轮轨水平力、垂直力地面测试方法.doc

轮轨水平力、垂直力地面测试方法
1主题内容和适用范围
本标准规定了轮轨水平力、轮轨垂直力的地面测试方法。
本标准适用于在铁路现场钢轨上粘贴应变片以测试具有准静态特性的轮轨水平力和垂直力。
2术语
2.1 轮轨水平力：由于轮踏面和钢轨顶面之间的蠕滑、摩擦或车轮轮缘和轨头侧面的接触等因素所引起的车轮在轨道横向、垂直于钢轨断面对称轴作用到钢轨上的力。
2.2 轮轨垂直力：由于机车车辆自重及各种动力干扰因素所引起、车轮在平行于钢轨断面对称轴方向作用到钢轨上的力。
2.3 准静态特性的轮轨水平力和垂直力：是指频率范围较低，在轨道中传递、分布的规律可按静力考虑的力，车轮在非接头区，轨面无剥离、擦伤、波磨等病害的部位所产生的力可按准静态力考虑。
3试验
3.1仪器、工具及材料
3.1.1仪器
动态电阻应变仪，记录、分析仪器(光线示波器、磁带记录仪或其他数据采集分析仪)，水平力测试仪。
3.1.2工具
500V摇表，100kN水平力标定器，2ookN垂直力标定器，扭矩标定器及其他必备工具。

3.1.3材料
a.应变花，
采用成90°正交的应变花，如图1所示。宜采用应变片标距为5mm,阻值为120Ω。
b.粘合剂；
c.防潮剂；
d.其他粘贴及联接应变片的必备材料。
3. 2 应变花粘贴及绝缘
3.2.1 粘贴断面、位置和方位
测试水平力的应变花分别贴在离枕盒中心线110mm的两个断面离轨底边缘20mm处，轨底上表面和下底面各贴4个，应变片的方向与钢轨纵向成45°角，见图2。
测试垂直力的应变花分别贴在离枕盒中心线110mm的两个断面上。贴片位置是在轨腰两侧的中和轴上。应变片的方向与钢轨纵向成45°角。见图3.。
3.2.2 贴片及绝缘性能检查
按应变片正规粘贴工艺将应变花按上述规定的断面、位置、方位进行粘贴。再粘贴接线端子，焊接引线，进行绝缘性能检验，要求绝缘电阻达500MΩ以上。
3.3 组桥
测试水平力按轨底上表面和下底面分别组成两个桥，各应变片在桥臂上的位置见图2,

测试垂直力的4个应变花组成一个桥，各应变片在桥臂上的位置见图3
3.4测试仪器配套框图见图4

3. 5 贴片质量检验
将测试水平力的轨底上、下表面两桥按图4所示的接线方式分别接入应变仪的两个通道，并分别调平。用大拇指分别在各应变花上轻轻按压，在应变仪的表头上观察指针偏转的情况，要求其输出不大15με，如果超出，应变片应当重贴。
再按图5所示，在轨枕盒中心位置的轨头上施加50kN的垂直力，其输出值不应大于±20με，如果超出上述范围，则应根据应变值的符号及贴片方位角的偏差，找出造成此输出值的主要应变花，按要求的方位角重贴，并重新加载进行检查，直到达到上述要求为止。

将垂直力测试桥路接入应变仪之后，用大拇指轻轻按压应变片，其应变仪的输出不应大于15με。再在两测试断面所辖范围以外离测试断面8cm处施加50kN的垂直荷载(见图6)，此时应变仪输出不应超过20με。

3.6 调平、标定、测试
3.6.1调平
按应变仪说明书在标定和测试前进行测点调平。
3. 6.2标定
标定工作应在测试前后各进行一次。
3.6.2.1水平力标定
两应变仪通道分别调平，按图7所示方式在两贴片断面中间(枕盒中央)给钢轨施加约1kN·m的扭矩，调节水平力测试仪增益旋钮，使其输出为零，再按图8所示，在两贴片断面中央给钢轨施加水平力。按5kN为一档进行标定，最大荷载标定到50kN。如实测荷载大于50kN，则应作补充标定，使标定最大荷载不小于实测荷载。

3.6.2.2垂直力标定
将应变仪调平，按图5所示，在两贴片断面中央给钢轨施加垂直力，按10kN为一档进行标定，最大荷载标到130kN。如实测荷载大于130kN，应作补充标定，使标定最大荷载不小于实测荷载。
3.6.3测试
仪器标定后，即可进行测试.在测试过程中不应改变仪器通道的联接和仪器增益的档位，如有改变，应重新进行标定。
4数据分析
轮轨水平力和轮轨垂直力的模拟量时域波形见图9，可以从波形图中读取各轮位峰值h，计算其平均值，标准差或其它统计特征，再按标定值转换成相应的物理量。如将模拟量输入磁带记录仪或数据采集分析仪，还可进一步进行频域等其它有关数据的统计和分析。

附加说明:
本标准由铁道部科学研究院铁道建筑研究所提出。
本标准由铁道部标准计量研究所。
本标准由铁道部科学研究院铁道建筑研究所负责起草。
本标准主要起草人刘增杰、田越、曾树谷。