铁路横向轮轨力标定装置和系统的制作方法

本申请涉及铁路工程测试技术领域，特别是涉及一种铁路横向轮轨力标定装置和系统。

背景技术：

铁路是交通运输的大动脉，对国民经济的发展起着十分重要的作用。发展高速和重载运输是提高我国铁路运输能力的基本战略对策，能有效缓解铁路运量和运能的矛盾，具有显著的社会经济效益。

但随着列车速度的提高和轴重的增加，车辆和轨道之间的相互作用加剧，对列车的运行安全要求也越来越高，因此，急需提高列车运行安全的保障水平。在铁路车辆运行中，轮轨力的监测对保障列车行车安全具有非常重要的意义。其中，轮轨力包括垂向轮轨力和水平轮轨力，垂向轮轨力是指由于列车自重及轨道不平顺等因素所引起的、车轮在平行于钢轨断面对称轴方向作用到钢轨上的力；横向轮轨力是指由于轮踏面和钢轨顶面之间的蠕滑、摩擦或车轮轮缘和轨头侧面的接触等因素所引起的车轮在垂直于钢轨断面对称轴作用到钢轨上的力。通过横向轮轨力和垂向轮轨力的比值即可计算出脱轨系数，因此，能否准确的对轮轨力进行标定，将直接关系到轮轨力的测试结果，并进一步影响列车脱轨系数、轮重减载率等安全性指标的计算结果，最终影响对列车运行安全性的判断评价。

传统的轮轨力标定通常通过汽车等交通工具将标定设备运输到待测点，然后由工作人员在现场对标定设备进行装配，而且在重复的加压以及卸压过程中需要人员对标定架进行抬扶，以防发生偏移，操作复杂，且存在安全隐患。另外，在隧道、桥梁等铁路环境中，由于汽车无法通行，导致必须由人工搬运标定设备，且传统的轮轨力标定装置零部件多，重量大，增加了施工难度和工作量。

技术实现要素：

本申请实施例中提供了一种铁路横向轮轨力标定装置和系统，以解决现有技术中铁路横向轮轨力标定设备操作复杂，施工难度和工作量较大的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种铁路横向轮轨力标定装置，包括标定架主体，所述标定架主体具有相互垂直的前后方向和左右方向，所述标定架主体为沿所述左右方向延伸的壳体；

所述标定架主体的内部设有一液压泵，所述液压泵包括泵身和顶举头，所述液压泵的两端分别固定连接一连杆，所述连杆的另一端伸出所述标定架主体，连接一挡块，所述挡块的开口形状与轨头相匹配，所述连杆和所述液压泵的轴线位于与所述左右方向平行的同一条直线上；

所述标定架主体的端部的两侧各设一驱动轮组件，所述驱动轮组件包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述前后方向平行，所述驱动电机的输出轴上设有一凸轮齿轮组件，所述凸轮齿轮组件包括凸轮和第一齿轮，所述凸轮的基圆直径与所述第一齿轮的齿根圆直径相等，所述凸轮和所述第一齿轮共轴设置，所述凸轮的外缘与所述第一齿轮的齿根圆在其轴线方向上的投影组成一条闭合曲线，且所述凸轮的外缘与所述第一齿轮的齿根圆在所述闭合曲线的连接处平滑过渡；

所述驱动轮组件还包括与所述凸轮齿轮组件相互配合的滑块齿轮组件，所述滑块齿轮组件包括滑块和第二齿轮，所述标定架主体内设有沿所述左右方向延伸的滑槽，所述滑块嵌设在所述滑槽内部、与所述滑槽滑动连接，所述第二齿轮设置在所述滑块的外侧、与所述滑块转动连接，所述第二齿轮的转轴与所述滑块所在的平面垂直，所述滑块与所述凸轮相匹配，所述第一齿轮和所述第二齿轮相匹配，所述滑块朝向所述标定架主体端部的一侧与所述标定架主体之间还设有复位弹簧；

当所述驱动电机驱动所述凸轮齿轮组件转动时，所述凸轮与所述滑块相切，驱动所述滑块沿所述滑槽滑动；或者，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，驱动所述第二齿轮转动；

所述驱动轮组件还包括一L形支臂，所述L形支臂包括相互垂直的第一支臂和第二支臂，所述第一支臂嵌套在所述第二齿轮的轴孔内、与所述第二齿轮固定连接，所述第二支臂的端部设有驱动轮，所述驱动轮与所述第二支臂转动连接，用于驱动所述标定架主体在钢轨上行走，所述驱动轮包括同轴设置的外轮和内轮，所述外轮的直径小于所述内轮的直径，所述外轮的轮面用于架设在轨头的上表面，所述内轮的外侧面用于卡在轨头的内侧面；

所述标定架主体的端部各设两个激光测距仪，所述两个激光测距仪相对所述挡块对称设置，所述激光测距仪被配置为沿所述左右方向发射激光束；

所述标定架主体上还设有与所述驱动轮相配合的制动装置；

所述标定架主体的上表面的中心还设有水准仪。

优选地，所述第二齿轮的分度圆与所述滑块靠近所述凸轮的一侧相切。

优选地，所述凸轮的曲面上还设有定位面，所述定位面为设于所述凸轮曲面上的平面。

优选地，所述定位面包括第一定位面和第二定位面，所述凸轮齿轮组件的轴线在所述第一定位面上的投影为所述第一定位面的对称轴，所述第二定位面的数量为两个，两个所述第二定位面相对所述第一定位面对称设置。

优选地，所述第一定位面的中心点与所述凸轮的轴线之间的距离为S1，所述第二定位面的中心点与所述凸轮的轴线之间的距离为S2，其中，2mm＜S1-S2＜3mm。

优选地，所述第一支臂与所述第二齿轮通过钩头楔键固定连接。

优选地，所述标定架主体的上表面的两端分别设有一标尺，所述标尺的中心刻度与所述连杆的中心线相对设置。

第二方面，本申请实施例提供了一种铁路横向轮轨力标定系统，包括第一方面所述的标定装置和激光发射器，所述标定装置还包括沿所述前后方向设置在同一条直线上的第一激光接收器、第二激光接收器和第三激光接收器；

所述第一激光接收器的数量为一个，设置在所述标定架主体底部的中心线上，所述第二激光接收器和所述第三激光接收器的数量分别为两个，设置在所述标定架主体两侧的第一支臂上，其中，两个所述第二激光接收器和两个所述第三激光接收器分别相对所述第一激光接收器对称设置，且所述第二激光接收器位于所述第三激光接收器的内侧；

所述激光发射器设置在轨底与待测点相匹配的位置，且所述激光发射器被配置为朝垂直于所述激光接收器的运行线路发射激光束。

由以上技术方案可见，本申请实施例提供的铁路横向轮轨力标定装置可以自主行驶至待测点对钢轨的横向轮轨力进行自动标定，操作简单，使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种铁路横向轮轨力标定装置的立体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种铁路横向轮轨力标定装置的底部结构示意图；

图3为本申请实施例提供的图1中虚线处的局部放大图；

图4为本申请实施例提供的一种驱动轮组件的局部结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种驱动轮组件的局部结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种凸轮齿轮组件的轴向投影示意图；

图7为本申请实施例提供的一种凸轮齿轮组件沿图6中箭头A方向的投影示意图；

图8为本申请实施例提供的一种滑块齿轮组件的轴向投影示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种驱动轮组件的局部结构示意图；

图10A为本申请实施例提供的一种铁路横向轮轨力标定装置的行走状态局部示意图；

图10B为本申请实施例提供的一种铁路横向轮轨力标定装置的顶紧状态局部示意图；

图10C为本申请实施例提供的一种铁路横向轮轨力标定装置的标定状态局部示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种滑块齿轮组件的轴向投影示意图；

图12为本申请实施例提供的另一种铁路横向轮轨力标定装置的局部结构示意图；

图13A-13D为本申请实施例提供的一种铁路横向轮轨力标定装置的分级制动示意图；

图中的符号表示为：1-标定架主体，2-液压泵，201-泵身，202-顶举头，3-连杆，4-挡块，5-驱动轮组件，501-驱动电机，502-凸轮齿轮组件，5021-凸轮，5022-第一齿轮，5023-凸轮的基圆，5024-第一定位面，5025-第二定位面，503-滑块齿轮组件，5031-滑块，5032-第二齿轮，5033-第二齿轮的分度圆，504-滑槽，505-复位弹簧，506-L形支臂，5061-第一支臂，5062-第二支臂，507-驱动轮，5071-内轮，5072-外轮，508-钩头楔键，6-激光测距仪，7-标尺，8-水准仪，9-电源，10-钢轨，1001-轨头，1002-轨腰，1003-轨底，11-激光发射器，1201-第一激光接收器，1202-第二激光接收器，1203-第三激光接收器，X-左右方向，Y-前后方向。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

本申请实施例所涉及的钢轨10为由轨头1001、轨腰1002和轨底1003组成的“工”字形钢轨10，为了描述简洁，在本文中简称钢轨10。

本申请实施例所涉及的铁路横向轮轨力标定装置(以下简称标定装置)应用于由两条平行的钢轨10组成的轨道，本文中涉及到的标定架主体1两侧的钢轨10应当理解为组成轨道的两条平行的钢轨10。

本申请实施例所涉及的附图为了标记简洁，相同的功能单元采用同样的标号进行标记。

图1为本申请实施例提供的一种铁路横向轮轨力标定装置的立体结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种铁路横向轮轨力标定装置的底部结构示意图。如图1并结合图2所示，本申请实施例提供的标定装置包括标定架主体1，为了便于说明在标定架主体1上标记有相互垂直的前后方向Y和左右方向X，所述标定架主体1为沿所述左右方向X延伸的壳体，所述标定装置的其它功能部件均设置在标定架主体1上，使所述标定装置实现相应的功能，所述前后方向Y即所述标定装置的行走方向。

所述标定架主体1的内部沿左右方向X设有一液压泵2，所述液压泵2包括泵身201和顶举头202，所述液压泵2的两端分别固定连接一连杆3，所述连杆3的另一端伸出所述标定架主体1，连接一挡块4，所述连杆3与所述标定架主体1滑动连接。其中，挡块4与连杆3的连接方式本申请不做具体限定，例如可以采用螺纹连接、焊接等，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，其均应当落入本申请的保护范围之内。所述挡块4的开口形状与轨头1001相匹配，所述连杆3和所述液压泵2的轴线位于与所述左右方向X平行的同一条直线上。另外，当所述挡块4抵顶在轨头1001上时，挡块4下部的凸台与轨腰1002之间存在2-3mm的间隙，以确保挡块4的开口内侧面和轨头1001内侧面相贴合。

在实际使用过程中，所述标定装置设置在轨道的两条钢轨10之间，且所述标定装置的左右方向X与钢轨10的延伸方向相互垂直。则当液压泵2加压时，液压泵2伸长，进而带动液压泵2两端的连杆3推动挡块4朝远离标定架主体1的方向移动，使得标定架主体1两侧的挡块4分别抵顶住两侧的轨头1001；当液压泵2卸压时，液压泵2收缩，进而带动液压泵2两端的连杆3拉动挡块4脱离两侧的轨头1001。

当标定架主体1两侧的挡块4分别抵顶住两侧的轨头1001时，为了检测钢轨10的形变状态，在标定架主体1上还设有激光测距仪6。图3为本申请实施例提供的图1中虚线处的局部放大图，如图3所示，在标定架主体1的端部设有激光测距仪6，激光测距仪6被配置为沿左右方向X发射，即当标定装置工作时，激光测距仪6朝垂直于钢轨10延伸的方向发射激光束。由于在进行横向轮轨力标定时，挡块4和钢轨10的接触位置为着力点，即钢轨10发生形变的中心点，因此，在本申请一种优选实施例中，标定架主体1的每一端设置两个激光测距仪6，且每一端的两个激光测距仪6相对挡块4对称设置。其中，每一端激光测距仪6的测距结果取每一端所有激光测距仪6的测距均值，在本申请实施例中标定架主体1的每一端设置两个激光测距仪6，即取两个激光测距仪6的测距均值作为该端的测距结果。当然，本领域技术人员也可以根据实际需求在标定架主体1的每一端设置其它数量的激光测距仪6，如4个、6个或8个等，在不脱离本申请发明构思的前提下，其均应当处于本申请的保护范围之内。

为了达到较好的测试效果，连杆3的中心线应当正对待测点，但在实际工作过程中，连杆3的中心线不易观察，导致连杆3的中心线与待测点不易对正。在本申请实施例中，标定架主体1的上表面的两端分别设有一标尺7，所述标尺7的中心刻度与所述连杆3的中心线相对设置。由于标尺7与连杆3的中心线之间的位置关系是确定的，因此通过标尺7即可确定连杆3的中心线位置，实现对待测点的精确定位。

本申请实施例提供的标定装置需要实现两个主要功能，其一为向标定架主体1两侧的钢轨10施加横向力进而实现横向轮轨力标定；其二为驱动标定装置在钢轨10上自主行走。其中，向标定架主体1两侧的钢轨10施加横向力可以通过液压泵2实现，但是为了使得横向轮轨力标定的准确性，在液压泵2施加横向力时，标定架主体1和钢轨10之间不能受其它部件干扰，也就是说，在液压泵2施加横向力时，驱动标定装置行走的部件必须与钢轨10脱离。为了实现该目的，本申请实施例提供的标定装置在标定架主体1的端部的两侧各设一驱动轮组件5，即在标定架主体1的四个边角处各设一个驱动轮组件5，所述驱动轮组件5包括相互配合的凸轮齿轮组件502、滑块齿轮组件503、L形支臂506和驱动轮507，为了便于本领域的技术人员更好地理解各部件的具体结构和工作原理，以下结合各部件的局部示意图进行详细说明。

图4为本申请实施例提供的一种驱动轮组件的结构示意图，图5为本申请实施例提供的另一种驱动轮组件的结构示意图，如图4并结合图5所示，本申请实施例提供的驱动轮组件5包括驱动电机501，所述驱动电机501固定设置在标定架主体1上，且所述驱动电机501的输出轴与所述前后方向Y平行。所述驱动电机501的输出轴上设有一凸轮齿轮组件502，所述凸轮齿轮组件502包括凸轮5021和第一齿轮5022，所述凸轮5021和所述第一齿轮5022共轴设置。

图6为本申请实施例提供的一种凸轮齿轮组件的轴向投影示意图，如图6所示，所述凸轮5021的基圆5023的直径与所述第一齿轮5022的齿根圆直径相等，所述凸轮5021的外缘与所述第一齿轮5022的齿根圆在其轴线方向上的投影组成一条闭合曲线，且所述凸轮5021的外缘与所述第一齿轮5022的齿根圆在所述闭合曲线的连接处平滑过渡。也就是说，本申请实施例提供的凸轮齿轮组件502，以垂直于其轴向方向的投影来看(如图6所示)，凸轮5021和第一齿轮5022组成一个360°的转动体，其中，凸轮5021和第一齿轮5022各占180°；沿图6中箭头A方向的投影来看(如图7所示)，凸轮5021和第一齿轮5022在其轴线方向上交错设置，即凸轮5021和第一齿轮5022在其轴线方向上的投影不完全重叠，其中可能包括部分重叠、紧密贴合和相互分离三种情况。

其中，如果凸轮5021和第一齿轮5022在垂直于其轴线方向上的投影部分重叠，则在装配凸轮齿轮组件502和滑块齿轮组件503时，需要将凸轮5021的重叠部分与滑块5031在其轴线方向上错开(凸轮5021的重叠部分不与滑块5031相互作用)，将第一齿轮5022的重叠部分与第二齿轮5032在其轴线方向上错开(第一齿轮5022的重叠部分不与第二齿轮5032相互作用)，否则凸轮5021滑块5031的相互作用与第一齿轮5022和第二齿轮5032的啮合会发生冲突。但是采用这种设置方式必然会造成凸轮5021和第一齿轮5022部分结构和材料的浪费，另外，由于凸轮5021和第一齿轮5022仅仅部分位置受力，使得凸轮5021和第一齿轮5022的受力不均匀，进而影响凸轮5021和第一齿轮5022的使用寿命。

如果凸轮5021和第一齿轮5022在垂直于其轴线方向上的投影相互分离，即在垂直于其轴线方向上的投影错开一定的距离，会导致凸轮齿轮组件502的结构不够紧凑，浪费标定架主体1的内部空间。

在本申请一种优选实施例中，采用凸轮5021和第一齿轮5022在垂直于其轴线方向上的投影紧密贴合的设置方式，既可以保证凸轮5021和第一齿轮5022的均匀受力，又可以减小凸轮齿轮组件502的体积，节约标定架主体1的内部空间。

所述驱动轮组件5还包括与所述凸轮齿轮组件502相互配合的滑块齿轮组件503，所述滑块齿轮组件503包括滑块5031和第二齿轮5032，所述标定架主体1内设有沿所述左右方向X延伸的滑槽504，所述滑块5031嵌设在所述滑槽504内部、与所述滑槽504滑动连接，所述第二齿轮5032设置在所述滑块5031的外侧、与所述滑块5031转动连接，所述第二齿轮5032的转轴与所述滑块5031所在的平面垂直，所述滑块5031与所述凸轮5021相匹配，所述第一齿轮5022和所述第二齿轮5032相匹配，所述滑块5031朝向所述标定架主体1端部的一侧与所述标定架主体1之间还设有复位弹簧505。

假如以图4所示的凸轮齿轮组件502和滑块齿轮组件503的位姿为其当前状态，驱动电机501驱动凸轮齿轮组件502顺时针转动，则随着凸轮齿轮组件502的转动，凸轮5021半径(凸轮5021与滑块5031的接触点到凸轮5021的轴线之间的距离)逐渐减小，滑块齿轮组件503在复位弹簧505的作用下逐渐向凸轮齿轮组件502移动，保持凸轮5021和滑块5031的紧密贴合；当凸轮5021旋转到与第一齿轮5022的结合处时，凸轮5021和滑块5031分离，第一齿轮5022和第二齿轮5032开始啮合，第一齿轮5022带动第二齿轮5032转动；当第一齿轮5022带动第二齿轮5032旋转到一定的角度时，驱动电机501驱动凸轮齿轮组件502逆时针转动，则第一齿轮5022带动第二齿轮5032反转，当第一齿轮5022旋转到与凸轮5021的结合处时，第一齿轮5022和第二齿轮5032分离，凸轮5021和滑块5031重新接触，并且随着凸轮5021的转动，凸轮5021半径逐渐变大，凸轮5021推动滑块齿轮组件503压缩复位弹簧505，朝远离凸轮齿轮组件502的方向运动，通过控制驱动电机501的正反转，交替实现第二齿轮5032的转动和滑动。

图8为本申请实施例提供的一种滑块齿轮组件的轴向投影示意图，在图8所示的角度来看，如果第二齿轮5032的边缘伸出滑块5031的边缘的距离过大会导致滑块齿轮组件503的结构不够紧凑，浪费标定架主体1的内部空间；如果第二齿轮5032的边缘伸出滑块5031的边缘的距离过小或者位于滑块5031的边缘的内部，会导致第一齿轮5022和第二齿轮5032不易啮合。在本申请一种优选实施例中，所述第二齿轮5032的分度圆5033与所述滑块5031靠近所述凸轮5021的一侧相切。采用这种结构设计，在保证第一齿轮5022和第二齿轮5032易于啮合的同时，可以使得滑块齿轮组件503更加紧凑，节省标定架主体1的内部空间。

图9为本申请实施例提供的另一种驱动轮组件的局部结构示意图，如图9所示，本申请实施例提供的驱动轮组件5还包括一L形支臂506，所述L形支臂506包括相互垂直的第一支臂5061和第二支臂5062，所述第一支臂5061嵌套在所述第二齿轮5032的轴孔内、与所述第二齿轮5032固定连接。为了限定第二齿轮5032的轴向位移，第一支臂5061和第二齿轮5032可以通过钩头楔键508固定。

所述第二支臂5062的端部设有驱动轮507，所述驱动轮507与所述第二支臂5062转动连接，用于驱动所述标定架主体1在钢轨10上行走，所述驱动轮507包括同轴设置的外轮5072和内轮5071，所述外轮5072的直径小于所述内轮5071的直径，所述外轮5072的轮面用于架设在轨头1001的上表面，所述内轮5071的外侧面用于卡在轨头1001的内侧面。

为了便于本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的标定装置的工作原理，以下结合图10A-10C分别对标定装置的不同工作状态进行说明。为了便于识别其中的细节，在图10A-10C中仅截取了标定装置左侧进行说明，但可以理解的是，标定装置的右侧与左侧对称。

图10A为本申请实施例提供的一种铁路横向轮轨力标定装置的行走状态局部示意图，如图10A所示，在标定装置行走时，凸轮5021与滑块5031相抵触，推动第二齿轮5032带动驱动轮507卡在轨头1001上，使外轮5072的轮面架设在轨头1001的上表面。另外，为了避免驱动轮507和轨头1001卡死，使驱动轮507保持旋转能力，在内轮5071的外侧面和轨头1001的内侧面之间存在间隙L，其中间隙L的大小可以通过旋转凸轮5021进行调整，在本申请一种优选实施例中，间隙L的大小配置为2-3mm。

图10B为本申请实施例提供的一种铁路横向轮轨力标定装置的顶紧状态局部示意图。当标定装置行走到待测点位置，需要将标定装置保持在一个稳定的状态，否则，在后续进行横向轮轨力标定时，容易导致标定架主体1倾斜，进而影响标定的准确性。在本申请实施例中，当标定装置行走到待测点位置后，控制凸轮5021转动，使驱动轮507朝靠近钢轨10的方向移动，直到内轮5071的外侧面和轨头1001的内侧面紧密贴合，即间隙L为0，使标定架主体1处于一个稳定状态。

图10C为本申请实施例提供的一种铁路横向轮轨力标定装置的标定状态局部示意图。当标定装置开始标定时，为了避免因驱动轮507与钢轨10之间的相互作用关系而影响标定结果的准确性，可以通过第一齿轮5022驱动第二齿轮5032转动，带动驱动轮507摆动至钢轨10的上方。在这种状态下，仅有标定架主体1两侧的挡块4与钢轨10接触，不受其它部件的干扰，标定结果更加准确。关于凸轮齿轮组件502的控制过程，在后续实施例中进行详细说明。

由上述对图10A和图10B的分析可知，在标定装置处于行走状态和顶紧状态时，凸轮5021和滑块5031应当处于一个稳定的状态，但是凸轮5021和滑块5031之间的接触为线接触，采用这种接触方式通常不易保持稳定，进而可能会造成驱动轮507和钢轨10之间的位置关系不稳定。

图11为本申请实施例提供的另一种滑块齿轮组件的轴向投影示意图，如图11所示，本申请实施例提供的凸轮5021在其曲面上还设有定位面，该定位面为平面，通过定位面与滑块5031的面接触可以提高标定装置在行走状态或顶紧状态时驱动轮507和钢轨10之间的稳定性，其中，所述定位面包括第一定位面5024和第二定位面5025，所述第一定位面5024在凸轮5021上的位置被配置为当第一定位面5024和滑块5031接触时，驱动轮507和钢轨10处于顶紧状态，优选地，所述凸轮齿轮组件5的轴线在所述第一定位面5024上的投影为所述第一定位面5024的对称轴，且所述第一定位面5024为所述凸轮5021上距离所述凸轮齿轮组件5的轴线最远的平面；所述第二定位面5025在凸轮5021上的位置被配置为当第二定位面5025和滑块5031接触时，驱动轮507与钢轨10存在间隙L，优选地，所述第二定位面5025的数量为两个，两个所述第二定位面5025相对所述第一定位面5024对称设置。

由于在一种优选实施例中，当标定装置处于行走状态时，驱动轮507与钢轨10之间的间隙L为2-3mm，相应地，所述第一定位面5024的中心点与所述凸轮5021的轴线之间的距离为S1，所述第二定位面5025的中心点与所述凸轮5021的轴线之间的距离为S2，其中，2mm＜S1-S2＜3mm。

在本申请一种优选实施例中，在标定架主体1上还设有水准仪8，通过水准仪8可以对标定架主体1的水平度进行检查，便于当标定架主体1处于倾斜状态时，及时对标定架主体1的位姿进行调整，确保标定准确性。

在本申请一种优选实施例中，标定架主体1采用航空铝合金，质量轻，刚度大，强度大。

为了实现对上述标定装置的控制，在本申请一种可选实施例中，该装置还包括一控制器，所述控制器与驱动轮507、驱动电机501、液压泵2以及激光测距仪6电连接，用于向上述部件发送控制指令，并接收激光测距仪6采集的距离数据，标定架主体1的运行速度、运行时间，以及挡块4与钢轨10之间的压强数据。需要指出的是，本申请实施例中的控制器可以与标定架主体1一体设置，也可以与标定架主体1分离设置，当控制器与标定架主体1分离设置时，控制器通过无线与标定架主体1相连。

另外，当本申请实施例提供的标定装置行走到待测点位置时为了使其能够及时停止，在标定架主体1上还设有与驱动轮507相配合的制动装置，所述制动装置可以为驱动轮507提供一定的正压力，在制动装置和驱动轮507之间产生滑动摩擦力，进而使铁路横向轮轨力标定装置减速直至停止。所述标定架主体1上还设有电源9为所述标定装置供电。

为了便于本领域技术人员更好地理解本技术方案，以下结合铁路横向轮轨力标定装置的具体使用过程进行说明。其主要包括以下步骤：

步骤S110：将所述标定装置放置在钢轨10上，向所述驱动电机501发送预行走指令，所述驱动电机501驱动所述凸轮齿轮组件502转动，使得所述凸轮5021推动所述滑块5031朝向所述滑槽504的外侧滑动，进而带动所述驱动轮507朝向钢轨10的方向移动，使所述标定架主体1两端的驱动轮507分别卡设在所述标定架主体1两侧的钢轨10上，且所述内轮5071的外侧面与所述轨头1001的内侧面保持2mm-3mm的空隙，所述滑槽504的外侧是指所述滑槽504远离所述凸轮5021的一侧。

在初始阶段，液压泵2未加压，液压泵2处于收缩状态，此时仅有标定架主体1两侧的4个驱动轮507卡在两侧的钢轨10上，如图10A示出的状态。

步骤S120：向所述驱动轮507发送驱动指令，使所述驱动轮507驱动所述标定装置沿钢轨10的延伸方向行驶，直到到达待测点。

对于铁路隧道、桥梁等公路交通工具(如汽车等)不易到达的区域，可以将本装置设置在隧道或桥梁外部的钢轨10上，通过控制器向驱动轮507发送驱动指令，使所述驱动轮507驱动所述铁路横向轮轨力标定装置沿钢轨10的延伸方向行驶，直至待测点。其中，当铁路横向轮轨力标定装置到达待测点附近时，还可以通过标定架主体1上的标尺7进行精确定位，或通过水平仪对铁路横向轮轨力标定装置的水平度进行检查，以便当其倾斜时，及时进行调整。

步骤S130：向所述驱动电机501发送固定指令，所述驱动电机501驱动所述凸轮齿轮组件502转动，使得所述凸轮5021推动所述滑块5031朝向所述滑槽504的外侧滑动，进而带动所述驱动轮507朝向钢轨10的方向移动，使所述内轮5071的外侧面与所述轨头1001的内侧面紧密贴合。

在上述步骤S120中，当标定装置行走时，内轮5071的外侧面和轨头1001的内侧面之间存在一定的间隙，当标定装置行走到待测点位置后，为了使标定装置固定，便于后续步骤中的标定，向驱动电机501发送固定指令，驱动电机501驱动凸轮5021转动，使使驱动轮507朝靠近钢轨10的方向移动，直到内轮5071的外侧面和轨头1001的内侧面紧密贴合，使标定架主体1处于一个稳定状态，如图10B所示。

在步骤S130中，所述驱动电机501的旋转方向由凸轮5021当前所处的位姿决定，其目的均是推动滑块5031朝向所述滑槽504的外侧滑动。例如，当凸轮5021与滑块5031的接触部分为图11左侧的第二定位面5025时，为了使得所述凸轮5021推动所述滑块5031朝向所述滑槽504的外侧滑动，驱动电机501应该驱动凸轮5021顺时针转动；当凸轮5021与滑块5031的接触部分为图11右侧的第二定位面5025时，为了使得所述凸轮5021推动所述滑块5031朝向所述滑槽504的外侧滑动，驱动电机501应该驱动凸轮5021逆时针转动。为了便于说明，在本申请实施例步骤S130中，以驱动电机501逆时针为例进行说明。

步骤S140：向所述液压泵2发送预加压指令，使所述液压泵2驱动所述标定架主体1两侧的挡块4预顶紧所述标定架主体1两侧的钢轨10。

步骤S150：向所述驱动电机501发送驱动轮507回收指令，所述驱动电机501顺时针转动，进而驱动所述凸轮齿轮组件502顺时针转动，所述滑块5031在复位弹簧505的作用下向所述滑槽504的内侧滑动，直到所述凸轮5021脱离所述滑块5031，所述第一齿轮5022和第二齿轮5032啮合，驱动所述第二齿轮5032转动，进而带动所述驱动轮507摆动至钢轨10的上方。

由于在步骤S140中，挡块4已经预顶紧在钢轨10上，因此可以在此时收回驱动轮507，如图10C所示的状态。

步骤S160：向所述液压泵2发送测试加压指令，使所述挡块4与钢轨10之间施加一定的测试压力f_i，当所述挡块4与钢轨10之间的压强的波动值小于5％，且持续时间超过t时，采集所述挡块4与钢轨10之间的压强p_i，以及激光测距仪6检测到的距离h_i，其中，i＝1。

在一次横向轮轨力的标定过程中可能要测试多次，采集多次测试数据，为了便于说明，将测试压力记为f_i，将挡块4与钢轨10之间的压强记为p_i，将激光测距仪6检测到的距离记为h_i，其中i为测试的次数。则当i＝1时，其表示第一次的测试数据。

步骤S170：向所述驱动电机501发送固定指令，所述驱动电机501逆时针转动，进而驱动所述凸轮齿轮组件502逆时针转动，使得所述第一齿轮5022驱动所述第二齿轮5032转动，带动所述驱动轮507摆动至与钢轨10处于同一水平面上，所述第一齿轮5022和所述第二齿轮5032脱离，所述凸轮5021和所述滑块5031相抵，使得所述凸轮5021推动所述滑块5031朝向所述滑槽504的外侧滑动，进而带动所述驱动轮507朝向钢轨10的方向移动，使所述内轮5071的外侧面与所述轨头1001的内侧面紧密贴合。

由于每次测试完成后液压泵2都要进行卸压，然后才能进行第二次测试。当液压泵2卸压后为了保证标定装置仍然处于稳定状态，需要借助驱动轮507进行辅助固定。

步骤S180：向所述液压泵2发送卸压指令，所述液压泵2的顶举头202和泵身201回收，使得所述挡块4脱离所述标定架主体1两侧的钢轨10。

步骤S190：向所述液压泵2发送预加压指令，使所述液压泵2驱动所述标定架主体1两侧的挡块4预顶紧所述标定架主体1两侧的钢轨10。

步骤S200：向所述驱动电机501发送驱动轮507回收指令，所述驱动电机501顺时针转动，进而驱动所述凸轮齿轮组件502顺时针转动，所述滑块5031在复位弹簧505的作用下向所述滑槽504的内侧滑动，直到所述凸轮5021脱离所述滑块5031，所述第二齿轮5032和第一齿轮5022啮合，驱动所述第一齿轮5022转动，进而带动所述驱动轮507摆动至钢轨10的上方。

步骤S210：向所述液压泵2发送测试加压指令，使所述挡块4与钢轨10之间施加一定的测试压力F_i，当所述挡块4与钢轨10之间的压强的波动值小于5％，且持续时间超过t时，采集所述挡块4与钢轨10之间的压强p_i，以及激光测距仪6检测到的距离h_i，其中，i为发送所述测试加压指令的次数，其中，F_i＞F_i-1。

步骤S220：判断i是否小于n，其中n为预设的测试加压指令的次数，若判断结果为是，返回步骤S170；否则，进入步骤S230。

步骤S230：根据公式f_i＝p_i·s，计算出每次施加测试压力后的横向力f_i，进而得到n次施加测试压力后的数组(f_i，h_i)，根据所述n次施加测试压力后的数组(f_i，h_i)拟合出f和h的关系曲线，实现横向轮轨力的标定，其中s为所述挡块4与钢轨10的接触面积。

采用上述技术方案，使标定装置可以自主行驶至待测点对钢轨10的横向轮轨力进行自动标定，操作简单，使用方便。

相关技术中，通常依靠操作人员的经验控制制动装置制动，使标定装置停在待测点位置，但是，本方式对操作人员的经验要求较高，且通常不能准确地停在待测点位置，当标定装置停止后，通常还要进行多次调整，导致操作繁琐。

针对这种现象，本申请实施例还提供一种铁路横向轮轨力标定系统，包括上述实施例所提供的标定装置和激光发射器11。如图12所示，本申请实施例所提供的标定装置与上述实施例基本相似，其不同之处在于，所述标定装置还包括沿所述前后方向Y设置在同一条直线上的第一激光接收器1201、第二激光接收器1202和第三激光接收器1203；所述第一激光接收器1201的数量为一个，设置在所述标定架主体1底部的中心线上，所述第二激光接收器1202和所述第三激光接收器1203的数量分别为两个，设置在所述标定架主体1两侧的第一支臂5061上，其中，两个所述第二激光接收器1202和两个所述第三激光接收器1203分别相对所述第一激光接收器1201对称设置，且所述第二激光接收器1202位于所述第三激光接收器1203的内侧。

所述激光发射器11设置在轨底1003与待测点相匹配的位置，且所述激光发射器11被配置为朝垂直于所述激光接收器的运行线路发射激光束。当标定装置通过激光发射器11的发射区域时，使激光接收器可以接收到激光束，进而执行相应的动作，以下结合图13A-13D对标定装置的减速过程进行详细说明，具体包括以下步骤。

步骤S310：将所述标定装置放置在钢轨10上，向所述驱动电机501发送预行走指令，所述驱动电机501驱动所述凸轮齿轮组件502转动，使得所述凸轮5021推动所述滑块5031朝向所述滑槽504的外侧滑动，进而带动所述驱动轮507朝向钢轨10的方向移动，使所述标定架主体1两端的驱动轮507分别卡设在所述标定架主体1两侧的钢轨10上，且所述内轮5071的外侧面与所述轨头1001的内侧面保持2mm-3mm的空隙，所述滑槽504的外侧是指所述滑槽504远离所述凸轮5021的一侧。

步骤S320：向所述驱动轮507发送驱动指令，使所述驱动轮507驱动所述标定装置沿钢轨10的延伸方向行驶，如图13A所示。

步骤S330：当第三激光接收器1203接收到激光发射器11发射的激光信号时，如图13B所示，采集当前的时间t₁和所述标定架主体1当前的速度v₁，并向所述制动装置发送第一刹车指令，使所述制动装置向所述驱动轮507提供第一正压力G₁。

在本申请实施例中，施加第一正压力G₁的目的在于为后续计算出第二正压力G₂提供参考数据，所述第一正压力G₁的大小不定，可以是根据经验取得的一个估计值。

当第三激光接收器1203接收到激光信号时，说明标定装置正在接近待测点，此时通过制动装置向驱动轮507提供第一正压力G₁使驱动轮507开始减速。

步骤S340：当第二激光接收器1202接收到激光发射器11发射的激光信号时，如图13C所示，采集当前的时间t₂和所述标定架主体1当前的速度v₂，根据公式：v₁-v₂＝a₁(t₁-t₂)，计算出所述标定装置由第三激光接收器1203到第二激光接收器1202之间的加速度a₁；根据公式ma₁＝μG₁，计算出所述制动装置与所述驱动轮507之间的摩擦系数μ，其中，m为所述标定装置的质量；根据公式2a₂s＝v₃²-v₂²，计算出第二激光接收器1202和第一激光接收器1201之间的加速度a₂，其中，v₃＝0，s为第二激光接收器1202和第一激光接收器1201之间的距离；根据公式ma₂＝μG₂，计算出第二正压力G₂，并向所述制动装置发送第二刹车指令，使所述制动装置向所述驱动轮507提供第二正压力G₂。

按照第二正压力G₂提供的摩擦力大小，使得标定装置到达待测点位置时速度正好降为0，使标定装置准确地停在待测点位置。

步骤S350：当所述第一激光接收器1201接收到激光发射器11发射的激光信号时，如图13D所示，向所述制动装置发送第三刹车指令，使所述制动装置抱死所述驱动轮507。

当第一激光接收器1201接收到激光发射器11发射的激光信号时，说明标定装置已经到达待测点位置，此时通过制动装置抱死驱动轮507，使铁路横向轮轨力标定装置停止。

步骤S360：向所述驱动电机501发送固定指令，所述驱动电机501驱动所述凸轮齿轮组件502转动，使得所述凸轮5021推动所述滑块5031朝向所述滑槽504的外侧滑动，进而带动所述驱动轮507朝向钢轨10的方向移动，使所述内轮5071的外侧面与所述轨头1001的内侧面紧密贴合。

步骤S370：向所述液压泵2发送预加压指令，使所述液压泵2驱动所述标定架主体1两侧的挡块4预顶紧所述标定架主体1两侧的钢轨10。

步骤S380：向所述驱动电机501发送驱动轮507回收指令，所述驱动电机501驱动所述凸轮齿轮组件502转动，所述滑块5031在复位弹簧505的作用下向所述滑槽504的内侧滑动，直到所述凸轮5021脱离所述滑块5031，所述第一齿轮5022和第二齿轮5032啮合，驱动所述第二齿轮5032转动，进而带动所述驱动轮507摆动至钢轨10的上方。

步骤S390：向所述液压泵2发送测试加压指令，使所述挡块4与钢轨10之间施加一定的测试压力f_i，当所述挡块4与钢轨10之间的压强的波动值小于5％，且持续时间超过t时，采集所述挡块4与钢轨10之间的压强p_i，以及激光测距仪6检测到的距离h_i，其中，i＝1。

步骤S400：向所述驱动电机501发送固定指令，所述驱动电机501驱动所述凸轮齿轮组件502转动，使得所述第一齿轮5022驱动所述第二齿轮5032转动，带动所述驱动轮507摆动至与钢轨10处于同一水平面上，所述第一齿轮5022和所述第二齿轮5032脱离，所述凸轮5021和所述滑块5031相抵，使得所述凸轮5021推动所述滑块5031朝向所述滑槽504的外侧滑动，进而带动所述驱动轮507朝向钢轨10的方向移动，使所述内轮5071的外侧面与所述轨头1001的内侧面紧密贴合。

步骤S410：向所述液压泵2发送卸压指令，所述液压泵2的顶举头202和泵身201回收，使得所述挡块4脱离所述标定架主体1两侧的钢轨10。

步骤S420：向所述液压泵2发送预加压指令，使所述液压泵2驱动所述标定架主体1两侧的挡块4预顶紧所述标定架主体1两侧的钢轨10。

步骤S430：向所述驱动电机501发送驱动轮507回收指令，所述驱动电机501驱动所述凸轮齿轮组件502转动，所述滑块5031在复位弹簧505的作用下向所述滑槽504的内侧滑动，直到所述凸轮5021脱离所述滑块5031，所述第一齿轮5022和第二齿轮5032啮合，驱动所述第二齿轮5032转动，进而带动所述驱动轮507摆动至钢轨10的上方。

步骤S440：向所述液压泵2发送测试加压指令，使所述挡块4与钢轨10之间施加一定的测试压力F_i，当所述挡块4与钢轨10之间的压强的波动值小于5％，且持续时间超过t时，采集所述挡块4与钢轨10之间的压强p_i，以及激光测距仪6检测到的距离h_i，其中，i为发送所述测试加压指令的次数，其中，F_i＞F_i-1。

步骤S450：判断i是否小于n，其中n为预设的测试加压指令的次数，若判断结果为是，返回步骤S400；否则，进入步骤S460。

步骤S460：根据公式f_i＝p_i·s，计算出每次施加测试压力后的横向力f_i，进而得到n次施加测试压力后的数组(f_i，h_i)，根据所述n次施加测试压力后的数组(f_i，h_i)拟合出f_i和h_i的关系曲线，实现横向轮轨力的标定，其中s为所述挡块4与钢轨10的接触面积。

采用本申请实施例所提供的方案，对标定装置采用分级制动的方式使其准确地停止在待测点位置。具体为：通过第三激光接收器1203和第二激光接收器1202之间的相关参数计算出制动时的摩擦系数，摩擦系数受多种因素(如钢轨10表面粗糙度、润滑状态等)的影响，在本申请实施例中根据现场的相关数据对摩擦系数进行计算更加准确。当计算出摩擦系数后，根据第二激光接收器1202和第一激光接收器1201之间的相关参数(如速度、激光接收器之间的距离等)计算出制动装置需要施加多大的摩擦力，从而得出所需的正压力使得铁路横向轮轨力标定装置到达待测点位置时的速度正好降为0。

采用传统的制动方式，假如制动力过小，可能使得标定装置到达待测点位置时还具有较大的运行速度，即使此时采取抱死措施，则标定装置依靠自身的惯性仍会向前滑动一定距离；假如制动力过大，可能使得标定装置在到达待测点位置之前就已经停止。因此，采用本申请实施例所提供的制动方式可以确保标定装置停在待测点位置的精确度。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。