本發(fā)明涉及鐵軌動態(tài)稱重領(lǐng)域，特別是涉及一種鐵軌超偏載檢測系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)：

1、鐵軌運輸是重要的物流和客運方式，確保鐵軌運輸?shù)陌踩头€(wěn)定對于保障交通運輸系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要；然而，由于不當?shù)难b載或分布不均，貨運車輛可能會出現(xiàn)超偏載情況，即超出設(shè)計范圍或偏離平衡狀態(tài)的載荷分布。超偏載可能導(dǎo)致列車不穩(wěn)定、鐵軌磨損加劇、行駛速度降低以及安全風險的增加。

2、為了解決鐵軌超偏載問題，需要開發(fā)一種高效可靠的鐵軌超偏載檢測裝置；該裝置能夠準確地監(jiān)測和評估貨運車輛的載荷分布情況，及時發(fā)現(xiàn)超偏載情況，并進行相應(yīng)的報警和處理，以確保鐵軌運輸?shù)陌踩驼＿\行。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在于客服現(xiàn)有技術(shù)中的偏載計算無法對列車在不同速度和軌道傾斜狀態(tài)下進行精確計算，通過一種鐵軌超偏載檢測方法和裝置。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種鐵軌超偏載檢測方法；包括：

4、s1、數(shù)據(jù)采集階段；設(shè)置采集區(qū)，將采集區(qū)分成n個測區(qū)；

5、通過壓力傳感器采集各測區(qū)每個車軸兩組車輪對鋼軌的垂直壓力的合力ni，i=1、2、3、4、5···；

6、通過剪力傳感器采集每個測區(qū)鋼軌所受剪力qi，i=1、2、3、4、5、6···，壓力傳感器位于兩組剪力傳感器之間；

7、通過計軸器采集火車通過采集區(qū)的軸數(shù)n，每記一軸，計算出兩個輪的輪重；

8、通過傾角傳感器采集鋼軌的軌枕傾角α；

9、s2、數(shù)據(jù)處理階段；

10、兩組平行鋼軌按照靠近和遠離控制箱的方式定義為近端鋼軌和遠端鋼軌：

11、計算各子測區(qū)總的受力為pi，i=1、2、3、4、5···；其中

12、?，

13、其中，近端鋼軌在各子測區(qū)的總受力為、遠端鋼軌在各子測區(qū)的總受力為；

14、鋼軌引入傾角α，其中，

15、近端鋼軌在各子測區(qū)的輪重為；

16、遠端鋼軌在各子測區(qū)的輪重為；

17、s3、數(shù)據(jù)后處理階段；測得上述壓力、剪力、傾角后將以下邏輯運算：

18、轉(zhuǎn)向架左側(cè)的重量為：

19、；

20、轉(zhuǎn)向架右側(cè)的重量為：

21、；

22、s4、轉(zhuǎn)向架總計算；

23、通過測定貨運車輛對應(yīng)位置車輪的輪重，通過s3計算轉(zhuǎn)向架的重量；

24、前轉(zhuǎn)向架左側(cè)定義為和，右側(cè)定義為和；

25、后轉(zhuǎn)向架左側(cè)定義為和，右側(cè)定義為和；

26、其中，貨運車輛前轉(zhuǎn)向架的重量：

27、；

28、貨運車輛后轉(zhuǎn)向架的重量：

29、；

30、貨運車輛總重為：；

31、s5、偏載率計算；

32、貨運車輛前轉(zhuǎn)向架偏載率：

33、;

34、前轉(zhuǎn)向架的左邊偏載率為：

35、;

36、前轉(zhuǎn)向架的右邊偏載率為：

37、;

38、貨運車輛后轉(zhuǎn)向架偏載率：

39、;

40、后轉(zhuǎn)向架的左邊偏載率為：

41、;

42、后轉(zhuǎn)向架的右邊偏載率為：

43、;

44、貨運車輛整車偏載率：。

45、作為本發(fā)明的進一步改進，通過計軸器測量火車通過速度v；對所述s3引入動載修復(fù)系統(tǒng)數(shù)，系數(shù)根據(jù)軌道不平順度以及列車懸掛的剛度阻尼值仿真得出；

46、其中：

47、當km/h，取0；

48、當km/h，取0.1；

49、轉(zhuǎn)向架左側(cè)的重量為：

50、;

51、轉(zhuǎn)向架右側(cè)的重量為：

52、。

53、作為本發(fā)明的進一步改進，對s3的每個車輪的五次稱重去掉最大值和最小值求平均值；

54、其中，

55、；

56、。

57、一種鐵軌超偏載檢測裝置，包括：

58、數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括地面查詢應(yīng)答器、計軸器、壓力傳感器、剪力傳感器、傾角傳感器；

59、控制單元，所述控制單元包括用于對數(shù)據(jù)進行篩選和邏輯運算：

60、顯示單元，顯示單元包括顯示器和信號燈；

61、其中，地面查詢應(yīng)答器：當貨車到達指定位置時，貨車通過無線射頻激活應(yīng)答器，實現(xiàn)地面-貨車間的數(shù)據(jù)交換，地面查詢應(yīng)答器獲取車輛的車號等信息；

62、計軸器：根據(jù)計軸器測得貨車通過軸數(shù)，計軸器每記一軸，系統(tǒng)將計算出轉(zhuǎn)向架上同一車軸的兩個輪的輪重；

63、壓力傳感器：檢測區(qū)間鋼軌處安裝有壓力傳感器，用于檢測車輪對鋼軌的垂直壓力；

64、剪力傳感器:檢測區(qū)間鋼軌處安裝有剪力傳感器，用于檢測鋼軌所受剪力，壓力傳感器位于兩組剪力傳感器之間；

65、傾角傳感器:檢測鋼軌處安裝有傾角傳感器，用于檢測軌枕的傾角。

66、作為本發(fā)明的進一步改進，所述控制單元包括stm32控制器；tm32控制器采集前述數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理。

67、作為本發(fā)明的進一步改進，控制器的數(shù)據(jù)通過lora模塊進行無線傳輸。

68、作為本發(fā)明的進一步改進，所述剪力傳感器安裝于鋼軌軌腰處，壓力傳感器安裝于鋼軌與軌枕之間。

69、作為本發(fā)明的進一步改進，所述控制器通過ad620檢測各傳感器重量，將重力傳感器的輸出信號連接到ad620的差分輸入端，將ad620的參考電壓引腳連接到參考電壓源，將ad620的電源引腳連接到電源；使用控制單元讀取ad620的輸出信號，通過標定將ad620輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的重量。

70、作為本發(fā)明的進一步改進，所述ad620增益的設(shè)置通過ad620上的增益引腳（rg）或外部電阻來實現(xiàn)。

71、本發(fā)明的有益效果是：

72、1、本發(fā)明提供軌道超偏載系統(tǒng)，旨在通過多傳感器獲取車輛的壓力、剪力等，結(jié)合傾角等多因素，綜合判定車輛重量情況，判斷是否存在左右偏載、前后偏重的情況，避免了受車輛加減速、軌道不平順所帶來的檢測誤差。

73、2、本發(fā)明引入了不同車速情況下，根據(jù)軌道的不平順度，基于時速，引入動載修復(fù)系數(shù)f，進一步提高了偏載數(shù)據(jù)計算的準確性。

74、3、由于超偏載需要測量每個輪重，一側(cè)鋼軌的大測區(qū)被分為若干個子測區(qū)，每個測區(qū)的長度要求只能有一根車軸在計量區(qū)間內(nèi)，這就意味著每個車輪經(jīng)過整個測量區(qū)間會被連續(xù)計量若干次，去掉最大值和最小值，剩下三次數(shù)據(jù)取平均值作為該輪的最后稱量數(shù)據(jù)，提高了超偏載檢測的計量準確性。

75、4、采用數(shù)字濾波方式有效地降低重力傳感器輸出信號中的噪聲和干擾，提高重量測量的準確性。

技術(shù)特征：

1.一種鐵軌超偏載檢測方法；其特征是，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種鐵軌超偏載檢測方法，其特征是：對所述s3引入動載修復(fù)系統(tǒng)數(shù)，系數(shù)根據(jù)軌道不平順度以及列車懸掛的剛度阻尼值仿真得出；

3.如權(quán)利要求1所述的一種鐵軌超偏載檢測方法，其特征是：通過計軸器測量火車通過速度v；對s3的每個車輪的五次稱重去掉最大值和最小值求平均值；

4.如權(quán)利要求1所述的一種鐵軌超偏載檢測裝置，其特征是，包括：

5.如權(quán)利要求4所述的一種鐵軌超偏載檢測裝置，其特征是：所述控制單元包括stm32控制器；tm32控制器采集前述數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理。

6.如權(quán)利要求5所述的一種鐵軌超偏載檢測裝置，其特征是：控制器的數(shù)據(jù)通過lora模塊進行無線傳輸。

7.如權(quán)利要求4所述的一種鐵軌超偏載檢測裝置，其特征是：所述剪力傳感器安裝于鋼軌軌腰處，壓力傳感器安裝于鋼軌與軌枕之間。

8.如權(quán)利要求4所述的一種鐵軌超偏載檢測裝置，其特征是：所述控制器通過ad620檢測各傳感器重量，將重力傳感器的輸出信號連接到ad620的差分輸入端，將ad620的參考電壓引腳連接到參考電壓源，將ad620的電源引腳連接到電源；使用控制單元讀取ad620的輸出信號，通過標定將ad620輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的重量。

9.如權(quán)利要求8所述的一種鐵軌超偏載檢測裝置，其特征是：所述ad620增益的設(shè)置通過ad620上的增益引腳（rg）或外部電阻來實現(xiàn)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鐵軌超偏載檢測方法和裝置，檢測對象為節(jié)重小于100t的標準軌距鐵軌四軸貨車；能對運行中的車輛進行左右偏載、前后偏重自動檢測，并進行數(shù)據(jù)儲存、階段統(tǒng)計、超偏載車輛報警及打印和數(shù)據(jù)實時上傳；包括：壓力傳感器、剪力傳感器、傾角傳感器、STM32控制器、計軸器等，動態(tài)稱重鐵軌貨車的各個輪重，從而計算車輛的總重，判定是否超重。

技術(shù)研發(fā)人員：朱長建,蔣宇,許如俊,王小亮,石冀俊,王為勝,張佑偉
受保護的技術(shù)使用者：江蘇泰力機械科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15