動(dòng)態(tài)軌道衡發(fā)展現狀介紹：

本文在介紹不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡結構和原理的基礎上，說(shuō)明該設備的技術(shù)特點(diǎn)和尚存的問(wèn)題1概述進(jìn)入90年代以后，在軌道衡稱(chēng)重領(lǐng)域出現了*種新型的動(dòng)態(tài)軌道稱(chēng)重設備。與有基坑整體道床、稱(chēng)重臺面并使用壓式稱(chēng)重傳感器的傳統動(dòng)態(tài)軌道衡相比，這種新型的動(dòng)態(tài)軌道稱(chēng)重設備省去了基坑、整體道床、甚至承重梁，稱(chēng)重軌和引軌的聯(lián)接部分遠離稱(chēng)量區，因此，稱(chēng)之為不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡2原理及特點(diǎn)21原理由于不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡大部分沒(méi)有穩固的基坑和牢固的限位裝置，為保證鐵路的行車(chē)安全，稱(chēng)重軌和引軌不能截然斷開(kāi)，*般采用魚(yú)尾板聯(lián)接或現場(chǎng)焊接兩種方式聯(lián)接稱(chēng)重軌和引軌。稱(chēng)量區與鋼軌聯(lián)接處具有*定的距離，減小了軌縫引起車(chē)輛振動(dòng)造成的稱(chēng)量誤差。如果在兩相鄰軌枕和鋼軌間各放置*個(gè)壓式稱(chēng)重傳感器，當載荷在鋼軌上移動(dòng)時(shí)，稱(chēng)重傳感器的輸出信號如*示幼鈧汴力傳-s稱(chēng)重傳感器的輸出信號與傳統動(dòng)態(tài)軌道衡稱(chēng)重傳感器的輸出信號相比，失去明顯的上升沿和下降沿，稱(chēng)重軟件無(wú)法利用稱(chēng)重傳感器輸出信號的上升沿和下降沿進(jìn)行車(chē)輛判別。由于鐵路貨車(chē)輪對的特點(diǎn)在稱(chēng)量區和鄰區同時(shí)有載荷存在時(shí)，鄰區的載荷也會(huì )影響稱(chēng)量區的稱(chēng)量結果2剪切力測量技術(shù)根據材料力學(xué)的原理，當鋼軌加載發(fā)生彎曲變形時(shí)，鋼軌中性層以上的部分受到壓力，中性層以下的部分受到拉力，在中性層上既不受壓又不受拉，在與中性層呈4的方向上*受到的剪切力大在鋼軌中性層的位置上沿4方向粘貼應變片并組成橋路，構成剪力傳感器在兩軌枕支撐鋼軌的內端中性層位置各粘貼*組應變片，當載荷在鋼軌上移動(dòng)時(shí)，每*組應變片的輸出信號及合成信號如由可以看出，兩剪力傳感器的合成信號具有陡峭的上升沿和下降沿，在稱(chēng)量區外的鋼軌即使受到載荷的作用也不會(huì )影響兩剪力傳感器的合成信軌道衡計量號，因此，可以說(shuō)剪切力測量技術(shù)較為圓滿(mǎn)的解決了上面提到的兩個(gè)問(wèn)題23Sneed橋測量技術(shù)與剪切力測量技術(shù)相類(lèi)似，Sneed橋測量技術(shù)的提出也是為了解決上升沿和下降沿問(wèn)題，并消除鄰區載荷的影響Sneed橋測量技術(shù)是在兩軌枕支撐鋼軌的內端軌底各粘貼*組應變片，當載荷在鋼軌上移動(dòng)時(shí)，橋路的輸出信號如24特點(diǎn)由于不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡省去了基坑和兩端的整體道床，大大降低了價(jià)格昂貴的土建費用，軌下結構的改變明顯縮短了動(dòng)態(tài)軌道衡施工和安裝需要封閉線(xiàn)路的時(shí)間，為*些需要安裝動(dòng)態(tài)軌道衡又不能長(cháng)期封閉線(xiàn)路的用戶(hù)提供了選擇的機會(huì )。此外，稱(chēng)重軌和引軌的軌縫遠離稱(chēng)量區也減小了車(chē)輛振動(dòng)大量的測試結果表明，與傳統動(dòng)態(tài)軌道衡相比，不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡傳感器輸出信號波形中車(chē)輛振動(dòng)的成分顯著(zhù)減小，這對提*動(dòng)態(tài)軌道衡的稱(chēng)量*度是十分有利的。
3分類(lèi)根據測量原理的不同，不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡可以分為軌底貼片Sneed橋測量軌腰剪切力測量和軌底壓力與軌腰剪切力復合測量三種主要方式Sneed橋的測量原理是基于在鋼軌的上部加載后軌底產(chǎn)生拉伸變形，因此，應變片必須粘貼在軌底。如*示，應變片1與應變片2之間，應變片3與應變片4之間存在*定的間隔，當載荷通過(guò)這兩個(gè)區間時(shí)，輸出波形為*條向上的斜線(xiàn)和*條向下的斜線(xiàn)若以時(shí)間作為橫座標，斜線(xiàn)斜率與載荷通過(guò)該區間的速度成正比因此，當車(chē)輛以低速通過(guò)稱(chēng)重軌時(shí)，將無(wú)法得到相對陡峭的上升沿和下降沿目前使用的Sneed橋稱(chēng)重軌還存在支點(diǎn)距過(guò)長(cháng)和稱(chēng)量區過(guò)短的問(wèn)題，稱(chēng)量速度范圍將受到限制由于支點(diǎn)距過(guò)長(cháng)，鋼軌的變形較大，作為分次稱(chēng)量的軸稱(chēng)量和轉向架稱(chēng)量動(dòng)態(tài)軌道衡，重量轉移的影響造成衡器的非線(xiàn)性誤差較大，必須予以考慮。此外，過(guò)長(cháng)的支點(diǎn)距超出了鐵路工務(wù)部門(mén)的要求，對行車(chē)安全構成威脅。
3.2軌腰剪切力測量軌腰剪切力測量技術(shù)的研究與應用在*起步較早，目前已有圓錐型剪力傳感器產(chǎn)品根據的波形可以看出，稱(chēng)重軌輸出波形中的上升沿和下降沿基本不受車(chē)輛速度的影響但是，軌腰剪切力測量同樣存在稱(chēng)量區過(guò)短的問(wèn)題為達到測量剪力的目的，通常采用以下幾種方式（1）在稱(chēng)重軌中性層的相應位置加工錐形孔，然后裝入成品圓錐型剪力傳感器，采用這種方式的優(yōu)點(diǎn)是傳感器的各種補償可以在工廠(chǎng)內進(jìn)行，有利于控制產(chǎn)品質(zhì)量，在傳感器出現故障時(shí)易于更換單只傳感器，而無(wú)需更換整根稱(chēng)重軌錐形孔的加工質(zhì)量和安裝角度以及預緊力的控制都將直接影響稱(chēng)重軌的性能指標。
（2）與圓錐型剪力傳感器類(lèi)似，將應變片粘貼在*塊薄鋼片上，固化后在現場(chǎng)用點(diǎn)焊的方式焊接在稱(chēng)重軌的相應位置粘貼應變片的薄鋼片不具備測試和補償的條件，只能靠工藝保證相關(guān)的技術(shù)指標。
稱(chēng)重軌的性能指標還將受到焊接工藝的影響。
（3）直接在稱(chēng)重軌的相應位置粘貼應變片。由于鐵路工務(wù)部門(mén)對鋼軌的短長(cháng)度有*定的要求，采用這種方法制造的稱(chēng)重軌在進(jìn)行固化測試和補償等工作時(shí)具有*定的難度。*些不具備條件的往往簡(jiǎn)化了必要的工藝流程，造成不少稱(chēng)重軌的質(zhì)量低劣，無(wú)法通過(guò)檢定3.3復合方式為克服前兩種測量方稱(chēng)量區過(guò)短的缺點(diǎn)，*還出現了幾種將剪力傳感器和壓力傳感器復合使用的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡中。在采用復合方式的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡，剪力傳感器的主要作用是得到陡峭的上升沿和下降沿，壓力傳感器則擔負著(zhù)主要的稱(chēng)重任務(wù)，起到了延長(cháng)稱(chēng)量區的作甩采用復合方式不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡的稱(chēng)量區長(cháng)度明顯增加，已接近軌道衡計量傳統動(dòng)態(tài)軌道衡稱(chēng)量區的長(cháng)度由于壓力傳感器的性能指標容易得到保證，剪力傳感器的輸出信號在復合信號中*占比重較小，*以采用復合方式的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡穩定性得到改善，稱(chēng)量速度和稱(chēng)量*度有*提篼復合方式的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡目前有以下三種方式，三種方都采用箱型鋼枕或鋼結構框架，并采用縱向聯(lián)接板將鋼枕聯(lián)接起來(lái)，起到保證支點(diǎn)距穩定和加強整體性的作甩如*示，在鋼枕的下底板上安裝柱式壓力傳感器，傳感器的上端穿出鋼枕的上面板，鋼軌通過(guò)特制的軌底墊鐵作用在傳感器上，每根鋼枕內安裝兩只傳感器分別支撐兩根鋼軌，若用八只柱式壓力傳感器和四只剪力傳感器構成稱(chēng)量系統，枕距為800mm時(shí)，可以得到3. 6m的稱(chēng)量區由于在稱(chēng)量區內鋼軌不能采用常規的扣件，必須采用特殊的技術(shù)措施對鋼軌進(jìn)行限位，并保持正常的軌距。
在鋼枕內安裝傳感器和采用特殊技術(shù)措施對鋼軌限位具有*定的難度，采用特制的橋式傳感器可以較好的解決此問(wèn)題，特制的橋式傳感器安裝在鋼枕的上平面上，利用扣件將鋼軌通過(guò)特制的軌底墊鐵固定在橋式傳感器上，這樣可以省去復雜的限位裝置，結構簡(jiǎn)單緊湊安裝方便為采用八只橋式壓力傳感器和四只剪力傳感器的稱(chēng)重系統。該方式采用特殊制造的橋式傳感器，在不具備批量的情況下傳感器價(jià)格較*。
采用四支點(diǎn)柱式傳感器方式的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡如，該方式需采用兩根獨立的承重梁，稱(chēng)重軌安裝在承重梁上，利用承重梁增加了支點(diǎn)距，*以只使用四只柱式傳感器。該系統采用四只剪力傳感器和四只柱式傳感器，柱式傳感器仍然安裝在鋼枕內，承重梁需進(jìn)行橫向與縱向限位。
承重梁壓力4線(xiàn)路結構在采用上述不同方式構成的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡中，存在著(zhù)形式各異的線(xiàn)路結構4.1鋼軌及聯(lián)結不論采用Sneed橋還是采用剪力測量方式，為了減少加工量和降低造價(jià)，大部分產(chǎn)品都采用各國的標準鋼軌作為傳感器的彈性體由于標準鋼軌的外形尺寸和材質(zhì)以及鐵路貨車(chē)的軸重決定了軌枕的枕距，稱(chēng)量區的長(cháng)度會(huì )受到*定的限制。
為克服稱(chēng)量區短的缺點(diǎn)，少數產(chǎn)品采用了*門(mén)的異形鋼軌。異形鋼軌加大了鋼軌的截面，在*定范圍內可以加大支點(diǎn)距，稱(chēng)量區長(cháng)度可以增加到lm，該長(cháng)度可以滿(mǎn)足軸稱(chēng)量動(dòng)態(tài)軌道衡的要求但是異型軌的制造費用相當可觀(guān)。
鐵路工務(wù)部門(mén)要求鋼軌的短長(cháng)度應大于4. 5m，當米用大于4. 5m的稱(chēng)重軌時(shí)，可以米用魚(yú)尾板進(jìn)行聯(lián)接。否則，應采用焊接的方式4.2軌下結構早期的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡稱(chēng)重軌直接鋪設在鋼筋混凝土軌枕上，鋼軌軌底通過(guò)橡膠墊板大面積與鋼筋混凝土軌枕接觸，當載荷在稱(chēng)量區的不同位置時(shí)，支點(diǎn)距實(shí)際上會(huì )發(fā)生變化軌枕與鋼軌通過(guò)扣件緊固在*起，同時(shí)也確定了軌枕間的距離經(jīng)過(guò)*定時(shí)間的使用后，鋼軌會(huì )發(fā)生爬行，枕距也會(huì )發(fā)生變化，從而影響到傳感器的輸出，終造成不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡稱(chēng)量失準。
軌道衡計量為解決應用鋼筋混凝土軌枕出現的上述問(wèn)題，用鋼板制成的箱型鋼枕開(kāi)始應用于不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡上鋼枕的優(yōu)點(diǎn)在于加工靈活，可以利用箱型結構的內部空間安裝傳感器，并且便于使用縱向聯(lián)接板將鋼枕聯(lián)接起來(lái)，保證了枕距和稱(chēng)重軌支點(diǎn)距的穩定。鋼枕采用現場(chǎng)安裝的方式，基本可以做到不中斷行車(chē)采用鋼結構框架來(lái)取代軌枕也是*種獲得穩定支點(diǎn)距和基礎的方法鋼結構框架作為*個(gè)整體加強了支點(diǎn)的穩定性，但是也給線(xiàn)路維修工作造成了*定的困難4.3道床大多數不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡都采用普通碎石道床，普通碎石道床具有施工簡(jiǎn)單、便于維修和吸收車(chē)輛振動(dòng)能量好的優(yōu)點(diǎn)，但道床的狀態(tài)易發(fā)生變化，是造成不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡穩定性差的主要原因乳化瀝青整體道床是利用乳化瀝青將碎石道床包裹成*個(gè)整體，既保持了普通碎石道床吸收車(chē)輛振動(dòng)能量好的優(yōu)點(diǎn)，又加強了道床的穩定性，曾在不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡上得到應用，但道床出現問(wèn)題后幾乎無(wú)法維修，目前己不再使甩為克服道床不穩定的問(wèn)題，鋼筋混凝土整體道床在不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡上也得到應用。采用鋼筋混凝土整體道床失去了現場(chǎng)安裝快和不中斷行車(chē)的優(yōu)點(diǎn)，吸收車(chē)輛振動(dòng)的能力明顯降低，在較短的稱(chēng)量區內要達到預期的稱(chēng)量*度較為困難。
5問(wèn)題與對策5.1稱(chēng)量區長(cháng)度，單稱(chēng)量區與多稱(chēng)量區在不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡中，除復合方式外，稱(chēng)量區長(cháng)度都在300mm至1 000mm之間，遠遠小于傳統動(dòng)態(tài)軌道衡的稱(chēng)量區長(cháng)度，這是限制稱(chēng)量車(chē)速和稱(chēng)量*度提*的主要原因在軌枕枕距己經(jīng)確定的前提下，部分產(chǎn)品采用多稱(chēng)量區的方式加以彌補，多稱(chēng)量區的方式使總的稱(chēng)量區得以加長(cháng)，但稱(chēng)量區不是連續的，系統的復雜程度加必然使設備的可靠性降低另外，多稱(chēng)量區的方式無(wú)法滿(mǎn)足檢定規程中靜態(tài)檢定的要求5.2溫度影響由于鋼軌*處的環(huán)境，利用鋼軌作為彈性體的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡，傳感器將承受-30*C~+50°C的溫度變化因為稱(chēng)重軌的長(cháng)度不能小于4.對如此長(cháng)度的稱(chēng)重軌進(jìn)行溫度測試和補償有*定的難度，*些產(chǎn)品則省略了此項工藝。即使進(jìn)行了溫度補償，補償狀態(tài)和使用狀態(tài)存在較大的差異補償狀態(tài)是稱(chēng)重軌在自由條件下進(jìn)行的，稱(chēng)重軌在使用時(shí)將與兩端的鋼軌聯(lián)接在*起，隨溫度的變化，稱(chēng)重軌還會(huì )受到縱向的壓力與拉力，造成稱(chēng)重軌技術(shù)參數發(fā)生變化。
5.3支點(diǎn)穩定性如前*述，當稱(chēng)重軌的下平面直接安裝于軌枕的上平面時(shí)，由于接觸面過(guò)大，載荷大小發(fā)生變化時(shí)，支點(diǎn)距實(shí)際并不相同，因此，有的產(chǎn)品采用特殊的支撐部件來(lái)減小鋼軌軌底與軌枕的接觸面。枕距的變化會(huì )直接影響稱(chēng)重軌的支點(diǎn)距，必須采取相應措施保證稱(chēng)重軌軌枕的枕距5.4工務(wù)維修與設備維修不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡在設計時(shí)必須考慮工務(wù)維修的要求，既要使自身結構不影響工務(wù)維修，又要使工務(wù)維修對不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡狀態(tài)的破壞減至小。圓錐型剪力傳感器在損壞時(shí)便于更換，而在鋼軌上直接貼片的稱(chēng)重軌損壞時(shí)必需更換整根稱(chēng)重軌，因此后者的維修費用將是*昂的。
5.5道床穩定性鐵路線(xiàn)路經(jīng)過(guò)*定時(shí)間的使用，道床狀態(tài)將發(fā)生變化作為軌枕基礎的道床發(fā)生變化，勢必要破壞不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡的原始狀態(tài)，終導致稱(chēng)量數據誤差變*以，道床的變化對不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡穩定性至關(guān)重要，在不使用鋼筋混凝土整體道床的情況下如何提*普通碎石道床的穩定性還有許多工作要做從碎石道床優(yōu)異的振動(dòng)吸收能力可以得到啟發(fā)，如果在傳統的動(dòng)態(tài)軌道衡鋼筋混凝土整體道床和基坑上能采用有效的減振材料，使車(chē)輛振動(dòng)幅度明顯降低，動(dòng)態(tài)軌道衡的稱(chēng)量車(chē)速和稱(chēng)量*度將會(huì )進(jìn)*步提*。
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