本實用新型涉及輪軌力的精確測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國擁有世界上最長的鐵路運輸線，是鐵路運輸業(yè)發(fā)展最迅速的國家之一。近幾年來由于高速及重載鐵路的大力發(fā)展，監(jiān)測列車運行狀態(tài)，確保列車行車安全，促進鐵路部門更有效地利用信息化手段，構(gòu)建更加科學的基于信息融合的行車安全監(jiān)控體系框架，實施鐵路運輸行車全過程的動態(tài)監(jiān)控，不斷發(fā)現(xiàn)和剔除不安全因素，降低安全事故發(fā)生率，提高鐵路行車安全監(jiān)控與管理整體水平，成為研究的重要課題。

在鐵路車輛的運行過程中，輪軌力的監(jiān)測對保障列車行車安全具有非常重要的意義。依據(jù)安全監(jiān)控系統(tǒng)中通過測力傳感器監(jiān)測得到的輪軌間相互作用的垂向力和橫向力，及其相互作用的關(guān)系，可計算得出脫軌系數(shù)、輪重減載率、踏面損傷當量等評價動力學性能的指標，進而研究脫軌機理、輪軌磨耗和傷損機理，保障鐵路運輸安全。因此，精確的測量輪軌力，將直接關(guān)系到對列車運行狀態(tài)的準確判斷。

剪力傳感器作為測量垂向力的重要傳感器，被用于列車運行狀態(tài)安全監(jiān)測系統(tǒng)中輪軌力的連續(xù)測量，通過傳感器精確的測量數(shù)據(jù)實時監(jiān)測車輛的運行品質(zhì)，確保鐵路運輸安全。它的測量精度會極大的影響到系統(tǒng)監(jiān)測及預報數(shù)據(jù)的準確性。

剪力傳感器在現(xiàn)階段的研究中多分為兩類，即需要在鋼軌上鉆孔的剪力傳感器和不打孔式剪力傳感器。前者是利用鋼軌在外力作用下引起安裝孔的變形，從而擠壓剪力傳感器使其受力，測量出相應位置的剪應力大小。此種剪力傳感器需要在鋼軌上鉆孔，不僅損壞鋼軌本身，影響鋼軌壽命及測力精確度，也是被鐵路規(guī)定所明令禁止的，已基本被淘汰。而不打孔式剪力傳感器由于其安裝方式的改進，無需在鋼軌上打孔，即可準確測量鋼軌所受剪力，不破壞鋼軌結(jié)構(gòu)，也不影響鋼軌的工作狀態(tài)及使用壽命，在機車車輛稱重及輪軌力測量方面被廣泛應用。

但現(xiàn)有的不打孔式剪力傳感器仍存在對安裝操作的準確性、規(guī)范性要求高，測量精度及準確性易受影響；且密封程序繁瑣，耗時長，工作量大，后期維護保養(yǎng)困難等問題，急待改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了解決現(xiàn)有的剪力傳感器的測量精度低、密封程序繁瑣，維護保養(yǎng)困難的問題，從而提供柵欄型不打孔式剪力傳感器。

本實用新型所述的柵欄型不打孔式剪力傳感器，包括應變測量部件、不銹鋼保護殼和固定夾具；

應變測量部件包括防滑齒和敏感工作面，敏感工作面位于防滑齒的中心，應變片粘貼于敏感工作面上；

不銹鋼保護殼包括防護套筒和基座，不銹鋼保護殼套在應變測量部件外側(cè)，防護套筒和基座可拆卸連接；基座與固定夾具相接觸的一端設(shè)有半球形壓緊球槽；固定夾具用于固定該傳感器；

還包括密封罩；傳感器與鋼軌接觸的端面上設(shè)置有密封罩，密封罩套在防護套筒的外側(cè)；密封罩為橡膠罩；防滑齒為多層，且呈同心圓形分布。

優(yōu)選的是，所述固定夾具包括預緊螺桿和壓緊球；

預緊螺桿上設(shè)有半球形壓緊球槽，與基座的半球形壓緊球槽形成一個球形空腔，該球形空腔內(nèi)部放置壓緊球，固定夾具通過壓緊球?qū)艡谛筒淮蚩资郊袅鞲衅魇┘宇A緊力。

優(yōu)選的是，所述防滑齒為2層到9層。

本實用新型的工作原理：

在安裝剪力傳感器前，使用打磨工具將鋼軌軌腰中和軸處打磨出局部光滑平面，以保證應變測量部件中的防滑齒能夠均勻受力。通過固定夾具將剪力傳感器夾緊固定在鋼軌軌腰上，多層防滑齒在增大力的傳遞效率的同時，也增加了剪力傳感器與鋼軌的摩擦力，使剪力傳感器與鋼軌緊密貼合，構(gòu)成一體彈性變形體。防護套筒外側(cè)的橡膠密封罩受壓后變形收縮，對傳感器中的敏感元件起到密封保護作用。當車輪壓過鋼軌時，由于傳感器安裝位置兩側(cè)的枕木支撐使鋼軌形成簡支結(jié)構(gòu)，鋼軌變形帶動應變測量部件中的防滑齒發(fā)生形變，進而使敏感工作面上的應變片產(chǎn)生形變，引起應變片電阻變化導致惠斯通電橋失衡，傳感器產(chǎn)生電壓信號輸出。由傳感器的應變力測量值與鋼軌形變的對應關(guān)系，精確的測量出鋼軌相應位置所受力的大小。

本實用新型的有益效果：

應變測量部件中以同心圓結(jié)構(gòu)分布的多層防滑齒的設(shè)計，大大增加了力的傳遞效率，同時增加了剪力傳感器與鋼軌的摩擦力，使剪力傳感器與鋼軌緊密貼合，構(gòu)成一體彈性變形體，提高了測量精度。

密封罩的設(shè)計，且采用橡膠材質(zhì)，受壓后變形收縮，可使防護套筒內(nèi)部形成密閉空間，起到對敏感元器件防塵及防水等的保護作用，簡化了傳感器密封程序，使安裝維護更加方便，且對鋼軌無任何破壞性的影響。

綜上所述，本實用新型的柵欄型不打孔式剪力傳感器與現(xiàn)有剪力傳感器相比，提高了傳感器的測量精度，簡化了傳感器的密封過程。具有測量數(shù)據(jù)更加精準，靈敏度穩(wěn)定性更高，安裝及維護更加簡單方便等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是具體實施方式一所述的柵欄型不打孔式剪力傳感器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

6為信號傳輸電纜；

圖2是具體實施方式一中的柵欄型不打孔式剪力傳感器的主視圖；

圖3是圖2的右視圖；

圖4是圖3的C-C向剖視圖；

圖5是具體實施方式一所述的柵欄型不打孔式剪力傳感器的離散結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是具體實施方式一所述的柵欄型不打孔式剪力傳感器的安裝結(jié)構(gòu)的立體示意圖；

圖7是具體實施方式一所述的柵欄型不打孔式剪力傳感器的安裝結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖8是圖7的俯視圖；

圖9是圖7的A-A向剖視圖。

具體實施方式

具體實施方式一：參照圖1至圖9具體說明本實施方式，本實施方式所述的柵欄型不打孔式剪力傳感器，包括應變測量部件、不銹鋼保護殼和固定夾具；

應變測量部件11包括防滑齒1和敏感工作面2，敏感工作面2位于防滑齒1的中心，應變片粘貼于敏感工作面2上；

不銹鋼保護殼包括防護套筒3和基座4，不銹鋼保護殼套在應變測量部件外側(cè)，防護套筒3和基座4可拆卸連接；基座4與固定夾具相接觸的一端設(shè)有半球形壓緊球槽7；固定夾具用于固定該傳感器；

還包括密封罩5；傳感器與鋼軌接觸的端面上設(shè)置有密封罩5，密封罩5套在防護套筒3的外側(cè)；密封罩5為橡膠罩；防滑齒1為多層，且呈同心圓形分布。

在本實施方式中，多層防滑齒1增加了力的傳遞效率，同時增加剪力傳感器與鋼軌的摩擦力，使剪力傳感器與鋼軌緊密貼合，構(gòu)成一體彈性變形體，提高測量精度。

在本實施方式中，密封罩5為橡膠罩，受壓后變形收縮，可使防護套筒3內(nèi)部形成密閉空間，起到對敏感元器件防塵及防水等的保護作用，簡化了傳感器密封程序，使安裝維護更加方便，且對鋼軌無任何破壞性的影響。

具體實施方式二：參照圖6至圖9具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的柵欄型不打孔式剪力傳感器作進一步限定，本實施方式中，所述固定夾具包括預緊螺桿8和壓緊球9；

預緊螺桿8上設(shè)有半球形壓緊球槽，與基座4的半球形壓緊球槽7形成一個球形空腔，該球形空腔內(nèi)部放置壓緊球9，固定夾具通過壓緊球9對柵欄型不打孔式剪力傳感器施加預緊力。

在本實施方式中，通過固定夾具的預緊螺桿8對壓緊球9施加預緊力，擰緊固定夾具的防松螺母10，將剪力傳感器夾緊固定在鋼軌軌腰上，多層防滑齒1在增大力的傳遞效率的同時，也增加了剪力傳感器與鋼軌的摩擦力，使剪力傳感器與鋼軌緊密貼合，構(gòu)成一體彈性變形體。當車輪壓過鋼軌時，由于傳感器安裝位置兩側(cè)的枕木支撐使鋼軌形成簡支結(jié)構(gòu)，鋼軌變形帶動應變測量部件防滑齒1發(fā)生形變，進而使敏感工作面2上的應變片產(chǎn)生形變，引起應變片電阻變化導致惠斯通電橋失衡，傳感器產(chǎn)生電壓信號輸出。由傳感器的應變力測量值與鋼軌形變的對應關(guān)系，精確的測量出鋼軌相應位置所受力的大小。

具有壓緊球9結(jié)構(gòu)的固定夾具使緊固力的角度更易于控制，保證了傳感器所受固定夾具外力的角度與傳感器中心軸方向的一致性。

具體實施方式三：本實施方式是對具體實施方式一所述的柵欄型不打孔式剪力傳感器作進一步限定，本實施方式中，所述防滑齒1為2層到9層。

防滑齒1為2層到9層，剪力傳感器的測量精度足以滿足需求。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。

雖然在本文中參照了特定的實施方式來描述本實用新型，但是應該理解的是，這些實施例僅僅是本實用新型的原理和應用的示例。因此應該理解的是，可以對示例性的實施例進行許多修改，并且可以設(shè)計出其他的布置，只要不偏離所附權(quán)利要求所限定的本實用新型的精神和范圍。應該理解的是，可以通過不同于原始權(quán)利要求所描述的方式來結(jié)合不同的從屬權(quán)利要求和本文中所述的特征。還可以理解的是，結(jié)合單獨實施例所描述的特征可以使用在其他所述實施例中。