梁端竖向转角测量方法的研究与探索

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1、第十三届粤京港沪铁道学会学术年会论文集梁端竖向转角测量方法的研究与探索北京铁路局天津工务段李红海王朋举邵长胜摘要本文着重介绍了铁路有碴梁式桥梁端竖向转角的测量方法。笔者就所研制的检测装置设计、使用情况作了详细的论述。通过对梁端竖向转角测量方法的探索，分析所研制检测装置的优缺点，从中积累经验，旨在为铁路桥梁检测方面提供一种有益的参考。关键词转角测量方法探索I铁路桥梁梁端竖向转角检测的必要性随着铁路运输的快速发展，铁路的运输密度、运行速度及牵引重量均明显提高，对铁路线桥设备的技术要求也随之提高。为了提高快速列车通过桥梁时旅客的舒适度以及确保设备和行车安全，必须严格控制桥

2、梁梁端竖向转角。所以准确了解桥梁梁端转角，特别是掌握提速线上桥梁梁端转角对桥梁的技术状态的影响尤为重要。桥梁在列车作用下，梁体中部受载发生挠曲，引起梁的两端产生转角(如图1所示)。图1梁端转角示意图这是因为梁端转角大小对车辆加减载作用以及对桥梁梁端竖向转角的检测是现场流动性作业，因桥梁的冲击作用影响很大，对于多孔简支梁，在相邻此所研究的检测装置应能实现智能化、测量准确、操两梁端折角是两端转角的叠加，冲击作用将更加剧烈，作简捷。其设计思路是：根据桥梁振动频率范围和梁若梁端竖向转角过大，也将会大大降低旅客列车的舒端竖向转角的限值要求，选择相适应的倾角测量传感适度，况且由

3、于温度变化、荷载作用、桥梁使用年限器，采用单片机对倾角测量传感器进行控制、数据采增长等原因，梁端转角与设计梁端转角会发生一定的集、数据处理、数据计算和存储，并通过专用软件对变化。数据进行渎取，在计算机上分别对梁体始端和末端传根据铁道部铁运[2007]44号文颁布的《既有感器采集的数据进行数据分析和转角动态曲线绘制。线提速200—250km线桥设备维修规则》中第9．1．7条规定，梁端怪向转角最大限值不得大于3×10—3rad(换算后为0．1719度)，应定期对桥梁梁端竖向转角进行测量。我段管内京沪线属200kin区段，对线路的平顺度要求十分严格，而梁端竖向转角对线路产

4、生很大影响，所以必须定期对该技术参数进行检测。就目前来讲，对铁路桥梁梁端转角的测量手段和方法未发现相应的设备和文献报道，这是提速以后铁路桥梁检测方面的空白。因此桥梁维修部门都在探索研究一种实用、精确、适合基层工务段使用的梁端竖向转角的检测装置。下面着重就我们研究的一种梁端竖向转角检测装置进行介绍。2梁端竖向转角检测装置方案的确定2．1研究思路204应满足以下几方面的要求：(1)测量精度：≤O．Olo(2)测量鼍程：±5。(3)工作温度：一15℃一+60℃2．2梁端竖向转角检测装置的工作原理梁端·鼹向转角测量装置主要由倾角传感器，记录仪、计算机等三大部分组成。倾角传感

5、器町以用来测量相对于水平面的倾角变化量，其理论基础就是牛顿第二定律，是运用惯性原理的一种加速度传感器。整套装置原理框图如图2所示。倾角传感器分别安设在梁体的始端和末端的道碴槽上面，采集的数据通过数据线传输到的上位机。通过I、2路数字信号输入接口可以把倾斜角度信号进行实时采集和存储记录；记录完成后数据由专用数据输出线通过USB接口传送给第十三届粤京港沪铁道学会学术年会论文集上位计算机，由计算机对数据进行分析处理。僳．蓿日号展稽日号图2梁端转角测量装置原理框图3主要结构方案设计式、“气体摆”式三种倾角传感器的比选，确定XW3．1传感器选择和设置方法QJ02型“液体摆”式

6、传感器。倾角传感器是本套装置的重要组成部分，直接关系到测量的准确度和精度，根据现场工况要求对倾角传感器进行比选。通过对“固体摆”式、“液体摆”传感器图3传感器设置位置横向截面示3．2记录仪(单片机J设计桥梁梁端测昔装置的记录仪设计主要是对倾角传感器测苣值的及时采集及各项功能的设计。3．2．1传感器测量值的采集为避免传感器测量信号的漏采，由传感器发送测量数据，单片机实时进行数据接受，并进行数据校验，剔除个别不完整数据。3．2．2自动控制的设计为实现自动测量转角的目标，研究列车运行规律和特点，根据倾角传感器的数据，自动判断是否来车。单片机对传感器的测量值进行比较分析，自

7、动计算、显示出最大转角值并储存所有测量数据。3．2．3操作面板各项功能的设计操作面板共设计10个功能：“功能键l”测量数据，“功能键2”查询测量数根据现场工况，将传感器设置在梁端的道碴槽顶面，测量时将传感器用石膏粘在梁端，测量完毕后及时拆除。(如图3、4所示)传感器爪图4传感器设置位置纵向截面示据，“功能键3”设置XY轴数据，“功能键4”修改限门值，“功能键5”是零位设定，“功能键6”显示传感器实时测定值，“功能键7”是使用USB接口与计算机联机读取数据，“功能键8”是使用RS232接口与上位计算机连接渎取数据，“功能键9”是清除记录仪所有数据，“功能键10”是