轨道检测技术(之二) - 图文 下载本文

轨距计算按如下公式:

S?DgsL?DsbL?D?DsbR?DgsR

S?SL?D?SR(SL为左轨距分量,SR为右轨距分量)

图4-3-10 轨距测量装置

2.曲率

曲率定义为一定弦长的曲线轨道(如30m)对应之圆心角?(o/30m)。度数大,曲率大,半径小。反之,度数小,曲率小,半径大。轨检车通过曲线时(直线相同),测量车辆每通过30m后车体方向角的变化值,同时测量车体相对两转向架中心连线转角的变化值,即可计算出轨检车通过30m曲线后的相应圆心角?的变化值。

图4-3-11 测量曲率的传感器分布

曲率测量的传感器分布见图4-3-11。摇头速率陀螺YAW,测量车体摇头角速率;位移计DT1测量车体一位端的心盘处与一位转向加间的相对位移;位移计DT2、DT3测量车体二位端心盘前后两侧与二位转向架构架之间的相

对位移;光电编码器TACH提供速度距离信息由于一阶模拟滤波器在处理模拟时间域信号时,其频率特性是固定不变的,但在处理YAW所表示的空间域频率信号时,其频率特性就是变化的了。因此,一阶模拟滤波器输出信号经采样,进入计算机还需进行数字滤波处理。数字滤波的作用,是对一阶模拟滤波器引起的频率特性变化进行校正,使得模拟滤波和数字滤波混合处理后,在设计的通带范围内,空间域幅值特性不受列车运行速度的影响。

3.水平(超高)

测量水平的传感器分布见图4-3-12。图中倾角计INCL和滚动陀螺ROLL用于测量车体的倾角?,ROLL测量?C中的高频成分?CH。INCL测量?C中的低频成分(包括车体静止时的倾角)?CL。?CH与?CL之和为?C。由于车体摇头会对INCL输出产生附加影响,YAW为INCL提供补偿信号。

位移计LPDT和RPDT用于测量车体与轮轴间的相对夹角?Ct。车体倾角

?C和车体与轮轴夹角?Ct相结合,计算出轨道倾角?t,由?t和两轨中心线

间距离(l500mm)计算出水平值。

首先INCL输出的电压信号经过频率响应为F(s)的二阶模拟抗混迭滤波器处理,然后采样进入计算机进行数字滤波处理。由于二阶模拟滤波器处理模拟时间域信号时,其频率特性固定不变,但在处理INCL所表示的空间域频率信号时,其频率特性变化,因此二阶数字滤波器的作用在于校正模拟滤波器引起的空间域特性变化,从而使信号在设计的通带内具有不变的空间域幅值特性。

图4-3-12 测量水平的传感器分布

4.高低

高低采用惯性基准原理测量,得到高低变化的空间曲线,同时可换算成弦测值。测量高低用的传感器分布见图4-3-13。除了曲率和水平测量用到的传感器外,又增加了两个安装于车体底板上的垂直伺服加速度计LACC和RACC。LACC和RACC分别安装于位移计LPDT和RPDT顶部的车体底板上。LACC和RACC用于测量安装位的车体惯性位移。LPDT和RPDT分别检测LACC和RACC安装位车体与左右轴箱的相对位移。根据它们的测值进行必要处理,得到高低。

图4-3-13 测量高低的传感器分布

惯性基准原理见图4-3-14。M为车体质量,K、C分别表示其弹簧和阻尼。位移计LPDT(RPDT)测量车体与轮轴的相对位移W,加速度计A输出值a的二次积分为车体相对惯性基准的位移Z。图中加速度计A即为前述LACC(RACC)。轨道高低不平顺值Y的计算式为:

Y?Z?W?R

因轮子半径R为常量,改上式可为:

Y?Z?W???adtdt?W

图4-3-14 惯性基准原理

高低的测量结果输出为空间曲线,由空间曲线向20m弦测值的变换,是通过两个低通滤波器U(z)与V(z)相减来实现的,等价于一个合成滤波器的处理。

合成滤波器W(z)的系统函数为:W?z?? U?z??V?z? 5.方向(轨向)

方向的测量,采用惯性基准方法。方向测量包括两个部分,一部分是安装于轨距测量梁中央位置的伺服加速度计(ALGN),用于测量轨距测量梁中央位置的横向惯性位移。另一部分是左右轨距测量装置所测得的左右轨距分量SL和SR。由惯性位移和左右轨距分量计算得到左右轨的轨向。方向测量传感器安装与原理见图4-3-10和图4-3-15。

方向测量的算式: 左方向:YLX?Y?X??右方向:YRX

D?SL 2D?Y?X???SR

2图4-3-15 方向测量原理

6.扭曲(三角坑)

扭曲反映了轨顶的平面性。见图4-3-16,若轨顶abcd四点不在一个平面上,c点到abcd三点组成平面的垂直距离h为扭曲。扭曲会使车辆产生三点支持一点悬空,易造成脱轨掉道,特别是当列车从圆曲线向缓和曲线运行时。扭曲h计算为:

h??a?b???c?d???h1??h2

?h1为轨道断面I-I的水平值,?h2为轨道断面II-II的水平值。h即

为基长L(断面I-I与断面II-II之间距)时两轨道断面的水平差。由前述知,水平己由水平测量系统测出,所以只要按规定基长取两断面的水平差即可得扭曲值。GJ-4轨检系统基长可变,目前设定为2.4m。

图4-3-16 扭曲测量原理

7.车体振动加速度和轴箱振动加速度