【摘 要】
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随着我国铁路运输量增长以及列车提速,列车通过道岔的速度与频率不断提高,对道岔转换设备——转辙机也越发依赖。转辙机是铁路系统的故障多发点,直接影响到铁路运输的效率与安全。对转辙机进行在线健康监测的需求迫在眉睫,实时评判道岔健康状况,及时高效地维护设备,可大大提升铁路运输系统的安全性。动作杆作为道岔转换的核心执行部件,其由转辙机电机输出的转矩驱动,通过锁闭杆将道岔锁闭在规定位置,实现列车行进线路的切换
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目No.51975104； 大连理工大学宁波研究院创新团队；
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随着我国铁路运输量增长以及列车提速,列车通过道岔的速度与频率不断提高,对道岔转换设备——转辙机也越发依赖。转辙机是铁路系统的故障多发点,直接影响到铁路运输的效率与安全。对转辙机进行在线健康监测的需求迫在眉睫,实时评判道岔健康状况,及时高效地维护设备,可大大提升铁路运输系统的安全性。动作杆作为道岔转换的核心执行部件,其由转辙机电机输出的转矩驱动,通过锁闭杆将道岔锁闭在规定位置,实现列车行进线路的切换。若动作杆受力过大,长期运行将导致轨道挤压变形;若受力过小,动作杆推动尖轨不到位可能会导致列车脱轨,故监测动作杆受力状态十分重要。目前铁路系统采用的主要测量手段分为人工巡检或者电气参数间接估算,不能满足直接、实时的监测需求。本文针对铁路道岔系统中转辙机动作杆受力状态的直接、实时健康监测,设计开发了一种转辙机动作杆力传感器,并围绕该力传感器的力值标定与数据监测,建立了配套的标定平台与监测系统,并利用这些平台与设备对动作杆力传感器进行了一系列测试,包括标定测试、温度测试以及最终的线上测试,测试了该种动作杆力传感器的性能参数与实际工作效果。本文具体工作如下:1、针对大刚度结构件力值测量的困难,从安装方案、结构设计以及信号采集三方面加以设计并解决,并利用仿真软件进行仿真分析,形成动作杆力传感器设计方案。2、针对动作杆力传感器的标定,建立动作杆力传感器标定平台。其中设计了两套平台主体结构,分别适配模拟动作杆与转辙机动作杆,以适应不同的应用场景;同时设计了标定平台的加载模块,以满足项目对于液压加载的特殊需求。3、针对动作杆力传感器信号的实时监测,建立了动作杆力传感器监测系统,包括监测箱的硬件搭建以及监测软件的开发,实现了力传感器信号的实时、长期、无线监测。4、结合上述建立的标定平台及监测系统,对动作杆力传感器进行系列测试,包括标定测试、温度测试以及线上测试,测试并验证动作杆力传感器的性能参数与实际效果。本文提出了一种转辙机动作杆力传感器设计方案,开发出配套的动作杆力传感器标定平台与监测系统。经测试实验验证,该种动作杆力传感器线性度良好,测量精度优于1%FS。此种动作杆力传感器解决了由于动作杆大刚度带来的测量难题,实现了对动作杆受力状态的直接、实时测量,在铁路系统监测领域有较大的应用价值与发展潜力。
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