专利名称：一种铁路车轮扁疤信号采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种信号采集装置，尤其是一种铁路车轮扁疤信号采集装置。
在铁路轨道运输过程中，车轮踏面常常出现局部擦伤、剥离、掉块等缺陷，人们统称之为扁疤。目前，公知的车轮扁疤动态检测装置有采用电信号式检测装置、振动加速度式检测装置、剪应力式检测装置等。
其中，电信号式检测装置的缺点是对列车速度要求苛刻，工作站必须在车站数公里以远的地方，通信线路长，成本高，人员管理很不方便。此外，采用该检测装置需要切断钢轨，将数根长度为1.5米的绝缘钢轨串入运营线路内，在使用中严重影响了行车安全和工务维修。
振动加速度式检测装置受邻轮影响很大，测试精度不高，且不能定量检测扁疤的尺寸，只能定性地把扁疤分为小、中、大三个级别。
剪应力式检测装置需要放大通道太多，设备复杂，成本高，维修工作量大。
本实用新型的目的是要提供一种克服上述缺陷，结构简单，测试准确，设备成本低，维修工作量小，在动态下可定量地检测扁疤大小的铁路车轮扁疤信号采集装置。
本实用新型的目的是这样实现的所述的铁路车轮扁疤信号采集装置包括作为测力传感器的受力元件的钢轨，在钢轨的中性轴上固定有可粘贴或可焊接应变片，所述应变片对称安装在钢轨轨腰两侧形成测区，各测区的应变片联接成惠斯登电桥。
本实用新型提出的一种铁路车轮扁疤信号采集装置电路简单，测试准确，降低了设备的成本，且能定量地检测扁疤的大小。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
图1A是根据本实用新型提出的一种铁路车轮扁疤信号采集装置设置两个测区的结构示意图；图1B是根据本实用新型提出的一种铁路车轮扁疤信号采集装置设置四个测区的结构示意图；图2是根据本实用新型提出的一种铁路车轮扁疤信号采集装置的桥路应变片的主视图3是根据本实用新型提出的一种铁路车轮扁疤信号采集装置的桥路应变片的侧视图；图4是根据本实用新型提出的一种铁路车轮扁疤信号采集装置的电桥电路图；图5是根据本实用新型提出的一种铁路车轮扁疤信号采集装置实测的无扁疤车轮的钢轨应力信号图；图6是根据本实用新型提出的一种铁路车轮扁疤信号采集装置实测的有扁疤车轮的钢轨应力信号图。
以下结合附图及其最佳实施例对本实用新型提出的具体结构做进一步的描述。
如图1至图4所示，本实用新型提出的一种铁路车轮扁疤信号采集装置包括作为测力传感器的受力元件的钢轨1，在钢轨1的中性轴上固定有可粘贴或可焊接应变片2、2’，所述应变片2、2’对称安装在钢轨轨腰两侧形成测区，各测区的应变片2、2’联接成惠斯登电桥。
如图1A所示，在线路的每侧钢轨上各设置两个测区A、B，分别组成两个桥路，每个测区的长度不小于车轮周长的一半，但必须小于1.8米，每个测区内设置12-14个测点，每个测点间距为12±4cm。当车轮周长约为3米时，转向架轴距约为1.8米，所以为了区分同一转向架前后两个车轮的信号，必须避免两个车轮同时落入一个测区的范围内，因此，每个测区的长度必须小于1.8米，但应大于车轮周长的一半，即1.5米，则两个测区长度为3米左右。
如图1B所示，为了提高测试精度，可在每侧钢轨上设置四个测区C、D、E、F，分别组成四个桥路，可明显提高测试信号的幅度，有利于扁疤信号的识别。这样，每个测区的长度为车轮周长的四分之一，每个测区设置6-7个测点，每个测点的间距为12±4cm。
每个测点可采用两个直角应变花型可焊接应变片，用点焊机将它们固定在钢轨轨腰两侧的中性轴上，直角应变花中的一只应变片与中性轴垂直，为工作片，负责采集钢轨所受垂直力的信号，另一只应变片与中性轴平行，为补偿片，起到温度补偿的作用。
图2是以图1B所示的4个测区设置的应变片，若采用2个测区，其中的应变片数量应增加一倍。图2中R1和R7(R1’和R7’)、R2和R8(R2’和R8’)、R3和R9(R3’和R9’)、R4和R10(R4’和R10’)、R5和R11(R5’和R11’)、R6和R12(R6’和R12’)分别为同一直角应变花。其中应变片R1至R6(R1’至R6’)丝栅的方向与钢轨中性轴垂直，称为工作片。车轮辗过测点处的钢轨时，钢轨发生压缩变形，工作片与钢轨一起发生变形，其电阻值相应发生改变，给出与车轮冲击荷载成比例的应变信号。应变片R7至R12(R7’至R12’)丝栅的方向与钢轨中性轴平行，为温度补偿片，当车轮辗过测点处的钢轨时，钢轨中性轴不发生变形，其电阻值不发生改变，但是，当环境温度发生改变时，它将与工作片一起发生变化，减小了电桥的零点漂移，起到了温度补偿的作用。
为了避免车轮偏载引起的测试误差，如图3所示，在钢轨两侧贴片。
当列车通过测试点处的钢轨时，电桥电路输出信号中包含有车轮的准静态垂直力的信号和车轮扁疤的冲击信号，车轮无扁疤时的应力信号如图5所示，车轮有扁疤时的车轮扁疤的冲击信号如图6所示。
对上述信号作放大、模数转换和计算机处理后，即可计算出冲击力的大小和扁疤的尺寸。
当车轮直径为915毫米，周长约为2.88米时，以每只应变片间距为12厘米计，需24个测点，根据具体情况可适当增加或减少测点，为了避免邻轮的影响，把它分别组成2或4个电桥，这样仅用2或4个放大通道即可在整个车轮周长范围内进行扁疤测试。
如需在线路两侧钢轨上都进行扁疤测试，则可将应变片同时设置在两股钢轨上来实现。
所述装置不仅可对机车车轮扁疤进行测试，还可用于对列车超偏载的检测。
权利要求1.一种铁路车轮扁疤信号采集装置，其特征在于该装置包括作为测力传感器的受力元件的钢轨，在钢轨的中性轴上固定有可粘贴或可焊接应变片，所述应变片对称安装在钢轨轨腰两侧形成测区，各测区的应变片联接成惠斯登电桥。
2.根据权利要求1所述的一种铁路车轮扁疤信号采集装置，其特征在于在整个车轮周长的钢轨长度范围内可设置两个或四个测区。
3.根据权利要求1所述的一种铁路车轮扁疤信号采集装置，其特征在于在整个车轮周长的钢轨长度范围内设置两个测区时，每个测区的长度不小于车轮周长的一半，但小于1.8米；当设置四个测区时，每个测区的长度为车轮周长的四分之一。
专利摘要本实用新型提出的铁路车轮扁疤信号采集装置包括:作为测力传感器的受力元件的钢轨,在钢轨的中性轴上固定有可粘贴或可焊接应变片,所述应变片对称安装在钢轨轨腰两侧形成测区,各测区的应变片联接成惠斯登电桥。本实用新型提出的一种铁路车轮扁疤信号采集装置电路简单,降低了设备的成本,且能定量地检测扁疤的大小。
文档编号G01B7/16GK2378258SQ99217058
公开日2000年5月17日 申请日期1999年7月22日 优先权日1999年7月22日
发明者王炎孝, 杨占平 申请人:郑州铁路局郑州科学技术研究所