動態軌道衡發展現狀介紹：

本文在介紹不斷軌動態軌道衡結構和原理的基礎上，說明該設備的技術特點和尚存的問題1概述進入90年代以後，在軌道衡稱重領域出現了*種新型的動態（tài）軌道稱重設備。與有基坑整體道床、稱重台麵並使用壓（yā）式稱重傳（chuán）感器（qì）的傳統動（dòng）態軌道衡相比，這種新型（xíng）的動態軌道稱重設備省去了基坑、整體道床、甚至承重梁，稱重軌和引軌的聯接部分遠離稱量區，因此，稱之為不斷（duàn）軌動態軌道衡2原理（lǐ）及特點21原理由於不斷軌動（dòng）態軌道衡大部分（fèn）沒有（yǒu）穩（wěn）固的基（jī）坑和（hé）牢固的限（xiàn）位裝置，為（wéi）保證鐵路的（de）行車安全，稱重軌和引軌不能截然（rán）斷開，*般采用魚尾板聯接或現場焊接兩種方式聯接稱重軌和引（yǐn）軌。稱量區與鋼軌聯接處具有*定的距離，減小了軌縫引起車輛振（zhèn）動造成的稱量誤差。如果在兩相鄰軌枕和鋼軌間各放（fàng）置*個壓式稱重傳感器，當載荷在鋼軌上（shàng）移動時，稱重傳感（gǎn）器的（de）輸出信號如*示幼鈧汴（biàn）力傳-s稱重（chóng）傳感器的輸（shū）出信號與傳統（tǒng）動態軌道衡稱重傳感器的輸出信號相比，失去明顯的上升沿和下降沿，稱重軟件無法利用稱重傳感（gǎn）器輸（shū）出信號的上升沿和下降沿進行車（chē）輛判別。由於鐵路貨車（chē）輪對的特點在（zài）稱量區和（hé）鄰區同時（shí）有載荷存在時，鄰區的載荷也會影響稱量區的稱量結果2剪切力測量技術根據材（cái）料力學的原理，當鋼軌加載發生彎曲變形時，鋼軌中（zhōng）性層以上的部分受到壓力，中性層以下的部分（fèn）受（shòu）到拉力，在中性層上既不受壓又不（bú）受（shòu）拉，在（zài）與中性層（céng）呈4的方向（xiàng）上（shàng）*受到（dào）的剪切力大在鋼軌中性層的位置上沿4方向粘貼應變片並組成橋路，構成剪力傳感器在兩軌（guǐ）枕支撐鋼軌（guǐ）的內端中性層位置各（gè）粘貼*組應變片，當載荷（hé）在鋼軌（guǐ）上移動時，每*組應變（biàn）片的輸出信號及合成信號如由可以看出，兩剪力傳感器（qì）的合成信號具有陡峭的上升（shēng）沿（yán）和下降沿，在稱量區外的鋼軌即使受到載荷的作用也不會影響兩剪力傳感器的（de）合成信軌道衡計量號，因此，可以說剪切力測量技術較為圓（yuán）滿的解（jiě）決了上麵提（tí）到的兩個問題23Sneed橋測量技術與剪切力測量技術相類似，Sneed橋測量技術的提出也是為了解決上升沿和下（xià）降沿問題，並消除鄰區載荷的影響Sneed橋測量（liàng）技術是在兩軌枕支（zhī）撐鋼（gāng）軌的內（nèi）端軌底各粘貼*組（zǔ）應變片，當載荷在鋼軌上移動時，橋路的輸出信號如24特（tè）點由於不斷軌動態（tài）軌（guǐ）道衡省去了基坑和兩端的整體道床，大大降（jiàng）低了價格昂貴的土建費用，軌下結構的改變（biàn）明顯縮短了（le）動態軌道衡施工和安裝需（xū）要封閉線路的時間，為*些需要安裝動態（tài）軌道衡又（yòu）不能長期封（fēng）閉線路的用戶提供（gòng）了選擇的機（jī）會。此外（wài），稱（chēng）重軌和引軌的軌縫遠離稱量區也減小了車（chē）輛振動大量的測試結果表明，與傳（chuán）統動態（tài）軌道（dào）衡相比（bǐ），不斷（duàn）軌動態軌道衡傳感器輸出信號波形中車輛振動（dòng）的成分顯著減小（xiǎo），這對提*動態軌（guǐ）道衡（héng）的稱量*度是十分有利的。
3分類（lèi）根據測量原理的不同，不斷軌（guǐ）動態軌道衡可以分為（wéi）軌底貼片Sneed橋測量軌腰剪切（qiē）力測量和軌底壓力與軌腰（yāo）剪切力複（fù）合測量三種主要方式Sneed橋的測量原理是基於在鋼（gāng）軌（guǐ）的上部加載後軌底產（chǎn）生拉伸變形，因（yīn）此，應變片必須粘貼在軌底。如*示，應變片1與應變片2之間，應變片3與應變（biàn）片4之間（jiān）存在*定的間隔（gé），當載荷通過這兩個區間時（shí），輸出波形為*條向上的斜（xié）線和*條向（xiàng）下的斜線若以時間（jiān）作為橫座標，斜（xié）線斜率與載荷通過該區間的速度成正比因此，當車輛以低速通過稱重軌時，將無法得（dé）到相對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距過（guò）長和稱量（liàng）區（qū）過短的問題，稱量速度範圍將受到限製由於支點距過長，鋼軌的變形較大，作為分次稱量的（de）軸稱量和轉向架稱量（liàng）動態軌道衡，重量轉移的影響造成衡（héng）器的非（fēi）線（xiàn）性誤差較大，必須（xū）予（yǔ）以（yǐ）考慮。此（cǐ）外，過長的支點距超出（chū）了鐵路工務部門的要求，對行車安全構（gòu）成威脅。
3.2軌腰剪切力（lì）測量軌腰剪切力測量技術的研究與應用在*起步較早，目前（qián）已有（yǒu）圓錐型剪力傳感器產品根據（jù）的波形可以看出（chū），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（xiǎng）但（dàn）是，軌腰剪切力測量同樣存在（zài）稱量區過短的（de）問（wèn）題為達到測量（liàng）剪力（lì）的目的（de），通（tōng）常采用以下幾（jǐ）種方式（1）在稱重軌中（zhōng）性（xìng）層（céng）的相應位置（zhì）加工錐形孔（kǒng），然後裝入成品圓錐型剪力傳感器，采（cǎi）用這種方式（shì）的優點是傳感器（qì）的各種補償可以在工廠內進行，有利於控製產品（pǐn）質量，在傳感器出現故障時易於更換單（dān）隻傳感器，而無需更換整根稱重軌錐形孔的加工質量和安裝角度以及預緊力的控製都將直接影響稱重軌的性能（néng）指標。
（2）與圓錐型剪力傳感器類似，將應變片粘貼在*塊薄（báo）鋼片上，固化後在現場用點（diǎn）焊的方式焊（hàn）接在稱重軌的相應位置粘貼應變片的薄鋼片不具備測試和補償的條件，隻能靠工藝保證相關的技術指標。
稱重軌的性（xìng）能指標還將受到焊接工藝的影響。
（3）直（zhí）接在稱重軌的相應位置粘貼應變片。由於鐵路工務部門對鋼（gāng）軌的短長度有*定的要求，采用這種方法製（zhì）造的稱重軌在進行固化測試（shì）和補償等工（gōng）作時具有*定的難度。*些不具備條件的（de）往往簡化了必要的工藝流程，造成（chéng）不少稱重軌（guǐ）的質量低劣，無法通過檢定3.3複合（hé）方式為克服前兩種測量方稱量區過（guò）短的缺（quē）點，*還（hái）出現了幾種將剪（jiǎn）力傳感器和壓力傳感器（qì）複合使用的不斷軌動態軌道衡中。在采用（yòng）複合方式的不斷軌（guǐ）動態軌道衡，剪力傳感器的主要作用是得到陡峭的上升沿（yán）和下降沿，壓（yā）力傳感器則擔負著主要的（de）稱（chēng）重任務，起到了延長稱量區的作甩采用複合方式不斷軌動態軌道衡的稱量區長（zhǎng）度（dù）明顯增加，已接近軌道衡計量（liàng）傳統動態軌道衡稱量（liàng）區（qū）的長度由（yóu）於壓力傳感器的性能指標容（róng）易得到（dào）保證，剪力傳感器的輸（shū）出信（xìn）號在複合信號中*占比重較小，*以（yǐ）采用複合方式的不斷（duàn）軌動態軌道衡穩定性得（dé）到改善（shàn），稱量速度和稱量*度有*提篼複合方式的不斷軌動態軌道衡目前有（yǒu）以下三種方（fāng）式，三種方都采用箱型鋼枕或鋼結構框架，並采用縱（zòng）向聯接板將（jiāng）鋼枕聯接起來，起到保（bǎo）證支（zhī）點距穩定和加強整（zhěng）體性的作甩如*示，在鋼枕的下底板上安裝柱式壓力（lì）傳感器（qì），傳感器的上（shàng）端穿（chuān）出鋼枕的（de）上（shàng）麵（miàn）板，鋼軌通過特製的軌底墊（diàn）鐵作用在傳感器上，每根鋼枕內安裝兩隻傳（chuán）感器分別支撐兩（liǎng）根鋼軌，若用八隻柱式壓力傳（chuán）感器和四隻剪力傳感器構成稱量係統，枕距為800mm時，可以得到3. 6m的稱量區（qū）由於在稱量區內鋼軌不能采用常規的扣件，必須采用特殊的技術措施對（duì）鋼軌進行限位，並保持正常的軌距。
在鋼枕內安裝傳（chuán）感器和采用特殊技術措施對鋼軌限（xiàn）位具有*定的難度（dù），采（cǎi）用特（tè）製的橋（qiáo）式（shì）傳感器可以較好的解決此問題，特製（zhì）的橋式傳感器安裝在鋼枕的上平麵上（shàng），利用扣件將鋼軌（guǐ）通過特製的軌底墊鐵固定在橋式傳感（gǎn）器上，這樣可以省去複雜的限位裝置，結構簡單緊湊安裝方便（biàn）為采用八隻橋式壓力傳感器和四隻剪力傳感器的稱重係（xì）統。該方式采用特殊製造的橋式傳感器，在不具備批量的情況下（xià）傳感器價格較*。
采用（yòng）四支點柱式傳感器方式的不（bú）斷軌動態軌道衡如，該方式需采用兩根獨立的承（chéng）重梁，稱重軌安裝在承重梁上，利用承重梁增加了支點距，*以隻使用四隻柱式傳感器。該係統采用四（sì）隻剪力傳感器和四（sì）隻柱式傳感器（qì），柱式傳感（gǎn）器仍然安裝在鋼枕內，承重梁需進行橫向與縱向限位。
承重梁壓力4線路結構在采用上述不同方式構成的不斷軌動態軌道衡中（zhōng），存在著形式各異的（de）線路結構4.1鋼軌及聯結不論采用Sneed橋還（hái）是采用剪力（lì）測量方式（shì），為（wéi）了（le）減少（shǎo）加工量和降低造價，大部分（fèn）產品都采用各國的標準鋼軌作（zuò）為傳感器的彈性體由於標準（zhǔn）鋼軌的（de）外形尺寸和材質以及鐵路貨（huò）車的軸重決定了軌枕的枕距，稱量區的長度會受到*定的限製。
為克服稱量區短的缺點，少數產（chǎn）品采用了（le）*門的異形鋼軌。異形（xíng）鋼軌加大了鋼軌的截麵，在*定範（fàn）圍內可以（yǐ）加大支點距，稱量區長度可（kě）以增加到lm，該長度可以滿足軸稱量動態軌道衡的要求但（dàn）是異型軌的製造費用（yòng）相（xiàng）當可觀。
鐵路工務部（bù）門要求（qiú）鋼軌的短長度應大於4. 5m，當米用大（dà）於4. 5m的稱（chēng）重軌時，可以米用魚尾板進行聯接。否則，應采用（yòng）焊接的方式4.2軌下結構早期的不斷軌動態軌道衡稱重軌直接鋪設在鋼筋混凝土軌（guǐ）枕上，鋼軌軌底通過橡膠墊板大麵積與鋼筋混凝土軌枕接觸，當（dāng）載荷在稱（chēng）量區的不同位置時，支點距實際上會（huì）發生變（biàn）化軌枕與鋼軌通過扣件緊固（gù）在*起，同時也確（què）定了軌枕間（jiān）的距離經過*定時間的使用後，鋼軌會發生爬行，枕距也會發生變化，從而影響到傳感器的輸出，終造成（chéng）不斷軌動態軌道衡（héng）稱量失準。
軌道衡計量為解（jiě）決應用鋼筋混凝土軌枕出現的（de）上述問題，用鋼板製成的箱型鋼枕（zhěn）開始應用於不斷軌動態軌道衡（héng）上鋼枕的優點在於加工靈活，可以利用箱型結構的內部空間安裝傳感器，並且便（biàn）於使用縱向聯接板將鋼枕聯接起來，保證了枕（zhěn）距和（hé）稱重軌支（zhī）點距的穩定。鋼枕采用現場安裝的方（fāng）式，基本可以做到不中斷行車采用鋼結構框架來取代軌枕也是*種（zhǒng）獲得穩定支點（diǎn）距和基礎的（de）方法（fǎ）鋼結構框架（jià）作為*個整體加強（qiáng）了支點的穩定性，但是也（yě）給線路維修（xiū）工作造成了*定的困難4.3道床大（dà）多數不斷軌動態軌道衡（héng）都采用（yòng）普通碎石道床，普通碎石道床具有施工簡單、便於維（wéi）修和吸收車輛振動能量好的優點，但道床（chuáng）的（de）狀態易發生變化，是造成不斷軌動態軌道衡穩定性差的主要（yào）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*個整體（tǐ），既（jì）保持了普通碎（suì）石道床吸收車輛振動能量好（hǎo）的優點，又（yòu）加強了（le）道床的穩定（dìng）性，曾在不斷軌動態軌道衡上得到應用，但道床出現問題後幾乎無法維修，目（mù）前己不再使甩為克（kè）服道床不穩定的問題，鋼筋混凝土整（zhěng）體道床在不斷軌動態軌道衡上也得到應用。采用鋼（gāng）筋混凝土整體（tǐ）道床失去了現場安裝快和不中斷行車的優點，吸（xī）收車輛振動的能力明顯降低，在較（jiào）短的稱量（liàng）區內要達到（dào）預期的稱（chēng）量*度較為困（kùn）難（nán）。
5問題與對策5.1稱量區長度，單稱量（liàng）區與多稱量區在不斷軌動態軌道衡中（zhōng），除複合方式外，稱量區長（zhǎng）度都在300mm至1 000mm之間，遠遠小於傳統動態軌道衡的稱量區長度，這是限製稱（chēng）量車速和稱量*度提*的主要原因在軌枕枕距己經確定的前提下，部分產品采用多稱量區（qū）的方式加以（yǐ）彌補，多稱量區的方式使總的稱量區得以加長，但稱量區不是連續的，係統（tǒng）的複雜程度加必然使設備的（de）可靠性降低另（lìng）外，多稱量區的方式（shì）無法（fǎ）滿足檢定規程中靜態檢定的要求5.2溫（wēn）度影響由於鋼軌*處的環境，利用鋼軌作為彈性體的不斷（duàn）軌動態軌道衡，傳感器將承受-30*C~+50°C的溫度變化因為稱重軌的長度不能小於4.對如此長度的稱（chēng）重軌（guǐ）進行溫度測試和補償有*定的難度，*些產品則省略了此項（xiàng）工藝。即使進行了溫度補償，補償狀態和使用（yòng）狀態（tài）存在較大的差異補償狀態是稱重軌在自由條（tiáo）件下進行的，稱重軌在使用時將與兩端的鋼軌（guǐ）聯（lián）接在*起，隨溫度的變化，稱重軌還會（huì）受（shòu）到縱向的壓力與拉力，造成稱重軌技術參（cān）數發生變化。
5.3支點穩定性如前*述，當稱重（chóng）軌的下（xià）平麵直接安裝於軌枕的上平麵時，由於接觸麵過大，載荷大小發生變化時，支點距實際並不相同，因此，有（yǒu）的產品采用特殊的（de）支撐部件（jiàn）來減小鋼軌軌底與軌（guǐ）枕的接觸麵。枕距的變化會直（zhí）接影響（xiǎng）稱重（chóng）軌的支點距，必須采取相應措施保證（zhèng）稱（chēng）重軌（guǐ）軌枕的枕距（jù）5.4工務維修（xiū）與設備維修不斷軌動（dòng）態軌道衡在設計時必須考慮工務維修的要求，既要使自身結構不影（yǐng）響工務維修，又要使工務維修對不斷軌動態軌道衡狀態的破（pò）壞減至小（xiǎo）。圓錐型剪（jiǎn）力（lì）傳感器在損壞時便於更換，而在鋼軌上直（zhí）接貼片的稱重軌損壞時必需更（gèng）換（huàn）整根稱重軌，因（yīn）此後者的維修費用將（jiāng）是*昂的。
5.5道床穩定性鐵路線路經過*定時間的使用，道床狀態將發生變（biàn）化作為軌枕基礎的道床發生變（biàn）化，勢（shì）必要破壞不斷軌動（dòng）態軌道衡的原始（shǐ）狀態，終導致稱（chēng）量數（shù）據誤差變*以，道床的變化（huà）對不斷軌動態軌（guǐ）道衡穩定性至關重要（yào），在不使用鋼筋混凝土整體道床的情況下（xià）如何提（tí）*普通碎石（shí）道（dào）床的穩定性還有許（xǔ）多（duō）工作要做從碎石道床優異的振動吸收能力可以得到（dào）啟發，如果在傳統的動態軌（guǐ）道衡鋼筋混凝土（tǔ）整體道床和基坑上能采用有（yǒu）效的減振材料，使車輛振動幅（fú）度明顯降低，動態軌道衡的稱量車速和（hé）稱量*度將會進*步提*。
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