激光测距仪测试道岔区轮对横移的应用研究
激光测距仪测试道岔区轮对横移的应用研究
作者:张海洋
高速铁路道岔 , 是机车车辆从一股道转入或越过另一股道的线路设备 , 是影响列车速度和安全的关键设备之一。我国高速道岔的研发已成为制约客运高速化的瓶颈。所谓研发 , 就是对高速道岔几何状态的优化 , 包括轨距、水平、高低和方向 , 重点是转辙器部分的轨距、水平和方向。道岔区间内的冲击振动远大于一般正线 , 这些激烈冲击振动不仅是引起列车部件疲劳伤损的主要因素 , 还造成尖轨和心轨严重磨损、岔枕裂缝、垫板开裂等多种道岔病害。只有对列车通过道岔区的运行状态了解清楚 , 才能对道岔进行设计及优化。本文对采用非接触式激光测距仪设计的高速道岔区轮对横移测试系统的应用进行研究并验证。
1 测试系统设计
由于列车的高速通过及其运动特性决定了测试系统只能选择非接触式测距系统。为此 , 选用德国 OP2TONCDT1700系列的传感器 , 有效量程为 170 ~270 mm; 绝对误差小于 ±0108 % ; 分辨率为 01005 % ;测量频率为 100~10 000 Hz。其基本测试原理为激光三角反射 , 由传感器发射出一束激光 , 通过聚焦透镜在被测量物体表面汇聚成一个光点 , 光束在被测物体表面发生漫反射 , 通过成像光镜被投影到一个极为敏感的线性感光片上。反射激光点的位置变化将被感光片识别 , 原始数据通过 DSP数字信号处理器计算后 ,将相对应的被测物体位置以模拟方式输出 。在此基础上设计高速道岔区轮对横移测试系统 , 根据道岔的平面结构特性确定安设传感器数量 , 由传感器传出的模拟信号通过控制器与采集器相连 , 再接入计算机 , 通过相应软件转换为数字信号 , 并记录存储。
2、测试方法及数据采集
根据轮轨接触关系及传感器测设范围将传感器垂直安设于道岔直基本轨外侧,安设时注意将传感器垂直线路且水平放置,以免增大测试误差。传感器数量由道岔区平面结构决定。将传感器通过控制器与采集器相连,最后接入电脑,即可进行测试。当列车通过岔区时即记录数据。单个测点轮对横移测试波形,横座位为数据采集时刻,竖坐标为轮对距传感器的距离。竖坐标在230mm左右的1根竖线表示1个轮对。当没有轮对通过测点时,传感器发射的激光传至无穷远处,此时系统反馈值在量程之外,显示为270mm。
3、数据处理
选用京津城际高速铁路39号道岔,试验用动车组试验车进行,列车运行状态为逆向进岔(直向通过)。测试采用上述的测试系统,共用20个传感器。
4、轮对横移的测试意义
通过数据分析可知 , 列车第一转向架轮对向尖轨一侧移动 , 第二转向架轮对有远离尖轨的趋势 , 随着列车的运行 , 各转向架轮对交替移动 , 即所谓的列车蛇行运动。且随着列车速度的提高 , 蛇行运动的幅度有增大趋势。这样就可通过设在道岔区不同部位的 20个传感器很清楚地掌握列车轮对在不同位置的横移量和列车通过整个道岔区时的运行状态。由此利用轮轨作用关系原理进行逆向分析即可掌握道岔区不同的结构型式对列车运行状态的影响 , 为进一步设计及优化道岔的平面结构型式提供依据。以便提高列车过岔时的稳定性、舒适性和通过速度。同时由于道岔转换功能使得不可避免地在岔区范围内造成轮轨激烈振动、摩擦。通过对轮对横移幅度的分析 , 可清楚地了解道岔的待加强部位 , 从而提高道岔的整体使用寿命。
5、结语
掌握高速道岔通过速度与道岔结构、道岔整体使用寿命之间的关系 , 以便对现有道岔作进一步的设计及优化 , 使高速铁路整体技术进一步得到提高。
本文章转自爱学术(aixueshu.com),如有侵权,请联系删除