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(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102879133A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102879133A(43)申请公布日2013.01.16(21)申请号201210345287.2(22)申请日2012.09.17(71)申请人北京交通大学地址100044北京市海淀区上园村3号(72)发明人李长春延皓张金英(74)专利代理机构北京正理专利代理有限公司11257代理人张雪梅(51)Int.Cl.G01L1/04(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图55页(54)发明名称非接触测量轮轨横向力式装置及其测量方法(57)摘要本发明涉及一种非接触测量轮轨横向力式装置及其测量方法。装置包括位移传感器、加速度传感器、激光传感器和传感器箱体;位移传感器、激光传感器和加速度传感器安装在传感器箱体中。传感器箱体上有箱体搭接板,通过其固定在列车的转向架上,相对轴承静止。参照非接触测量轮轨横向力式装置的测量方法,操作人员可以方便的安装使用本发明的装置,避免由于安装失误能造成的测量错误。本发明解决了判断列车脱轨横向力的问题,克服了测试轮轨横向力的复杂条件,提出的非接触测量轮轨横向力式装置,旨在利用轮轨形变位移和横向力的一一对应关系,将横向位移作为判断列车脱轨的依据,这对研究列车脱轨以及提高列车运行速度等问题都有重要的意义。CN1028793ACN102879133A权利要求书1/1页1.非接触测量轮轨横向力式装置,包括位移传感器(7)和传感器箱体(3),其特征在于:所述位移传感器(7)固定在传感器箱体(3)中,用于与轮缘(1)相对于轴承(2)的横向位移形变量;位移传感器(7)选用分辨率为2μm以上的。2.如权利要求1所述的非接触测量轮轨横向力式装置,其特征在于:包括位于传感器箱体(3)中,用于测量轴承(2)的横向加速度的加速度传感器(4)。3.如权利要求1所述的非接触测量轮轨横向力式装置,其特征在于:包括位于传感器箱体(3)中用于测量车轮转速的激光传感器(6)。4.如权利要求1-3中任一项所述的非接触测量轮轨横向力式装置,其特征在于:传感器箱体(3)具有用于将测量装置固定在列车转向架8上的箱体搭接板(5)。5.如上述任一项所述的非接触测量轮轨横向力式装置,其特征在于:位移传感器(7)选用高精度非接触电涡流式位移传感器。6.一种非接触测量轮轨横向力式装置的测量方法,将包括位移传感器(7)的传感器箱体(3)固定于转向架8,使得位于所述箱体(3)内的位移传感器(7)的探头与轮缘(1)的横截面垂直相对且不接触轮缘(1);利用所述位移传感器(7)测量轮缘(1)与位移传感器(7)探头间的位移。7.如权利要求6所述的横向力测量装置,其特征在于:加速度传感器(4)平行固定在位移传感器(7)的上方。8.如权利要求6或7所述的横向力测量装置,其特征在于:激光传感器(6)与轮缘(1)的横截面垂直相对且不接触轮缘(1)。2CN102879133A说明书1/4页非接触测量轮轨横向力式装置及其测量方法技术领域[0001]本发明涉及一种列车脱轨横向力测量装置及其测量方法,特别是非接触测量轮轨横向力式装置及其测量方法。背景技术[0002]脱轨会引起重大铁路事故,列车脱轨是行车过程一大隐患,这是一个重要的全球性问题。因此,各国根据自身情况及研究成果与应用经验,采用了不尽相同的脱轨评价标准。其中日本提出用轮/轨横向作用力Q与垂向作用力P之比Q/P作为评判脱轨的标准的脱轨系数,以此来判断列车是否会发生脱轨的情况。[0003]脱轨有爬轨脱轨、跳轨脱轨等几种形式,其中车轮的爬轨脱轨是脱轨的一种主要形式。爬轨脱轨主要是发生在曲线轨道,通常由较大的轮轨横向力或较大的轮重减载率所造成。车辆在轨道上运行,尤其是通过曲线轨道时,在如离心力、侧向风力及横向振动惯性力等各种横向力的作用下,前轮对的外侧车轮轮缘贴靠钢轨侧面;在列车导向力的作用下,前轮对连同整个转向架沿着曲线方向运行。在某种特定条件下,如果车轮与钢轨的横向力很大而与钢轨的垂向力很小,车轮在转动前进过程中会逐渐抬升,当轮缘上接触点的位置升高到轮缘圆弧面上的拐点,即轮缘根部与中部圆弧连结处轮缘倾角最大的一点时,就处于爬轨的临界点。如果在到达临界点时横向力减小或垂向力增大,则轮对仍可能下滑而回到原来的稳定位置,如果接触点超过临界点以后横向力和垂向力的变化不大,由于轮缘倾角变小,车轮就会直接爬上钢轨直到轮缘顶部到达钢轨顶面而脱轨。一般发生在车速较低时。[0004]可见横向力是发列车脱轨关键因素之一。因横向力会使车轮辐板在轮对轴向受剪并使其产生较大的弯曲应变。而横向力的作用效果是会产生一个沿轴向的剪力和一个大的弯矩。传统的直接的检测横向力的方法是接触式方法,即采用贴应变片,但这种方法操作复杂,