上的两个盲孔12一一同轴相对设置，基板11四个盲孔所在部分形成两个工字梁结构(见图7)，盲孔内均设置有电阻应变片15(见图8)，电阻应变片选用二片半桥型电阻应变，一个二片半桥型电阻应变片中的二片电阻应变片(R1和R3)或(R2和R4)分别安装于同轴的两个盲孔12中，且二个二片半桥型电阻应变片连接组成惠斯登电桥(见图9)。

其中，基板11的上端面上设置有钢轨定位槽16，钢轨08架设于钢轨定位槽16内且通过压板09压紧，钢轨定位螺栓依次穿过压板09、钢轨08、基板11和安装板12后定位于枕木07上(见图2)。

见图6，压力传感器将支撑压力F的剪力分解为左、右各半边，分别形成一组F的剪力。

见图7-图9，剪力在弹性体敏感区(盲孔12处)的基板11上产生剪应力，贴在基板11上的应变计可以转换成电阻的改变，再由惠斯登电桥电路变换出电压毫伏信号。

“工字梁”腹板应变计算：

根据材料力学，茹拉夫斯基公式，切应力可表达为：

其中，S—静矩，Jy—惯性矩，Q—剪力；

正应变为：

腹板根部：

腹板中心：

平均应变：

电桥输出：

强度核算：

对合金钢而言：[σ]＝200—250MPa

[τ]＝150—187.5MPa；

工字梁上

根部弯曲应力：

弹性体上

根部弯曲应力：

过载保护：

中心挠度

得

说明当传感器承载超16.6t后，安装板会起到保护作用。

当车厢前部第一个轮子刚压触到测量区域(断轨08)时，八个压力传感器01感测到一个约1/4的前轴重量，当前部第二个轮子(轮距1.85米)接触到测量区域(断轨08时，八个压力传感器感受到约1/2的前轴重量，当前部第一个轮子离开接触到测量区域(断轨)时，八个压力传感器感测又下降到约1/4的前轴重量。压力传感器采集到的信号模拟如图10所示。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。