專利名稱：輪軌沖角測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用激光測量車輪對通過曲線時的遮光脈沖，通過光電轉(zhuǎn)換器將光脈沖轉(zhuǎn)換為電脈沖，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得出輪軌沖角的裝置。
公用的輪軌沖角測量裝置，是機械式變形傳感器，它安裝在機車輪對上，它在使用中干擾較大，因此也會影響測量精度，且只能測量一趟列車的固定輪對的沖角。
本實用新型的目的是提出一種采用光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輪軌沖角測量裝置，可排除機車沙管干擾及其他干擾，做到不間斷測量。
實用新型是這樣實現(xiàn)的一種輪軌沖角的測量裝置，由氣體激光器和激光接收器組成，在三處不同鋼軌位置處設(shè)置氣體激光器，兩只氣體激光器L1、L3固定于曲線內(nèi)側(cè)鋼軌的外側(cè)，第三只氣體激光器L2固定于曲線外側(cè)的鋼軌外側(cè)上，其位置在L1、L3的中間并使出射光束垂直于軌道中心曲線，在設(shè)置氣體激光器L1、L3的同一鋼軌內(nèi)側(cè)放置激光接收器，氣體激光器是小功率的He－Ne激光器，接收裝置是光電二極管。
本裝置可以提高信噪比，測出每一列車每個輪對通過某一設(shè)定地點的沖角，進行大數(shù)量的快速測量，取得統(tǒng)計平均值。


圖1輪軌沖角示意圖圖2氣體激光器布置圖圖5氣體激光器和激光接收器工作原理圖圖4輪軌沖角計算圖圖3氣體激光管工作原理圖現(xiàn)結(jié)合附圖進一步敘述本實用新型
參見
圖1在鐵路運輸中，當機車車輛通過曲線時，輪軌之間的接觸狀況與直線段相比發(fā)生明顯變化。由于輪對定位剛度的影響，使輪對軸不可能占據(jù)徑向位置，因而輪對將不斷沖擊外軌，此時列車的實際行駛方向與輪對滾動方向不一致，輪緣與鋼軌間存在一個夾角α，這個夾角就是輪對軸線與軌道曲線徑向方向的夾角。我們稱這個夾角為沖角?，F(xiàn)有統(tǒng)計資料表明，在全國眾多的小曲率半徑地段，98％的鋼軌是因為摩耗超限而報廢更換的，因此設(shè)法減少輪軌磨耗具有重要意義。輪軌沖角是造成曲線上輪軌磨耗的重要原因之一，車輛爬軌、翻車等惡性事故，也與沖角密切有關(guān)。輪對實際走行方向1、橫向滑動2、輪對滾動方向3。
參見圖2本測試裝置采用一種特殊的激光傳感器，讓光信號接觸運行中的輪對，根據(jù)由接收裝置接收到的光信號的變化而得到?jīng)_角的信息，再由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得到輪軌沖角，整個測量裝置安裝在地面上。本裝置由三只氣體激光器與對應(yīng)的激光接收器組成光電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，兩只激光器L1、L3固定于曲線內(nèi)側(cè)鋼軌的外側(cè)，兩者間距 100mm，另一只激光器L2固定于曲線外側(cè)鋼軌的外側(cè)，其出射光束位置在L1、L3的中間并垂直于軌道中心曲線。
參見圖5、圖4激光接收器與氣體激光器L1、L3位于同一鋼軌軌腰的外側(cè)。當輪對通過曲線時，根據(jù)輪對的左右兩輪對L1、L2、L3遮光時所形成的光脈沖差，由激光接收器進行光電轉(zhuǎn)換形成電信號脈沖，從而得出輪對的兩個車輪通過曲線時的時間差和兩輪中心的坐標差，三只氣體激光器的對應(yīng)遮光脈沖也用L1、L2、L3表示，車輪從L1被遮光的時刻到L2被遮光的時刻的時間間隔為t1，從L2到L3被遮光的時間間隔為t2，余類推He－Ne激光器4、激光接收器5、輪對6△X＝ (100mm)/(t1+t2) t1－50mm
設(shè)兩輪對之間的車輪背距為T沖角α＝ (△X)/(T) ＝ (100(t1-t2))/(α(t1+t2)T) (弧度)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)采用8位單片機8031，由打印機輸出沖角。
參見圖3本裝置采用的激光器為小功率He－Ne氣體激光器，功率為0.8－1.5毫瓦，管長220毫米以下，管徑35毫米以下，固定于金屬圓筒中，在圓筒頂部有三棱鏡7，反射出的激光束與氣體激光器嚴格垂直，氣體激光器垂直于路基安裝，因而激光束與地面平行，激光接收器為光電二極管，當激光束照射時即有光電流輸出，它可將光脈沖轉(zhuǎn)化為電脈沖，光電二極管的型號為ZCUZ。激光束波長6328A。
權(quán)利要求1.一種輪軌沖角的測量裝置，由氣體激光器和激光接收器組成，本實用新型的特征是在三處不同鋼軌位置處設(shè)置氣體激光器，兩只氣體激光器L1、L3固定于曲線內(nèi)側(cè)鋼軌的外側(cè)，第三只氣體激光器L2固定于曲線外側(cè)的鋼軌外側(cè)上，其出射的激光束位置在L1、L3的中間并垂直于軌道中心曲線，在設(shè)置氣體激光器L1、L2、L3的同一鋼軌內(nèi)側(cè)對應(yīng)激光束位置放置激光接收器；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪軌沖角的測量裝置，其特征是氣體激光器是小功率的He－Ne激光器，接收裝置是光電二極管。
專利摘要輪軌沖角的測量裝置，由三只氣體激光器和激光接收器組成。它安裝在地面鋼軌上，車輪通過鋼軌時接收到的激光脈沖由光電二極管接收器轉(zhuǎn)換為電脈沖，由此測量輪軌沖角，為研究鋼軌磨耗與使用壽命的重要參數(shù)，可以在連續(xù)測量中不漏測。
文檔編號B61K9/12GK2040061SQ88220440
公開日1989年6月28日 申請日期1988年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月9日
發(fā)明者王國權(quán), 杜輝強, 葛洪生, 李福民 申請人:鐵道部科學研究院鐵道繼續(xù)教育中心