[发明专利]一种新型轨道动态称重方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对运输货物进行测重的设备，特别是一种新型轨道动态称重方法。

背景技术

在铁路、矿山、港口、电力、冶金等广泛采用轨道运输的行业，对运输货物进行测重的设备称为轨道衡。轨道衡的作用不仅是计量，它还具有防止运输车辆偏载、超载，保障运输安全等功能。目前，经济发达国家广泛采用的轨道衡为无坑基动态轨道衡，它是利用传感器测量普通钢轨或经过特制的钢轨在车辆通过时的变形量来实现称重的系统。这种动态称重轨完全不要基坑和秤台，不改变原有轨下基础，所以安装方便快捷。另外，它称量时不断轨，速度高，不计量时不限速。但是，这种动态轨道衡要求称重系统的传感器应具有信号强、可靠性高、结构坚固、寿命长、适应室外恶劣工作环境等特点。

在以测量轨道变形为核心的无坑基动态轨道衡中，主要采用电阻应变片压式传感器和塞孔式剪力传感器。电阻应变片有较高的测试灵敏度和精度，但要将应变片长期牢固地粘贴于钢轨上依然是一个难题。塞孔式传感器信号强、可靠性高、结构坚固，寿命长(不少于500万次)，能适应室外恶劣工作环境，但由于轨道变形时，应力先要穿过磁芯柱，才能使其磁导率发生变化，所以这种传感器响应慢，限制了被测车辆车速的提高。另外，安装这种传感器时要先在钢轨腹板上钻1：30锥度的孔，该孔的加工精度要求较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种使用维护方便、传感器信号强，灵敏度高，能适应室外恶劣工作环境的新型轨道动态称重方法。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种新型轨道动态称重方法，在称重轨道的两个支点之间距两个支点等距离设置两个测重点，测重点设在轨道的侧面水平向的中心轴线上，其特点是：在测重点表面上附着一层非晶态合金薄膜层，在非晶态合金薄膜层外固定有传感器，所述的传感器采用三磁极“E”型整体铁芯，中间磁极绕有励磁线圈，两端磁极绕有测量线圈，两测量线圈正向串连，传感器的中间磁极对准轨道侧面水平向的中心轴线，两端磁极在上述的中心轴线的两侧，传感器与中心轴线之间的交角为135±1°或45±1°，通过检测测量线圈输出电压的变化量，从而测量出轨道所受力的大小。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，通过等离子喷涂在测重点表面上形成非晶态合金薄膜层，非晶态合金薄膜层厚度为50～100μm。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，传感器通过压盖用螺栓与称重轨道紧固，在正对传感器中间磁极的压盖上设有螺纹孔，螺纹孔中装有调节螺钉。通过调节螺钉进一步将传感器与非晶态合金薄膜层钉紧，消除气隙。

当车辆通过称重轨道时，钢轨因加载发生弯曲弯形，钢轨中心轴线以上的部分受到压力，中心轴线以下的部分受到拉力，在中心轴线上既不受压又不受拉，属于纯剪切应力状态，沿45⁰和135⁰方向为最大和最小主应力方向。因此可在钢轨中心轴线位置安装剪切力称重传感器，通过剪切力信号大小进行称重。本发明的称重传感器的工作原理是基于非晶态合金的逆磁致伸缩效应。所谓逆磁致伸缩效应是指，磁场中的铁磁材料在力的作用下，其磁特性发生变化的特性。根据这一特性，采用特殊结构的传感器，检测铁磁材料磁导率的变化，就可以测量出其所受力的大小。但普通铁磁材料的逆磁致伸缩效应比较弱，导致测力精度和灵敏度比较低。非晶态合金具有显著的逆磁致伸缩效应，并且有较高的机械强度、抗腐蚀、耐辐射以及温度稳定性，很适合恶劣的工作环境。通过在被测材料表面牢固附着一层非晶态合金薄膜，使材料内部的应力变化转变为非晶态合金的磁特性变化，就可以实现高灵敏度和准确性的应力测量。根据逆磁致伸缩效应，被测铁磁材料的变形导致附着在其表面的非晶态合金的磁导率的变化，在材料中不同方向的变形导致非晶态合金不同方向的磁导率的不同，磁导率的变化对整个磁路来说，就是引起磁阻变化，磁阻的变化又引起磁通量的变化，一旦磁通量变化，就会在测量线圈产生感应电压。测量线圈输出端连接测量仪器和电路，根据选用的非晶态合金、测量线圈匝数、励磁线圈的励磁频率标定出感应电压与称重轨道受力之间的线性关系，从而实现轨道动态称重。本发明与现有技术相比，结构简单，使用维护方便；传感器信号强，工作可靠；适应室外恶劣工作环境，使用寿命长；灵敏度高，响应快。

附图说明

图1为本发明的动态称重工作原理图。

图2为传感器工作原理图。

图3为传感器安装示意图。