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動(dòng)態(tài)軌道衡發(fā)展現(xiàn)狀介紹：

本文在介紹不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上，說明該設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)和尚存的問題1概述進(jìn)入90年代以后，在軌道衡稱重領(lǐng)域出現(xiàn)了*種新型的動(dòng)態(tài)軌道稱重設(shè)備。與有基坑整體道床、稱重臺(tái)面并使用壓式稱重傳感器的傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)軌道衡相比，這種新型的動(dòng)態(tài)軌道稱重設(shè)備省去了基坑、整體道床、甚至承重梁，稱重軌和引軌的聯(lián)接部分遠(yuǎn)離稱量區(qū)，因此，稱之為不斷軌動(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)軌道衡大部分沒有穩(wěn)固的基坑和牢固的限位裝置，為保證鐵路的行車安全，稱重軌和引軌不能截然斷開，*般采用魚尾板聯(lián)接或現(xiàn)場(chǎng)焊接兩種方式聯(lián)接稱重軌和引軌。稱量區(qū)與鋼軌聯(lián)接處具有*定的距離，減小了軌縫引起車輛振動(dòng)造成的稱量誤差。如果在兩相鄰軌枕和鋼軌間各放置*個(gè)壓式稱重傳感器，當(dāng)載荷在鋼軌上移動(dòng)時(shí)，稱重傳感器的輸出信號(hào)如*示幼鈧汴力傳-s稱重傳感器的輸出信號(hào)與傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)軌道衡稱重傳感器的輸出信號(hào)相比，失去明顯的上升沿和下降沿，稱重軟件無法利用稱重傳感器輸出信號(hào)的上升沿和下降沿進(jìn)行車輛判別。由于鐵路貨車輪對(duì)的特點(diǎn)在稱量區(qū)和鄰區(qū)同時(shí)有載荷存在時(shí)，鄰區(qū)的載荷也會(huì)影響稱量區(qū)的稱量結(jié)果2剪切力測(cè)量技術(shù)根據(jù)材料力學(xué)的原理，當(dāng)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(yīng)變片并組成橋路，構(gòu)成剪力傳感器在兩軌枕支撐鋼軌的內(nèi)端中性層位置各粘貼*組應(yīng)變片，當(dāng)載荷在鋼軌上移動(dòng)時(shí)，每*組應(yīng)變片的輸出信號(hào)及合成信號(hào)如由可以看出，兩剪力傳感器的合成信號(hào)具有陡峭的上升沿和下降沿，在稱量區(qū)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(jì)量號(hào)，因此，可以說剪切力測(cè)量技術(shù)較為圓滿的解決了上面提到的兩個(gè)問題23Sneed橋測(cè)量技術(shù)與剪切力測(cè)量技術(shù)相類似，Sneed橋測(cè)量技術(shù)的提出也是為了解決上升沿和下降沿問題，并消除鄰區(qū)載荷的影響Sneed橋測(cè)量技術(shù)是在兩軌枕支撐鋼軌的內(nèi)端軌底各粘貼*組應(yīng)變片，當(dāng)載荷在鋼軌上移動(dòng)時(shí)，橋路的輸出信號(hào)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(fèi)用，軌下結(jié)構(gòu)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路的時(shí)間，為*些需要安裝動(dòng)態(tài)軌道衡又不能長(zhǎng)期封閉線路的用戶提供了選擇的機(jī)會(huì)。此外，稱重軌和引軌的軌縫遠(yuǎn)離稱量區(qū)也減小了車輛振動(dòng)大量的測(cè)試結(jié)果表明，與傳統(tǒng)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(hào)波形中車輛振動(dòng)的成分顯著減小，這對(duì)提*動(dòng)態(tài)軌道衡的稱量*度是十分有利的。
3分類根據(jù)測(cè)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(cè)量軌腰剪切力測(cè)量和軌底壓力與軌腰剪切力復(fù)合測(cè)量三種主要方式Sneed橋的測(cè)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(yīng)變片必須粘貼在軌底。如*示，應(yīng)變片1與應(yīng)變片2之間，應(yīng)變片3與應(yīng)變片4之間存在*定的間隔，當(dāng)載荷通過這兩個(gè)區(qū)間時(shí)，輸出波形為*條向上的斜線和*條向下的斜線若以時(shí)間作為橫座標(biāo)，斜線斜率與載荷通過該區(qū)間的速度成正比因此，當(dāng)車輛以低速通過稱重軌時(shí)，將無法得到相對(duì)陡峭的上升沿和下降沿目前使用的Sneed橋稱重軌還存在支點(diǎn)距過長(zhǎng)和稱量區(qū)過短的問題，稱量速度范圍將受到限制由于支點(diǎn)距過長(zhǎng)，鋼軌的變形較大，作為分次稱量的軸稱量和轉(zhuǎn)向架稱量動(dòng)態(tài)軌道衡，重量轉(zhuǎn)移的影響造成衡器的非線性誤差較大，必須予以考慮。此外，過長(zhǎng)的支點(diǎn)距超出了鐵路工務(wù)部門的要求，對(duì)行車安全構(gòu)成威脅。
3.2軌腰剪切力測(cè)量軌腰剪切力測(cè)量技術(shù)的研究與應(yīng)用在*起步較早，目前已有圓錐型剪力傳感器產(chǎn)品根據(jù)的波形可以看出，稱重軌輸出波形中的上升沿和下降沿基本不受車輛速度的影響但是，軌腰剪切力測(cè)量同樣存在稱量區(qū)過短的問題為達(dá)到測(cè)量剪力的目的，通常采用以下幾種方式（1）在稱重軌中性層的相應(yīng)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(bǔ)償可以在工廠內(nèi)進(jìn)行，有利于控制產(chǎn)品質(zhì)量，在傳感器出現(xiàn)故障時(shí)易于更換單只傳感器，而無需更換整根稱重軌錐形孔的加工質(zhì)量和安裝角度以及預(yù)緊力的控制都將直接影響稱重軌的性能指標(biāo)。
（2）與圓錐型剪力傳感器類似，將應(yīng)變片粘貼在*塊薄鋼片上，固化后在現(xiàn)場(chǎng)用點(diǎn)焊的方式焊接在稱重軌的相應(yīng)位置粘貼應(yīng)變片的薄鋼片不具備測(cè)試和補(bǔ)償?shù)臈l件，只能靠工藝保證相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。
稱重軌的性能指標(biāo)還將受到焊接工藝的影響。
（3）直接在稱重軌的相應(yīng)位置粘貼應(yīng)變片。由于鐵路工務(wù)部門對(duì)鋼軌的短長(zhǎng)度有*定的要求，采用這種方法制造的稱重軌在進(jìn)行固化測(cè)試和補(bǔ)償?shù)裙ぷ鲿r(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，造成不少稱重軌的質(zhì)量低劣，無法通過檢定3.3復(fù)合方式為克服前兩種測(cè)量方稱量區(qū)過短的缺點(diǎn)，*還出現(xiàn)了幾種將剪力傳感器和壓力傳感器復(fù)合使用的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡中。在采用復(fù)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(dān)負(fù)著主要的稱重任務(wù)，起到了延長(zhǎng)稱量區(qū)的作甩采用復(fù)合方式不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡的稱量區(qū)長(zhǎng)度明顯增加，已接近軌道衡計(jì)量傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)軌道衡稱量區(qū)的長(zhǎng)度由于壓力傳感器的性能指標(biāo)容易得到保證，剪力傳感器的輸出信號(hào)在復(fù)合信號(hào)中*占比重較小，*以采用復(fù)合方式的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡穩(wěn)定性得到改善，稱量速度和稱量*度有*提篼復(fù)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(jié)構(gòu)框架，并采用縱向聯(lián)接板將鋼枕聯(lián)接起來，起到保證支點(diǎn)距穩(wěn)定和加強(qiáng)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，鋼軌通過特制的軌底墊鐵作用在傳感器上，每根鋼枕內(nèi)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(gòu)成稱量系統(tǒng)，枕距為800mm時(shí)，可以得到3. 6m的稱量區(qū)由于在稱量區(qū)內(nèi)鋼軌不能采用常規(guī)的扣件，必須采用特殊的技術(shù)措施對(duì)鋼軌進(jìn)行限位，并保持正常的軌距。
在鋼枕內(nèi)安裝傳感器和采用特殊技術(shù)措施對(duì)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特制的軌底墊鐵固定在橋式傳感器上，這樣可以省去復(fù)雜的限位裝置，結(jié)構(gòu)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重系統(tǒng)。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(dú)立的承重梁，稱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(tǒng)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(nèi)，承重梁需進(jìn)行橫向與縱向限位。
承重梁壓力4線路結(jié)構(gòu)在采用上述不同方式構(gòu)成的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡中，存在著形式各異的線路結(jié)構(gòu)4.1鋼軌及聯(lián)結(jié)不論采用Sneed橋還是采用剪力測(cè)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(guó)的標(biāo)準(zhǔn)鋼軌作為傳感器的彈性體由于標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的外形尺寸和材質(zhì)以及鐵路貨車的軸重決定了軌枕的枕距，稱量區(qū)的長(zhǎng)度會(huì)受到*定的限制。
為克服稱量區(qū)短的缺點(diǎn)，少數(shù)產(chǎn)品采用了*門的異形鋼軌。異形鋼軌加大了鋼軌的截面，在*定范圍內(nèi)可以加大支點(diǎn)距，稱量區(qū)長(zhǎng)度可以增加到lm，該長(zhǎng)度可以滿足軸稱量動(dòng)態(tài)軌道衡的要求但是異型軌的制造費(fèi)用相當(dāng)可觀。
鐵路工務(wù)部門要求鋼軌的短長(zhǎng)度應(yīng)大于4. 5m，當(dāng)米用大于4. 5m的稱重軌時(shí)，可以米用魚尾板進(jìn)行聯(lián)接。否則，應(yīng)采用焊接的方式4.2軌下結(jié)構(gòu)早期的不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡稱重軌直接鋪設(shè)在鋼筋混凝土軌枕上，鋼軌軌底通過橡膠墊板大面積與鋼筋混凝土軌枕接觸，當(dāng)載荷在稱量區(qū)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扣件緊固在*起，同時(shí)也確定了軌枕間的距離經(jīng)過*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)軌道衡稱量失準(zhǔn)。
軌道衡計(jì)量為解決應(yīng)用鋼筋混凝土軌枕出現(xiàn)的上述問題，用鋼板制成的箱型鋼枕開始應(yīng)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(jié)構(gòu)的內(nèi)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，保證了枕距和稱重軌支點(diǎn)距的穩(wěn)定。鋼枕采用現(xiàn)場(chǎng)安裝的方式，基本可以做到不中斷行車采用鋼結(jié)構(gòu)框架來取代軌枕也是*種獲得穩(wěn)定支點(diǎn)距和基礎(chǔ)的方法鋼結(jié)構(gòu)框架作為*個(gè)整體加強(qiáng)了支點(diǎn)的穩(wěn)定性，但是也給線路維修工作造成了*定的困難4.3道床大多數(shù)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(wěn)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輛振動(dòng)能量好的優(yōu)點(diǎn)，又加強(qiáng)了道床的穩(wěn)定性，曾在不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡上得到應(yīng)用，但道床出現(xiàn)問題后幾乎無法維修，目前己不再使甩為克服道床不穩(wěn)定的問題，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(yīng)用。采用鋼筋混凝土整體道床失去了現(xiàn)場(chǎng)安裝快和不中斷行車的優(yōu)點(diǎn)，吸收車輛振動(dòng)的能力明顯降低，在較短的稱量區(qū)內(nèi)要達(dá)到預(yù)期的稱量*度較為困難。
5問題與對(duì)策5.1稱量區(qū)長(zhǎng)度，單稱量區(qū)與多稱量區(qū)在不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡中，除復(fù)合方式外，稱量區(qū)長(zhǎng)度都在300mm至1 000mm之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)軌道衡的稱量區(qū)長(zhǎng)度，這是限制稱量車速和稱量*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)品采用多稱量區(qū)的方式加以彌補(bǔ)，多稱量區(qū)的方式使總的稱量區(qū)得以加長(zhǎng)，但稱量區(qū)不是連續(xù)的，系統(tǒng)的復(fù)雜程度加必然使設(shè)備的可靠性降低另外，多稱量區(qū)的方式無法滿足檢定規(guī)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?yàn)榉Q重軌的長(zhǎng)度不能小于4.對(duì)如此長(zhǎng)度的稱重軌進(jìn)行溫度測(cè)試和補(bǔ)償有*定的難度，*些產(chǎn)品則省略了此項(xiàng)工藝。即使進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，補(bǔ)償狀態(tài)和使用狀態(tài)存在較大的差異補(bǔ)償狀態(tài)是稱重軌在自由條件下進(jìn)行的，稱重軌在使用時(shí)將與兩端的鋼軌聯(lián)接在*起，隨溫度的變化，稱重軌還會(huì)受到縱向的壓力與拉力，造成稱重軌技術(shù)參數(shù)發(fā)生變化。
5.3支點(diǎn)穩(wěn)定性如前*述，當(dāng)稱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)直接影響稱重軌的支點(diǎn)距，必須采取相應(yīng)措施保證稱重軌軌枕的枕距5.4工務(wù)維修與設(shè)備維修不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮工務(wù)維修的要求，既要使自身結(jié)構(gòu)不影響工務(wù)維修，又要使工務(wù)維修對(duì)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重軌損壞時(shí)必需更換整根稱重軌，因此后者的維修費(fèi)用將是*昂的。
5.5道床穩(wěn)定性鐵路線路經(jīng)過*定時(shí)間的使用，道床狀態(tài)將發(fā)生變化作為軌枕基礎(chǔ)的道床發(fā)生變化，勢(shì)必要破壞不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡的原始狀態(tài)，終導(dǎo)致稱量數(shù)據(jù)誤差變*以，道床的變化對(duì)不斷軌動(dòng)態(tài)軌道衡穩(wěn)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(wěn)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(tǒng)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，使車輛振動(dòng)幅度明顯降低，動(dòng)態(tài)軌道衡的稱量車速和稱量*度將會(huì)進(jìn)*步提*。
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