轨道载荷监测垫板装置、系统及其校准方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116007797A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310039848.4(22)申请日2023.01.13(71)申请人浙江天铁实业股份有限公司地址317200浙江省台州市天台县人民东路928号(72)发明人李绍辉任杨波王博杨正茂厉敏辉王佳炜(74)专利代理机构上海德昭知识产权代理有限公司31204专利代理师郁旦蓉卢泓宇(51)Int.Cl.G01L1/16(2006.01)B61K9/08(2006.01)G01L5/00(2006.01)G01L25/00(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图10页(54)发明名称轨道载荷监测垫板装置、系统及其校准方法(57)摘要本发明提供一种轨道载荷监测垫板装置、系统及其校准方法，轨道载荷监测垫板装置安装在无砟轨道的道床板下，包含有若干个压电传感器，能通过直接集成在轨道结构中的压电传感器来监测轨道的载荷。压电传感器具有灵敏度高、信噪比高、工作可靠、结构简单等多种优点，可测得高质量的信号。进一步，由于传感器固定板安装在上盖板和底座板之间，压电传感器及载荷传递柱安装在传感器固定板的传感器安装槽内，通过这样的方式对压电传感器进行固定限位，能够避免列车运行时因轨道振动而造成压电传感器位移、脱落等情况，从而保证列车运行过程中的监测效果。通过本发明的校准方法，使压电传感器在目标载荷范围内能检测得到质量更好、精度更高的信号。CN116007797ACN116007797A权利要求书1/2页1.一种轨道载荷监测垫板装置，安装在无砟轨道的道床板和下部基础之间，用于监测该道床板下的载荷，其特征在于，包括：底座板，安装在所述下部基础上；传感器固定板，安装在所述底座板上，具有若干个开口向上的传感器安装槽；上盖板，安装在所述传感器固定板上，底部具有橡胶材质的垫层；若干个压电传感器，分别安装在各个所述传感器安装槽内；以及若干个载荷传递柱，分别安装在各个所述传感器安装槽内并位于各个所述压电传感器的下方，其中，所述压电传感器包含有片状的压电晶体，该压电晶体的上表面与所述上盖板底部的所述垫层相抵接，其检测得到的压电信号的强度与所述钢轨所受的应力水平呈线性关系。2.根据权利要求1所述的轨道载荷监测垫板装置，其特征在于：其中，所述压电传感器的型号为PACEline1‑CLP/26kN，其力容量范围为0～26kN。3.根据权利要求1所述的轨道载荷监测垫板装置，其特征在于：其中，所述压电传感器的外形呈圆柱状，其还包括金属基座，该金属基底具有环形凹槽，所述压电晶体为环形片状的石英片，嵌合安装在所述金属基座的所述环形凹槽内，所述石英片的上表面与所述上盖板底部的所述垫层相抵接。4.根据权利要求3所述的轨道载荷监测垫板装置，其特征在于：其中，所述压电传感器的直径为35mm，厚度为3.5mm，所述石英片的直径为18mm，所述压电传感器的工作环境温度为‑20℃～120℃，变形范围为0～3.5μm。5.根据权利要求1所述的轨道载荷监测垫板装置，其特征在于：其中，所述传感器固定板呈长方体状，所述传感器安装槽的数量为复数个，分布在所述传感器固定板的角部或边缘部，所述压电传感器连接有线缆，所述传感器固定板还具有走线槽，该走线槽与所有的所述传感器安装槽连通，并在所述传感器固定板的侧边贯通，所述线缆在所述走线槽中延伸，并从所述传感器固定板的侧边延伸出。6.根据权利要求1所述的轨道载荷监测垫板装置，其特征在于：其中，所述底座板、所述传感器固定板以及所述上盖板均为长方体状钢板，其长度、宽度均一致，所述传感器固定板的厚度为10mm～15mm。7.一种轨道载荷监测系统，其特征在于，包括：至少一个轨道载荷监测垫板装置，设置在无砟轨道的道床板下，用于监测该道床板下载荷得到相应的压电信号；信号采集装置，与所述轨道载荷监测垫板装置连接，用于采集所述轨道载荷监测垫板装置测得的所述压电信号；以及计算分析装置，与所述信号采集装置通信连接，用于从所述信号采集装置获取所述压2CN116007797A权利要求书2/2页电信号并进行计算分析，其中，所述轨道载荷监测垫板装置为权利要求1‑6中任意一项所述的轨道载荷监测垫板装置。8.一种如权利要求1‑6中任意一项所述的轨道载荷监测垫板装置的校准方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，将用于所述轨道载荷监测垫板装置的压电传感器贴附在树脂垫板表面上，并将其线缆连接至数据记录器；步骤S2，通过矩形作动器在所述压电传感器上方的所述树脂垫板上施加一系列测试载荷，并通过所述数据记录器记录所述压电传感器测得的压电信号；步骤S3，参照施加的所述测试载荷的参数，将所述压电信号对应的压力值进行校准。9.根据权利要求8所述的校准方法，其特征在于：其中，步骤