铁路货车装载超重的检测方法

摘要

铁路货车装载超重的检测方法，是采用车载重量P＝ROUND(K-(U×((ABS(S)+B×10)))×F×4/1000，2)公式计算；式中：F为空车和重车平均差高，F＝G1-G2，S为压并高度与计算高度的压差，S＝F-D，ROUND()为含小数点的截取函数，g(x)＝U×((abs(s)+B×10))，g(x)为刚度调整函数，U＝SIGH(S)，SIGH()获取正副符号函数，B＝{0.765，0.965，1.965，0.862，0.76，0.765，0.765}，D＝{33，33，31，33，35，31，32}，B值是采取回归分析方法确定的常量，D值为含摩擦系数的理论的弹簧压并量，B和D同时对应K值，K＝{493.5，500，510，490，500，536.5，494}，G1＝(a+b+c+d)/4，G2＝(a1+b1+c1+d1)/4，G1式中a、b、c、d为空车时弹簧组高度测量值，G2式中a1、b1、c1、d1为重车时弹簧组在载荷和楔块上作用的摩擦力双重作用下的高度测量值。

说明书

技术领域

本发明涉及铁路货车装载超重的检测方法，具体是采用检测铁路货车摇枕下承重弹簧组及减振弹簧的挠度及转向架和摇枕间的磨耗板来检测货车承载重量的方法。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展，商业繁荣和人民生活水平的日益提高，促进了交通运输业的迅速发展，铁路货运压力越来越大。当前铁路货运要解决的二个基本问题是实现安全运输和提高货运效率，而超重或偏载是影响安全运行的关键问题之一。因此铁路货运管理人员要对铁路货运车辆进行超重偏载检测。目前检测铁路货运超重偏载的方法主要有二种。其一是目测，即管理人员用眼睛观测转向架弹簧组的挠度，再凭借自己的经验估算每节车厢的载重量和是否偏载，这种方法极不准确，易主观臆断，给铁路货运留下了安全隐患；其二是用千斤顶将每节车厢的八个车轮顶起，再用吨位计测量每节车厢的载重量。这种方法虽然能达到测量精度，但操作复杂，劳动强度大，检测过程时间长，特别是影响铁路货运的效率。

发明内容

本发明的目的，是提供一种操作简便，检测精度相对较高的铁路货车装载超重检测方法。

采用的技术方案是：

铁路货车装载超重的检测方法，是通过铁路货车超重偏载检测装置检测承载货物的铁路货车转向架的摇枕下弹簧组及减振弹簧的挠度及转向架和摇枕间楔块磨耗板的摩擦力变化来测定铁路货车的承载重量。

每辆货车有2个转向架，每个转向架有二组弹簧，每组弹簧又分减振弹簧和主承载弹簧两部分，转向架一侧有两个减振弹簧JZ，每个减振弹簧由内簧和外簧组成，每一个减振弹簧JZ支撑一个楔块1。

主承载弹簧CZ支撑摇枕3，主承载弹簧CZ由五卷弹簧组成，每卷弹簧均由内外簧组成(见附图1)，即有四个力点支承每辆货车的车体。四个力点由四组弹簧组构成。据此可知每辆货车载重量P＝P₁+P₂+P₃+P₄；P₁、P₂、P₃、P₄、分别为4组弹簧的载荷，如果已知四组弹簧组刚度，挠度及摩擦力，根据胡

克定律

P＝K×F

铁路货车载荷则有

P＝K×F+2C_kn×Z_kn+2F_H……1

式中：K为CZ弹簧组的刚度，F为CZ弹簧组挠度，C_kn为支承契块1的JZ的弹簧的刚度，Z_kn为支承契块1的JZ弹簧的挠度，F_H为契块1和转向架立柱摩耗板2、契块1和摇枕3的摩擦力之和。对单一一辆货车应用固定公式1是完全正确的。只要知道具体的刚度、挠度和摩擦力，而现实中的每辆货车的具体参数是不同的，用同一组标准参数计算，其结果会差之千里。针对公式1我们可以写成

P＝K×F±Q……2

通过这一公式不难看出，当K值和F值固定后我们只需调整Q值就能得出不同的P值。现已知F值是通过实际空、重车测得，不存在变化，因此公式2为

P＝K±Q×F……3

由于Q值要有两种变化能力，一是绝对值变化，二是正负数变化，如何确定这个数值，就成为解决每辆铁路货车秤重计算的关键。

通过反复修改和认证，我们找出了刚度调整函数g(x)，使得公式3改写为：

P＝(k-g(x))×F……4

用g(x)对k值进行动态补偿，当k值大时，根据测量值，函数g(x)使其变小，当k值小时，根据测量值，函数g(x)使其变大，解决了用固定参数计算变化数据的问题，同时为实现计算机处理成为可能。

具体公式和计算步骤如下：

G₁＝(a+b+c+d)/4

G₂＝(a1+b1+c1+d1)/4

式中：a、b、c、d为空车时弹簧组(含楔块上作用的摩擦力影响因素)高度测量值。

a₁、b₁、c₁、d₁为重车时弹簧组(含楔块上作用的摩擦力影响因素)高度测量值。

1)F＝G₁-G₂

式中F为空车和重车平均差高。

2)S＝F-D

式中S为压并高度与计算高度的压差。

3)P＝ROUND(K-(U×((ABS(S)+B×10)))×F×4/1000，2)

ROUND()为含小数点的截取函数。

g_(x)＝U×((abs(s)+B×10))

g_(x)为刚度调整函数。

U＝SIGH(S)

SIGH()获取正副符号函数。

B＝{0.765，0.965，1.965，0.862，0.76，0.765，0.765}(对应不同车型取值)

D＝{33，33，31，33，35，31，32}(对应不同车型取值)

B值是采取回归分析方法确定的常量。

D值为含摩擦系数的理论的弹簧压并量。

B和D同时对应K值。

K＝{493.5，500，510，490，500，536.5，494}(对应不同车型取值)

这里关键是g_(x)函数，用它动态修正刚度值K，进而实现不同货车车辆的装载秤重计算。用此方法检测铁路货车超载重量，与铁路轨道衡秤重比对，误差在15‰以里。

铁路货车转向架按国家标准，有下面四种：8A、8AG、K₁、K₂。

蓬车标以字母P、敞车用C，平板车用N。这些车的相关数据如K等都储存在计算机内。针对每种转向架进行计算时，只需判定货车的车型即可。

在测量时应准确采集弹簧组的压并高度，采集点可在货车任何能准确反应弹簧受压变形的位置。采集装置可以选用容栅测距或电阻值测定，或接点开关测定方法，特别是采用容栅手提式货车超重偏载检测仪更为便捷。

采用本发明的方法检测货车超载量便捷、准确，便于推广应用。

附图说明

图1是转向架、挠枕、承重弹簧、减振弹簧之间的关系图。附图中标号说明：

1为楔块，2为转向架立柱磨耗板，3为摇枕，JZ为减振弹簧，CZ为主承载弹簧组，

α₁为楔块1与摇枕八字面磨耗板之间的摩擦面倾斜角，

α₂固定在转向架侧架上的磨耗板2楔块1之间的倾斜角。

具体实施方式

以下表中测得的空车时弹簧组高度值a，b，c，d和重车时弹簧组高度值a，b，c，d，为例：

  a  b  c  d  a₁  b₁  c₁  d₁  p  p₁  76.26  73.3  79.25  78.32  41.28  43.84  46.21  43.24  66.1  66.11

G₁＝a+b+c+d，G₁＝(76.26+73.3+79.25+78.32)/4＝76.78

G₂＝a₁+b₁+c₁+d₁，G₂＝(41.28+43.84+46.21+43.84)/4＝43.79

F＝76.78-43.79＝32.99

S＝F-D    S＝32.99-33＝-0.01

U＝SIGN(S)＝-1

k＝ROUND(493.5-(-1×(0.01+0.765)×10)，2)＝501

P＝ROUND(501×32.99)×4/1000＝66.11t

轨道衡重量：66.1差0.01kg

几组实际检测数据如下：(P是轨道衡称重量)