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1、(10)申请公布号 CN 104260753 A (43)申请公布日 2015.01.07 C N 1 0 4 2 6 0 7 5 3 A (21)申请号 201410523121.4 (22)申请日 2014.09.30 B61K 9/08(2006.01) (71)申请人中铁科学技术开发公司 地址 100081 北京市海淀区西直门外大柳树 路2号 (72)发明人柴雪松 冯毅杰 凌烈鹏 李旭伟 金花 李家林 田德柱 李甫永 谭佳丰 于国丞 (74)专利代理机构北京市金栋律师事务所 11425 代理人朱玲 (54) 发明名称 轮轨力综合测试传感器及轨道扣件 (57) 摘要 本发明公开了轮轨力综。
2、合测试传感器，包括， 支撑垫板、垂向力传感器及横向力传感器；支撑 垫板的两侧为弹条固定块，弹条固定块的支撑宽 度与待装配弹条的宽度相应，使弹条装配于弹条 固定块上侧；支撑垫板中部为轨道支撑部，垂向 力传感器固定于铁轨支撑部中；横向力传感器固 定于弹条固定块中。从而解决了现有轮轨力测试 过程中，精度低及适用性差的问题。从而本发明中 的轮轨力综合测试传感器具有测试精度高、稳定 性好、安装简便、与既有扣件安装一致、对轨道结 构的一致性无任何影响等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页。
3、 附图6页 (10)申请公布号 CN 104260753 A CN 104260753 A 1/1页 2 1.轮轨力综合测试传感器，其特征在于，包括，支撑垫板、垂向力传感器及横向力传感 器；所述支撑垫板的两侧为弹条固定块，所述弹条固定块的支撑宽度与待装配弹条的宽度 相应，使所述弹条装配于所述弹条固定块上侧；所述支撑垫板中部为轨道支撑部，所述垂向 力传感器固定于所述铁轨支撑部中；所述横向力传感器固定于所述弹条固定块中。 2.如权利要求1所述的轮轨力综合测试传感器，其特征在于，所述垂向力传感器均匀 设置于所述轨道支撑部的支撑面区域内。 3.如权利要求2所述的轮轨力综合测试传感器，其特征在于，所述轨。
4、道支撑部包括，支 撑底板及上盖板；所述垂向力传感器固定连接于所述支撑底板的内部，所述上盖板与所述 支撑底板的形状相应，覆盖于所述支撑底板的上侧，与所述支撑底板固定连接。 4.如权利要求3所述的轮轨力综合测试传感器，其特征在于，所述支撑底板的顶面设 置多个环形槽，每个环形槽中心均固定一柱形凸台，所述多个垂向力传感器为与所述环形 槽所应的环形垂向力传感器，装配于所述环形槽的内部，所述上盖板开设与所述柱形凸台 相应的圆形凹槽，与所述柱形凸台装配固定。 5.如权利要求4所述的轮轨力综合测试传感器，其特征在于，所述支撑底板的顶面与 所述上盖板的底面根据设定间隙固定连接；在所述设定间隙的区域内填充弹性密封。
5、胶。 6.如权利要求1所述的轮轨力综合测试传感器，其特征在于，所述弹条固定块的内侧 为，弹条固定梁，在所述弹条固定梁的上部开设弹条固定槽，所述弹条固定槽的宽度，与待 装配弹条的中部弹条宽度相应；在所述弹条固定槽内开设垂向弹条固定孔。 7.如权利要求6所述的轮轨力综合测试传感器，其特征在于，所述弹条固定梁的外侧 角为弧形倒角或直线倒角。 8.如权利要求6所述的轮轨力综合测试传感器，其特征在于，所述弹条固定梁与所述 支撑垫板间开设变形缝隙，在该变形缝隙的内部填充弹性密封胶。 9.如权利要求1所述的轮轨力综合测试传感器，其特征在于，还包括，加强梁；所述加 强梁固定连接于所述弹条固定块的外侧底部。 1。
6、0.轨道扣件，其特征在于，包括如权利要求19任一项权利要求的轮轨力综合测试 传感器。 权 利 要 求 书CN 104260753 A 1/4页 3 轮轨力综合测试传感器及轨道扣件 技术领域 0001 本发明涉及轨道的监测及列车运行状态监测技术领域，应用于轨道及列车日常运 行安全监测过程中，尤其涉及轮轨力综合测试传感器及轨道扣件。 背景技术 0002 随着高速铁路技术的不断发展，与之相应的无砟轨道结构在轨道交通领域中也 得到了逐步的推广。为有效监测轨道状态及列车在高速铁路中的运行状态，有必要对车 辆-轨道间的轮轨力进行准确监测。但由于钢轨底面至无砟轨道板表面的净空间狭窄，因 此无法进行有效测量。。
7、针对上述问题，现有技术中普遍采用橡胶测力垫板的方式对垂向的 轮轨力给予检测，但橡胶测力垫板在实施时，需要取代轨下橡胶垫板，从而改变了扣件节点 刚度，因此，不利于保持轨道结构的良好支撑状态；另外，由于其采用橡胶作为主要的支撑 材质，从而无法进行多次的反复使用，多次更换后，降低了检测精度。由此可知，现有的橡胶 测力垫板，施工成本高、检测波动大、精度低、使用寿命短，因此，无法满足长期进行轨道的 监测及列车运行状态监测的需要。 发明内容 0003 针对上述现有技术中的缺陷，本发明解决了现有轮轨力测试过程中，精度低及适 用性差的问题。 0004 本发明提供了轮轨力综合测试传感器，包括，支撑垫板、垂向力传。
8、感器及横向力传 感器；所述支撑垫板的两侧为弹条固定块，所述弹条固定块的支撑宽度与待装配弹条的宽 度相应，使所述弹条装配于所述弹条固定块上侧；所述支撑垫板中部为轨道支撑部，所述垂 向力传感器固定于所述铁轨支撑部中；所述横向力传感器固定于所述弹条固定块中。 0005 在一种优选的实施方式中，所述垂向力传感器均匀设置于所述轨道支撑部的支撑 面区域内。 0006 在一种优选的实施方式中，所述轨道支撑部包括，支撑底板及上盖板；所述垂向力 传感器固定连接于所述支撑底板的内部，所述上盖板与所述支撑底板的形状相应，覆盖于 所述支撑底板的上侧，与所述支撑底板固定连接。 0007 在一种优选的实施方式中，所述支撑。
9、底板的顶面设置多个环形槽，每个环形槽中 心均固定一柱形凸台，所述多个垂向力传感器为与所述环形槽所应的环形垂向力传感器， 装配于所述环形槽的内部，所述上盖板开设与所述柱形凸台相应的圆形凹槽，与所述柱形 凸台装配固定。 0008 在一种优选的实施方式中，所述支撑底板的顶面与所述上盖板的底面根据设定间 隙固定连接；在所述设定间隙的区域内填充弹性密封胶。 0009 在一种优选的实施方式中，所述弹条固定块的内侧为，弹条固定梁，在所述弹条固 定梁的上部开设弹条固定槽，所述弹条固定槽的宽度，与待装配弹条的中部弹条宽度相应； 在所述弹条固定槽内开设垂向弹条固定孔。 说 明 书CN 104260753 A 2/。
10、4页 4 0010 在一种优选的实施方式中，所述弹条固定梁的外侧角为弧形倒角或直线倒角。 0011 在一种优选的实施方式中，所述弹条固定梁与所述支撑垫板间开设变形缝隙，在 该变形缝隙的内部填充弹性密封胶。 0012 在一种优选的实施方式中，还包括，加强梁；所述加强梁固定连接于所述弹条固定 块的外侧底部。 0013 同时，本发明的一种实施方式中，还提供了轨道扣件，包括上述任一项实施方式中 的轮轨力综合测试传感器。 0014 由此可知，本发明的有益效果为：本发明的轮轨力综合测试传感器，其特点是，能 够同时测取无砟轨道WJ-8型扣件节点位置的轮轨垂直力和轮轨横向力，克服了目前无法 测取的困难。具有测。
11、试精度高、稳定性好、安装简便、与既有扣件安装一致、对轨道结构的一 致性无任何影响等优点。特别是，解决了轨道交通领域无砟轨道WJ-8型扣件节点位置轮轨 垂直力和轮轨横向力的测试问题。 附图说 明 0015 图1是本发明的一种实施方式中，轮轨力综合测试传感器的俯视图； 0016 图2是本发明的一种实施方式中，轮轨力综合测试传感器的立体示意图； 0017 图3是本发明的一种实施方式中，轮轨力综合测试传感器进行扣件安装后的立体 示意图； 0018 图4是本发明的一种实施方式中，轮轨力综合测试传感器进行扣件安装后的另一 立体示意图； 0019 图5是本发明的一种实施方式中，轮轨力综合测试传感器进行扣件安。
12、装后的立体 剖视图； 0020 图6是图1中B-B向的剖面示意图； 0021 图7是图1中A-A向的剖面示意图； 0022 图8是本发明的一种实施方式中轮轨力综合测试传感器中垂向力传感器的分布 示意图。 具体实施方式 0023 对于本发明的轮轨力综合测试传感器的特征、效果和所要达到的技术目的有更加 清楚和全面的了解，下面结合说明书附图和具体实施方式做进一步详细说明。 0024 如图17所示，本发明一种实施方式中的轮轨力综合测试传感器主体底部为方 形支撑垫板10，该支撑垫板10的材料可优选为40CrMoNiA或其他硬质不锈钢金属材料。该 支撑垫板10的两侧为弹条固定块20、21。该弹条固定块20。
13、、21的宽度及长度与待装配弹条 30(图中用虚线表示)的装配宽度及长度相应。从而使待装配弹条30可通过弹条螺栓31 压实于弹条固定块20、21的上部。上述支撑垫板10的中部板为轨道支撑部11。该轨道支 撑部11的顶面与待装配钢轨32的底面固定连接，对待装配钢轨32起到支撑作用。如图6 所示，轨道支撑部11分为支撑底板12及方形上盖板13。垂向力传感器401、402、403及404 固定连接于支撑地板11顶部设置的环形槽120中，方形上盖板13与支撑底板11的区域形 状相应，覆盖于支撑底板11的上侧，对支撑底板11中的垂向力传感器401、402、403及404 说 明 书CN 104260753。
14、 A 3/4页 5 进行封装。从而使垂向力传感器401、402、403及404装配于上下双层结构之间，并使轨道 支撑部11的受挤压力方向与垂向力传感器401、402、403及404的检测方向一致，从而对轨 道支撑部11的垂直方向的受力给予检测。如图7所示，弹条固定块20(及21)中开设横向 力传感器安装孔51、52。将横向力传感器501、502、503及504从传感器安装孔51中装入， 其传感数据输出线从传感器安装孔52中引出。其中，垂向力传感器401、402、403及404可 采用压力传感器给予实现，横向力传感器501、502、503及504可采用压力传感器给予实现。 0025 如图45所示。
15、，本发明中的轮轨力综合测试传感器在使用时，可直接代替WJ-8 的扣件安装铁垫板安装于钢轨32的下方，当测试机车从钢轨32上驶过时，钢轨32上承受 向下的测试负载。钢轨32将测试负载一方面，向下传递垂向力P施加在垂向力传感器401、 402、403及404上，另外一方面，将钢轨32轨下所受横向力H，通过轨距挡板传递给弹条固 定块20及21(图中未示出)，从而使安装在弹条固定块20、21中的横向力传感器501、502、 503及504受力。垂向力传感器401、402、403及404及横向力传感器501、502、503及504 通过外接线缆，将垂向力传感器401、402、403及404及横向力传感器。
16、501、502、503及504 的变化量向外传输，从而实现对当前的垂向力及横向力的检测。 0026 为便于对垂向轮轨力进行更为准确的检测，在本发明的一种实施方式中，如图8 所示，垂向力传感器为两侧设置，一侧为第一垂向力传感器401(或403)、第二垂向力传感 器402(或404)；4组垂向力传感器采用片式压力传感器，均匀设置于轨道支撑部11的支撑 面区域内。弹条固定块为两侧弹条固定块，所述横向力传感器为两组，分别固定于两侧弹条 固定块中，在一侧弹条固定块中，设置第一横向力传感器501(或503)、第二横向力传感器 502(或504)。从而使当前的垂向力及横向力的检测更为准确。为对测量精度进行实。
17、时监 测，保证测量的有效性，在本发明的一种实施方式中，还包括，误差比较器，该误差比较器可 采用单片机给予实现，其输入端与一侧横向力传感器501、502(或横向力传感器503、504) 及一侧垂向力传感器401、402的输出端连接，当所述横向力传感器501、502的数值差超过 设定误差时，判断垂向力传感器401、402的数值差是否在设定范围内，若是，则输出误差正 常信息，若否，则输出误差报警信息。从而在判断横向受力误差的同时，加入垂向力受力的 因素进行参考，因此，增加了测量误差判断的有效性。上述方案也可以为，当所述垂向力传 感器401、402的数值差超过设定误差时，判断横向力传感器501、502。
18、的数值差是否在设定 范围内，若是，则输出误差正常信息，若否，则输出误差报警信息。从而可做到完整的相互监 测，有效保证了测量误差的监控。 0027 为使垂向力传感器401、402、403及404在反复使用中，不易产生侧边变形及倾斜， 增大接触垂向力传感器401、402、403及404的受力面积，在本发明的一种实施方式中，如图 6所示，支撑底板11顶部设有4个环槽120，每个环形槽120中心均固定一柱形凸台121， 方形上盖板13下底面开设四个圆形凹槽122，该圆形凹槽122的尺寸、位置与柱形凸台121 的尺寸、位置一致，垂向力传感器401、402、403及404优选为环形垂向力传感器，内孔固定 。
19、于凸台121上，整体放置于4个环槽120内部。从而加强了垂向力传感器401、402、403及 404在使用时的稳定性，从而提高了传感器的测试精度。 0028 如图56所示，为提高垂向力传感器401、402、403及404在检测时的准确性，使 垂向力传感器401、402、403及404可有较好的变形空间，从而，在本发明的一种实施方式 中，支撑底板12的顶面与上盖板13的底面在装配时，留有0.1mm的设定间隙14，为保持较 说 明 书CN 104260753 A 4/4页 6 好的密封性，在设定间隙14的区域内填充弹性密封胶。 0029 为提高横向力的检测的精度，使轮轨力无损的传递到横向力传感器5。
20、01、502、503 及504上，如图25所示，在弹条固定块20的内边21侧的结构为弹条固定梁22结构。在 弹条固定梁22的中部铣出弹条固定槽23。弹条固定槽23的铣切面间距及宽度，与待装配 弹条30的装配间距及弹条宽度相应。为便于弹条组件的整体装配，在弹条固定块20的顶 面开设弹条固定孔24。弹条固定孔24的位置与待装配弹条的螺栓31固定位置相应。进 而，为增强弹条组件对弹条30装配的牢固性，在本发明的一种实施方式中，如图2所示，弹 条固定梁22的外侧角221为弧形倒角或直线倒角。为增强弹条组件的装配强度，在本发明 的一种实施方式中，弹条固定块20的外侧底部增设条形加强梁27。 0030 如。
21、图2、7所示，为提高横向力传感器501、502、503及504在检测时的准确性，使横 向力传感器501、502、503及504可有较好的变形空间，从而，在本发明的一种实施方式中， 弹条固定梁22与支撑垫板10在装配时，留有0.1mm的设定变形缝隙25，为保持较好的密封 性，在设定变形缝隙25的区域内填充弹性密封胶。 0031 同时，本发明的一种实施方式中还提供了一种WJ-8轨道扣件，该扣件的金属垫板 为上述实施方式中的轮轨力综合测试传感器。 0032 以上所述，仅为本发明的具体实施例，但不能以此限定本发明实施的范围，即大凡 依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等同变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的 范围内。 说 明 书CN 104260753 A 1/6页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104260753 A 2/6页 8 图3 说 明 书 附 图CN 104260753 A 3/6页 9 图4 说 明 书 附 图CN 104260753 A 4/6页 10 图5 说 明 书 附 图CN 104260753 A 10 5/6页 11 图6 图7 说 明 书 附 图CN 104260753 A 11 6/6页 12 图8 说 明 书 附 图CN 104260753 A 12 。