本發(fā)明涉及激光測量，具體涉及一種鐵路貨車超偏載檢測方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、鐵路貨車的超載、偏載是引發(fā)運行事故的主要因素，針對超偏載的檢測能有效提高鐵路貨車運行的安全性。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，常采取讓鐵路貨車通過檢測區(qū)域的鋼軌，再由稱重傳感器檢測鋼軌形變的方法，來實現(xiàn)對鐵路貨車的超偏載檢測。但是這種方法的短板也非常明顯，對于檢測區(qū)域必須使用特制軌枕，這需要挖掘其地基進行施工，本身的建設(shè)周期較長；并且，此種檢測方式需要鐵路貨車緩慢通行檢測區(qū)域，對行車速率造成了一定干擾；同時，無法排除鐵路軌道高低不平順和內(nèi)部溫度應(yīng)力帶來的影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種鐵路貨車超偏載檢測方法，包括：

2、s1：基于兩個相鄰軌枕之間的高低不平順幅值，設(shè)置位置敏感探測器的光敏面長度；

3、s2：將激光發(fā)射器和所述位置敏感探測器置于軌道上的測量區(qū)間，使所述激光發(fā)射器發(fā)射的激光在所述光敏面上形成激光偏移量，

4、其中，所述測量區(qū)間有多組，每組測量區(qū)間包括左右兩側(cè)軌道，每組測量區(qū)間的左側(cè)和右側(cè)軌道均設(shè)有所述激光發(fā)射器和位置敏感探測器；

5、s3：基于軌道受到的下壓力和軌道內(nèi)部溫度應(yīng)力，測得所述鐵路貨車通過任一所述測量區(qū)間時的激光偏移量；

6、s4：將激光偏移量轉(zhuǎn)換成電信號，并計算所述電信號的波形有效值，基于所述波形有效值，計算所述鐵路貨車通過任一所述測量區(qū)間時，左右兩側(cè)的輪重；

7、s5：基于左右兩側(cè)的輪重，計算所述鐵路貨車的重量參數(shù)，基于所述重量參數(shù)評估車輪踏面狀態(tài)和輪軌作用力情況。

8、進一步的，所述s1中，基于兩個相鄰軌枕之間的高低不平順幅值h2，設(shè)置所述光敏面的長度中,所述h2的計算表達式為：其中l(wèi)1為高低不平順區(qū)域內(nèi)的軌道總長度，h1為所述高低不平順區(qū)域所允許的最大的高低不平順幅值，l2為相鄰兩個軌枕間的間距。

9、進一步的，所述s2中，任一所述測量區(qū)間內(nèi)，其左側(cè)或右側(cè)的所述激光發(fā)射器和位置敏感探測器位于兩個相鄰軌枕之間。

10、進一步的，所述s3中，在溫度t下，基于鐵路貨車的車頭重量f和其激光偏移量δx求解軌道的彈性系數(shù)k和常量系數(shù)b，求解公式為：f＝kδx+b，基于此彈性系數(shù)k和常量系數(shù)b計算其余車廂的重量；當(dāng)溫度變化超過設(shè)定閾值時，重新計算彈性系數(shù)k和常量系數(shù)b。

11、相應(yīng)的，本發(fā)明還提出一種鐵路貨車超偏載檢測裝置，包括：

12、采集單元，包括軌上安裝設(shè)備，所述軌上安裝設(shè)備包括激光發(fā)射器和位置敏感探測器，所述激光發(fā)射器和位置敏感探測器采用夾具裝夾于鐵軌，并位于兩個相鄰的軌枕之間；

13、其中，所述激光發(fā)射器發(fā)出的激光基于f和σt在所述位置敏感探測器的光敏面產(chǎn)生激光偏移量δx，f為軌道受到的下壓力，σt為軌道在溫度t時的內(nèi)部溫度應(yīng)力；

14、其中，所述位置敏感探測器的光敏面長度基于所述兩個相鄰軌枕之間的高低不平順幅值設(shè)置；

15、控制分析單元，用于接收并分析所述位置敏感探測器的采集數(shù)據(jù)。

16、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，所述激光發(fā)射器和位置敏感探測器有若干組，設(shè)于左右兩側(cè)軌道，每組間以一定距離間隔設(shè)置；

17、其中，每組所述激光發(fā)射器和位置敏感探測器為縱向設(shè)置或橫向設(shè)置，所述縱向設(shè)置的激光發(fā)射器和位置敏感探測器組數(shù)多于橫向設(shè)置的激光發(fā)射器和位置敏感探測器。

18、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，所述采集單元還包括軌旁安裝設(shè)備，所述軌旁安裝設(shè)備包括：

19、車輪傳感器，用于檢測鐵路貨車的位置狀態(tài)；

20、監(jiān)控相機，用于拍攝所述鐵路貨車的檢測過程并存檔；

21、控制箱，與所述采集單元和車輪傳感器連接，用于傳輸數(shù)據(jù)至所述控制分析單元。

22、根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，所述控制分析單元，包括工控機、服務(wù)器、ups、pdu、kvm、交換機，集成在電控柜內(nèi)。

23、進一步的，所述電控柜步置于靠近或遠離鐵軌的地方，所述電控柜與所述采集單元通過光纖通信。

24、進一步的，所述位置敏感探測器由在平面硅襯底上堆疊的三層不同類型的半導(dǎo)體材料組成，包括：

25、位于表面的p型層，所述光敏面位于所述p型層；

26、位于中部的i型層；

27、位于底面的n型層；

28、所述p型層、i型層和n型層內(nèi)型成測量電場。

技術(shù)特征：

1.一種鐵路貨車超偏載檢測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路貨車超偏載檢測方法，其特征在于，所述s1中，基于兩個相鄰軌枕之間的高低不平順幅值h2，設(shè)置所述光敏面的長度中,所述h2的計算表達式為：其中l(wèi)1為高低不平順區(qū)域內(nèi)的軌道總長度，h1為所述高低不平順區(qū)域所允許的最大的高低不平順幅值，l2為相鄰兩個軌枕間的間距。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路貨車超偏載檢測方法，其特征在于，所述s2中，任一所述測量區(qū)間內(nèi)，其左側(cè)或右側(cè)的所述激光發(fā)射器和位置敏感探測器位于兩個相鄰軌枕之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路貨車超偏載檢測方法，其特征在于，所述s3中，在溫度t下，基于鐵路貨車的車頭重量f和其激光偏移量δx求解軌道的彈性系數(shù)k和常量系數(shù)b，求解公式為：f＝kδx+b，基于此彈性系數(shù)k和常量系數(shù)b計算其余車廂的重量；當(dāng)溫度變化超過設(shè)定閾值時，重新計算彈性系數(shù)k和常量系數(shù)b。

5.一種鐵路貨車超偏載檢測裝置，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵路貨車超偏載檢測裝置，其特征在于，所述激光發(fā)射器和位置敏感探測器有若干組，設(shè)于左右兩側(cè)軌道，每組間以一定距離間隔設(shè)置；

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵路貨車超偏載檢測裝置，其特征在于，所述采集單元還包括軌旁安裝設(shè)備，所述軌旁安裝設(shè)備包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵路貨車超偏載檢測裝置，其特征在于，所述控制分析單元，包括工控機、服務(wù)器、ups、pdu、kvm、交換機，集成在電控柜內(nèi)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鐵路貨車超偏載檢測裝置，其特征在于，所述電控柜步置于靠近或遠離鐵軌的地方，所述電控柜與所述采集單元通過光纖通信。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵路貨車超偏載檢測裝置，其特征在于，所述位置敏感探測器由在平面硅襯底上堆疊的三層不同類型的半導(dǎo)體材料組成，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種車輛超偏載檢測方法及裝置，方法包括：S1：基于高低不平順幅值，設(shè)置位置敏感探測器的光敏面長度；S2：將激光發(fā)射器和位置敏感探測器置于軌道上的測量區(qū)間，形成激光偏移量；S3：基于軌道受到的下壓力和軌道內(nèi)部溫度應(yīng)力，測得鐵路貨車通過任一測量區(qū)間時的激光偏移量；S4：將激光偏移量轉(zhuǎn)換成電信號，并計算電信號的波形有效值，基于波形有效值，計算左右兩側(cè)的輪重；S5：計算鐵路貨車的重量參數(shù)，評估車輪踏面狀態(tài)和輪軌作用力情況。本發(fā)明中對既有線路不產(chǎn)生破壞，檢測敏感程度高，鐵路貨車無需減速即可進行檢測；同時，考慮了軌道高低不平順和內(nèi)部溫度應(yīng)力的影響，保證了檢測的穩(wěn)定性和有效性。

技術(shù)研發(fā)人員：孫睿
受保護的技術(shù)使用者：江蘇錫鐵運維車輛設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9