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第42卷第35期山西建筑Vol.42No.35

2016年12月SHANXIARCHITECTUREDec.2016•145•

文章编号：1009-6825(2016)35-0145-03

利用钢轨位移测定垂向轮轨力的探究

刘可达

(同济大学铁道与城市轨道交通研究院，上海201804)

摘要:分别利用连续弹性支撑梁模型和弹性点支撑梁模型，测定了钢轨位移，确定了垂向轮轨力，并通过试验，获取了扣件垂向

刚度，在试验线路测试了车辆以不同速度通过测点时的轮轨力和位移数据，通过对比实测值与计算值，证明利用所测钢轨位移在

连续弹性梁模型和弹性点支撑模型下求得的垂向轮轨力满足精度要求。

关键词:测力钢轨法，轨道模型，钢轨位移，垂向轮轨力

中图分类号:U213.2文献标识码:A

轮轨间的相互作用力（简称轮轨力）主要包括车轮和钢轨之验段轨道长度为30m长无砟轨道，主要考虑试验段轨道长度不

间的垂向力、横向力和纵向力[1’2]。轮轨力若超出限制范围，将加小于单节试验车辆长度。在轮轨力测量位置布置激光位移传感

剧结构振动和车轮、钢轨的磨耗，降低其使用寿命,严重时将导致器,测量跨中处竖向位移，测点布置在两根钢轨的外侧。设置了

车辆脱轨。因此，轮轨力检测对列车运行时的安全性和舒适性十1,2,3,4四个测点，如图4所示。

分重要。

目前，轮轨力测试方法主要有2种，分别是测力轮对法和测

力钢轨法[3’4]。测力轮对法采用在轮对上贴应变片，通过车轮的

变形来获取轮轨力;测力钢轨法是在轨道上选择测试区域，在指

定断面上粘贴应变片，通过钢轨变形获取轮轨力[5]。与测力钢轨

法相比，测力钢对法虽然可以通过测量车轮辐板有限点的应变实

现轮轨力的连续监测，但是该方法在测试前需用测试轮对替换普

图2垂向静刚度

通轮对，若要监测线路上所有车辆的运行状态，需要在每辆车上测试实际操作示意图

更换测力轮对，显然这种方法是不现实的。测力钢轨法弥补了测

力轮对法的上述缺陷，李奕瑶等人在此基础上提出了测力钢轨的

连续输出算法来弥补测力钢轨法不能进行连续输出的缺陷，可见

测力钢轨法在钢轨力的测量上已具备经济性和实用性[6’7]。但

是，在钢轨上粘贴应变片仍然是一项复杂的前期工作，不仅需要

对钢轨进行充分打磨，投人大量的人力，操作过程中的人为失误

也将使得测试结果产生误差，除此以外，通常贴片不可重复使用，

测试过程中还易受到电磁干扰。基于以上的不足，本文提出通过图3力一位移曲线

测量钢轨位移获取垂向轮轨力的方法，激光测距技术目前已十分

成熟，具有精度高稳定性好等优点[8]。利用成熟的激光测距技

术，在已知扣件刚度的条件下测试钢轨位移，基于连续弹性梁模

型和弹性点支撑梁模型的计算理论推算轮轨力，本文对此进行探

讨，尝试验证该方法的可行性。

1扣件静刚度测试

通过室内试验利用申克机对文中所使用的单个扣件刚度进

图4测点布置图

行测试。试验前，试件和试验所用所有部件和设备在试验环境中

静置24h。将试件和试验装置安放在试验机上，用扭矩300N•m在道床板上合适的位S处粘贴钦片，以便于装有激光位移传

±50N_m将试件与支撑钢板拧紧在一起。垂向静刚度测试安感器的磁铁底座固定，安装激光位移传感器，将其射线发射处大

致对准布置好的测点。使用CD5-W85型传感器测量垂向位移。

放顺序为:支承钢板、被测试件、轨下胶垫、短钢轨，如图