SG-1型铁路线路测量仪特性分析

第３４卷Ｖｏ１．３４　第６期　Ｎｏ．６　铁道技术监督　计量工作　ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ　ＷＯＲＫ　ＳＧ一１型铁路线路测量仪特性分析　戴维军，阮文清　（兰州交通大学，甘肃兰州７３００００）　摘要：介绍了铁路线路测量仪的技术特点，主要技术指标及工作原理。　关键词：铁路线路；测量仪；特性　中图分类号：ｕ２１２．２４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—９１７８（２００６）０６—００３５－０３　随着铁路列车的大幅度提速；目前，在铁路线路　测量中急需一种测量准确度高、测量速度快、操作简　单、便于携带的数字式测量工具来满足铁路线路测　量的要求。兰州交通大学赛孚科技开发部于１９９８年　３月开始了这一课题的研究，项目定名为ＳＧ一１型铁　１．２重量轻　总重为２．４　ｋｇ。　１－３测量准确度高　１．３．１测量设备的准确度是保证铁路线路几何尺寸　测量准确度的关键。铝型材尺身长度随温度变化量　路线路测量仪（以下简称“数字轨距尺”）。　超出轨枕近１倍．机械轨距尺对此只能靠人工修正，　使用起来很不便利。数字轨距尺应用单片机进行温　度采样、数据处理．对铝型材尺身随温度变化所带来　的测量误差自动进行修正．使轨距测量误差在一３０～　１技术特点分析　该产品是根据我国铁路全天候、高速度、高行车　密度、线路状况复杂、温差范围大、使用范围线长点　多、使用人员文化水平参差不齐等现状，开发研制的　６０￣Ｃ温度范围内均能满足行业标准的规定（ＴＢ厂Ｉ’　１　９２４—１　９８７规定不超过±０．２　ｍｍ）．　铁路轨道几何参数检测器具。现有工人和检定人员　无需专门培训即可使用该产品。它由电子和机械两　部分组成．电子部分由微电子技术、单片机技术、传　感技术、信号处理技术等综合而成的高科技产品；机　械部分采用符合中华人民共和国铁道部ＴＢ厂Ｉ’　１９２４—１９８７“标准轨距铁路轨距尺通用技术条件”的　要求．整机结构示意如图１所示。该产品具有以下特　点：　１－３．２数字轨距尺采用１　４３５　ｍｍ、１　３４８　ｍｍ、１　３９１　单独写入标准值方式进行标定。当测头磨损导　致１　４３５　ｍｍ、１　３４８　ｍｍ、１　３９１　ｍｍ超过其最大允许　ｍｍ误差时．数字轨距尺不必更换测头，而是通过在轨距　尺检定器上对１　４３５　ｍｍ、１　３４８　ｍｒｎ、１　３９１　ｍｍ各测　点标准值用单片机单独写入的方式，消除测头磨损　后对轨距尺相应测量准确度的影响。　１．３－３数字轨距尺采用数码形式显示测量结果，避　免了人为的读数误差。　ｌ－３．４　由于采用人工选择测点的测量方式．能够避　免钢轨飞边、油污、铁锈、钢轨焊缝不平整等因素给　测量结果带来的不可靠性。　１．４操作简单、方便　图１数字轨距尺整机示意图　使用时．只需按压电源开关按钮．仪器将立刻显　示测量结果。　１．１性能稳定、抗电磁干扰　１．５红色发光数码管显示测量结果．读数方便，数　据清晰、直观　适用于电气化、非电气化、自动闭塞或其它闭塞　区段。　收稿日期：２００６—０２—１８　操作人员无需弯腰，即可清晰地从数据显示窗　口看到所有的测量结果，尤其在环境光线很暗、夜　间、抢险和隧道内等环境条件下，该仪器具有明显优　２００６年６月（总第２３６期）　・３５・　作者简介：戴维军，高级讲师；阮文清，高级讲师　维普资讯 http://www.cqvip.com

计量工作　关于智能型轨道衡检测仪的研发　势。　对输入信号进行基本处理。　３．４　Ａ／Ｄ转换　１．６电池容量大，使用寿命长　该仪器在几秒钟的测量过程中工作电流约４Ｏ　完成模数转换。　３．５　ＣＰＵ　ｍＡ，非工作状态时，仪器自动切换到待机状态，此时　工作电流约１０　ｍＡ，无记忆功能，正常情况下每月仅　需充电两次。电池充电次数可达４００次，保守估算能　使用８年以上。　对数据进行运算，并协调各电路的工作。　３．６　ＥＥＰＲｏＭ　存放程序和数据。　３．７驱动电路　１．７提高了检查线路的作业效率　数字轨距尺能自动完成所有项目测量，无需弯　驱动ＬＥＤ。　腰调整任何机构，测量结果一目了然，大大提高了工　作效率。　１．８减轻了基层站段计量室工作人员检修道尺的　劳动强度，提高了作业效率　目前，道尺的机械部件，尤其是测头因磨损导致　的检修和更换、水准泡零位正确性，以及度轮盘机械　故障等最费时、费力，目前，站段检修一把普通道尺　的工时定额为３　ｈ。数字轨距尺大大减少了维修工　作量，提高了工作效率。　１．９延长道尺使用期，节省了维修开支　由于数字轨距尺从根本上改善了数据显示方式　及相应的数据修正方法，既保证了道尺的精度，又消　除了更换机械测量机构部件所带来的许多费用。　２　主要技术指标　２．１使用范围　２．１．１全国范围内１　４３５　ｍｍ标准轨距铁路：　２．１．２适用温度范围：一３Ｏ　６Ｏ℃；　２．１．３湿度范围：４０￣Ｃ、￣＜９０％ＲＨ：　２．１－４整机重量：２．４　；　２．１．５测量范围及其误差满足《中华人民共和国国　家计量检定规程ＪＪＧ２　１　９—２００３铁路轨距尺》检定规　程之规定。　３电路工作原理　电子测量系统主要由高精度倾角传感器、高精　度位移传感器、Ａ／Ｄ模数转换电路、信号调理电路、　微处理器、显示电路等组成。各部分的功能及作用如　下－　３．１倾角传感器　测出倾斜量。　３．２位移传感器　测出轨距。　３．３信号调理　．３６．　３．８　ＬＥＤ　显示数据。　３．９指令板　将有关参数由按键设置，并将参数存储于　ＥＥＰＲＯＭ中。　４主电路盒操作面板简介（见图２）　图２电子测量装置操作面板示意图　４‘ｌ　电源充电时，将充电器的直流插头　插入此孔。（不充电时用胶皮盖封堵１　４．２电源开关　开启或关闭仪器电源。　４．３　Ｃ、Ｄ键操作孔　内置标准轨距复位开关，平时胶皮盖封堵。　４．４按键Ｂ　“３５”、超高测量显示与“９ｌ”、“４８”测量显示转换　建。　４．５按键Ａ　根据环境光线强弱，调节数码管亮度键。　４．６第一显示窗　不按“Ｂ”键，显示１　４３５　ｍｍ点测量值，按压“Ｂ”　键，显示“９１”点测量值。　４．７第二显示窗　不按“Ｂ”键，显示超高测量值和超高方向，按压　“Ｂ”键，显示“４８”点测量值和道岔测量符“Ｌ”。　５使用方法　按下电源开关②键，打开电源；仪器自动完成自　维普资讯 http://www.cqvip.com

铁道技术监督　第３４卷第６期　检程序，并转入测量状态；（拉动握柄数码管有显　示，放开握柄，数码管即灭）此时，第一显示窗显示轨　６结语　ＳＧ一１型铁路线路测量仪（数字轨距尺）是为铁　距１　４３５　ｍｍ点测量值，第二显示窗显示超高测量　值。显示方式（１）。　５．１轨距１　４３５点测量　将数字轨距尺卡住测点后，从第一显示窗中可　路野外线路作业而设计的高科技产品，可靠性技术　在整个设计、试验阶段得到广泛应用：　６．１可靠性设计　读出轨距值。（单位：ｍｍ。实际显示数值为１　４３５点　由于设计阶段对产品的可靠性将起到奠基作　测量值的后两位整数值和一位小数值；例：３５．６。）　５．２超高测量　将数字轨距尺卡住测点后，从第二显示窗中可　读出超高数值和超高方向。（单位：ｍｍ。根据数值前　有无“一”号可确定超高方向，当数值前有“一”号时。　表示固定测头一端高：无“一”号时，表示活动测头一　端高。）　５．３　１　３９１点、１　３４８点测量　按一下Ｂ键，数字轨距尺由测量１　４３５点和测　量超高状态转入１　３９１点、１　３４８点测量状态：此　时．第一显示窗可读出“９１”点测量值．第二显示窗第　一位“Ｌ”是道岔测量符号，后三位是“４８”点测量值。　显示方式（２）。测量方法与机械道尺相同。再按Ｂ　键，退出此状态。仪器回到测量超高和测量１　４３５　点状态。　图例说明如下：（打开电源开关，经过自检过程，　自动进入测量状态）　显示方式（１）　超高方向表示符（无此符号为正方向）　Ｘ　Ｘ．Ｘ－Ｘ　Ｘ　Ｘ．Ｘ　３５点测量值　超高测量值　显示方式（２）　道岔测量表示符　Ｘ　Ｘ．Ｘ：．Ｘ　Ｘ．Ｘ　９ｌ点测量值４８点测量值　注：每按一次Ｂ键，显示方式（１）与（２）进行一次转换　用，故在数字轨距尺的设计过程中，设计者不断根据　元器件的基本参数、电路功能的选择、程序的设计等　因素对产品的可靠性进行评价分析；通过对单元电　路、单元器件长时间极限环境下工作过程的检测。分　析可靠性预计是否准确有效？可靠性分配是否合理；　有时对单元电路、单元器件采取破坏性实验．借以发　现设计中存在的薄弱环节和潜在缺陷？预计今后使　用中可能会发生什么样的故障？等等。弄清以上问题　将有助于及时发现缺陷，及时改进设计，防止“带病”　投产。　６．２可靠性增长试验　按照设计方案研制出来的样机，存在着事先意　想不到的初期设计缺陷以及制造上的各种缺陷，设　计时所选用的元器件也可能不完全达到要求，单元　电路的匹配也不一定合理。缺陷不一定故障，但它的　存在及发展迟早能引起故障。还必须采用可靠性增　长试验的方法。２００１～２００３年，赛孚科技开发部按照　铁道部科技司的推广计划，在成都和乌鲁木齐等四　个铁路局进行环境适应性试验。在这个过程中，出现　了有的元件达不到环境试验要求，部分设计模块达　不到设计效果的故障；信息反馈回来后，科技部及时　组织设计人员，分析故障原因，改进设计方案或升级　元、器件，改进后的数字轨距尺又在兰州局试用了两　年，得到了现场工人的好评。但是又出现了故障，即　极个别设备在充电时，标准数据走偏的问题。经过设　计人员坚持不懈地努力以及无数次的模拟试验，终　于完成了故障归零（即模拟出故障），彻底避免了此　种故障的发生，提高了设备的可靠性。经过了长达４　年多的现场和室内极限实验，多次改进设计、升级　元、器件、改变实验环境、改进制造工艺等措施，实现　了设计的固有可靠性，得到了工务、工程部门的认　可，可以说，该产品目前已到了成熟期，相信对铁路　运输生产能够发挥出应有的作用。　・３７・