一种钢轨支架式剪力传感器的制作方法

本发明涉及铁路运输检测设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种钢轨支架式剪力传感器。

背景技术：

钢轨剪力传感器(以下简称剪力传感器)，主要应用于铁道货车超偏载检测装置和不断轨自动轨道衡。与本发明最相近似的是打孔式剪力传感器，如图1所示，在目前铁道货车超偏载检测装置和不断轨自动轨道衡上，压力传感器与剪力传感器配套使用，如图2所示，通过将压力传感器与剪力传感器输出波形合成后，再进行相关处理。目前铁道货车超偏载检测装置和不断轨自动轨道衡所使用的剪力传感器均需要在钢轨的轨腰部位钻孔和绞孔，通过剪力传感器与安装孔之间的紧配合，利用铁路车辆轮重作用引起安装孔变形，从而挤压剪力传感器，测量出相应位置的剪应力大小。在钢轨上钻孔本身对钢轨就是一种破坏，钻孔的位置、大小、粗糙程度以及钻孔与剪力传感器之间的配合程度都直接影响剪力传感器的测量准确度。铁道货车超偏载检测装置多安装在铁路正线，由人工在铁路正线进行钻孔安装作业，施工危险系数高，安装操作的准确性和规范性要求高，作业难度大，一旦打孔失败，需要更换钢轨，成本高。随着铁路提速、重载等要求的提高，对剪力传感器的安装、更换、计量等提出了更高的要求。

现有技术中，铁道货车超偏载检测装置和不断轨自动轨道衡所应用的剪力传感器，需要将钢轨轨腰打孔后才能进行安装，随着铁路运输的提速及装载量提升，有潜在不安全因素；打孔作业需要在铁道货车超偏载检测装置和不断轨自动轨道衡安装现场进行，打孔需要专业设备，耗时长，作业需要申请专门的天窗点，特别是铁道货车超偏载检测装置多安装于铁路正线，施工危险系数高；另外，打孔的位置、大小、粗糙程度以及孔位与剪力传感器之间的配合程度都直接影响剪力传感器的测量准确度，对安装操作的准确性和规范性要求高，一旦打孔失败，需要更换钢轨，不易操作，工作量大。

因此，如何改变现有技术中，钢轨剪力传感器安装需要在钢轨上打孔导致铁路运输危险系数提高以及安装施工难度大的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种钢轨支架式剪力传感器，以解决上述现有技术存在的问题，省去在钢轨上打孔的操作，保证钢轨的刚度，降低了剪力传感器安装施工难度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种钢轨支架式剪力传感器，包括主支架、副支架和传感器体，所述主支架、所述副支架分别设置于钢轨的两侧，所述主支架与所述副支架可拆卸连接，所述传感器体设置于所述主支架靠近钢轨的一侧，所述主支架设置于钢轨远离铁路轨道的一侧；所述传感器体包括传感器端头、应变梁和传感器贴片，所述传感器端头与所述主支架可拆卸连接，所述应变梁连接两个所述传感器端头，所述传感器贴片设置于所述应变梁上，所述应变梁与钢轨平行设置，所述应变梁受到钢轨作用力变形时，所述传感器贴片能够将钢轨形变转换为电信号。

优选地，所述主支架、所述副支架分别与钢轨底部插接相连。

优选地，所述主支架与所述副支架通过支架安装螺栓相连，所述支架安装螺栓设置于钢轨的底部，所述支架安装螺栓与钢轨之间具有间隙，所述支架安装螺栓处设置防松垫圈。

优选地，所述主支架靠近钢轨的一侧设置安装位，所述安装位的横截面为梯形，所述安装位的开口面积较所述安装位的底面面积大，所述传感器头具有与所述安装位相匹配的斜面。

优选地，所述传感器端头利用传感器体螺栓与所述主支架相连。

优选地，所述传感器体还包括走线孔，所述走线孔贯穿所述应变梁和两个所述传感器端头。

优选地，所述传感器贴片的数量为一个，所述传感器贴片位于所述应变梁的中线上。

优选地，所述传感器贴片的数量为两个，两个所述传感器贴片以所述应变梁的中线为轴线对称设置。

优选地，所述主支架、所述副支架、所述传感器体的数量均为两个，两组所述主支架、所述副支架、所述传感器体设置于两条钢轨的相对的两侧。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的钢轨支架式剪力传感器，包括主支架、副支架和传感器体，主支架、副支架分别设置于钢轨的两侧，主支架与副支架可拆卸连接，传感器体设置于主支架靠近钢轨的一侧，主支架设置于钢轨远离铁路轨道的一侧；传感器体包括传感器端头、应变梁和传感器贴片，传感器端头与主支架可拆卸连接，应变梁连接两个传感器端头，传感器贴片设置于应变梁上，应变梁与钢轨平行设置，应变梁受到钢轨作用力变形时，传感器贴片能够将钢轨形变转换为电信号。使用本发明的钢轨支架式剪力传感器时，将主支架、副支架与钢轨相连，传感器体固定在主支架上，传感器体包括与钢轨平行设置的应变梁，当钢轨受力变形时，钢轨通过主支架使应变梁发生变形，进而通过应变梁上的传感器贴片将钢轨变形转换为电信号。本发明的钢轨支架式剪力传感器，无需在钢轨上打孔，不破坏钢轨结构，保证了钢轨刚度，提高钢轨安全系数；现场无需专用打孔设备，降低了剪力传感器的安装施工难度，减轻了操作人员工作负担。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中打孔式剪力传感器的结构示意图；

图2为现有技术中铁道货车超偏载检测装置的示意图；

图3为本发明的钢轨支架式剪力传感器的安装结构主视示意图；

图4为本发明的钢轨支架式剪力传感器的部分结构的侧视示意图；

图5为本发明的钢轨支架式剪力传感器的其他实施例中的部分结构的侧视示意图；

其中，1为现有技术中打孔式剪力传感器，2为现有技术中压力传感器，3为主支架，4为副支架，5为传感器体，6为传感器端头，7为应变梁，8为传感器贴片，9为支架安装螺栓，10为防松垫圈，11为传感器体螺栓，12为走线孔，13为钢轨。

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。

本发明的目的是提供一种钢轨支架式剪力传感器，以解决上述现有技术存在的问题，省去在钢轨上打孔的操作，保证钢轨的刚度，降低了剪力传感器安装施工难度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

请参考图3-5，其中，图3为本发明的钢轨支架式剪力传感器的安装结构主视示意图，图4为本发明的钢轨支架式剪力传感器的部分结构的侧视示意图，图5为本发明的钢轨支架式剪力传感器的其他实施例中的部分结构的侧视示意图。

本发明提供一种钢轨支架式剪力传感器，包括主支架3、副支架4和传感器体5，主支架3、副支架4分别设置于钢轨13的两侧，主支架3与副支架4可拆卸连接，传感器体5设置于主支架3靠近钢轨13的一侧，主支架3设置于钢轨13远离铁路轨道的一侧；传感器体5包括传感器端头6、应变梁7和传感器贴片8，传感器端头6与主支架3可拆卸连接，应变梁7连接两个传感器端头6，传感器贴片8设置于应变梁7上，应变梁7与钢轨13平行设置，应变梁7受到钢轨13作用力变形时，传感器贴片8能够将钢轨13形变转换为电信号。

使用本发明的钢轨支架式剪力传感器时，将主支架3、副支架4与钢轨13相连，传感器体5固定在主支架3上，传感器体5包括与钢轨13平行设置的应变梁7，当钢轨13受力变形时，钢轨13通过主支架3使应变梁7发生变形，进而通过应变梁7上的传感器贴片8将钢轨13变形转换为电信号。本发明的钢轨支架式剪力传感器，无需在钢轨13上打孔，不破坏钢轨13的结构，保证了钢轨13刚度，提高了铁路轨道安全系数；现场无需配备专用打孔设备，降低了剪力传感器的安装施工难度，减轻了操作人员工作负担。另外，在实际应用中，可以通过适当加长应变梁7的长度，使应变梁7便于捕捉钢轨13微小的弹性变形，从而提高数据采集的准确性。

其中，主支架3、副支架4分别与钢轨13底部插接相连，插接连接方便操作，提高了主支架3、副支架4安装便捷性。

为了进一步提高主支架3、副支架4与钢轨13的连接牢固度，主支架3与副支架4通过支架安装螺栓9相连，支架安装螺栓9穿过主支架3与副支架4相连，避免主支架3、副支架4错位，支架安装螺栓9设置于钢轨13的底部，支架安装螺栓9与钢轨13之间具有间隙，支架安装螺栓9处设置防松垫圈10，进一步提高装置结构稳定性，避免铁路运输车辆行驶造成钢轨13振动，从而影响主支架3、副支架4的连接性能，确保传感器体5能够正常工作。

具体地，主支架3靠近钢轨13的一侧设置安装位，安装位的横截面为梯形，安装位的开口面积较安装位的底面面积大，传感器头具有与安装位相匹配的斜面，主支架3和传感器体5采用楔形的接触面，进一步确保连接稳固性和应力能够顺利传递。

相应地，传感器端头6利用传感器体螺栓11与主支架3相连，方便拆装，便于操作人员更换维修，减轻操作人员劳动负担。

更具体地，传感器体5还包括走线孔12，方便线路布设，避免线路与装置其他部件发生干涉，还能够避免线路外露老化，提高装置安全系数，走线孔12贯穿应变梁7和两个传感器端头6。

还需要强调的是，传感器贴片8的数量为一个时，传感器贴片8位于应变梁7的中线上，可应用于铁道货车超偏载检测和不断轨轨道衡所使用的打孔式剪力传感器。除此之外，还可以设置传感器贴片8的数量为两个，两个传感器贴片8以应变梁7的中线为轴线对称设置，设置两个传感器贴片8时，可单独应用于铁道货车超偏载检测。通过改变传感器贴片8的数量，满足不同的使用需求，提高了装置的灵活适应性。

进一步地，主支架3、副支架4、传感器体5的数量均为两个，两组主支架3、副支架4、传感器体5设置于两条钢轨13的相对的两侧，本发明的钢轨支架式剪力传感器成对使用，便于同时监测同段线路内两条钢轨13的受力情况。

使用本发明的钢轨支架式剪力传感器时，清除钢轨13轨底安装区域的锈迹，保持表面光滑、平整、无毛刺，将防松垫圈10置于支架安装螺栓9的头部，将主支架3置于钢轨13轨底的外侧，副支架4置于钢轨13轨底的内侧，用支架安装螺栓9将主支架3、副支架4进行固定，调紧防松垫圈10，且本发明的钢轨支架式剪力传感器通常成对使用，在已安装钢轨支架式剪力传感器的对侧钢轨13的同一横向位置安装另一钢轨支架式剪力传感器。当钢轨13受力变形时，通过主支架3使应变梁7发生形变，进而通过传感器贴片8将钢轨13形体变化转换为电信号。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。