机车的测力称重与对比标定法的应用

　　铁路交通是国民经济的生命线,机车的提速就是经济效益的提高。为了保证列车在高速行驶中安全可靠,在设计中就要考虑机车的重心位置及转弯时在离心力、机车重力作用下减振弹簧变形对安全的影响。一辆机车制造完毕是否能安全运行,最终取决于机车的称重参数和整车动力学性能试验结果。

　　1　传统机车称重方法的误差

　　传统机车称重方法最早如图1所示是整车静态计量。这种方法对整车的计量精度可优于±0.1%。但无法分辨轴重和轮重。

　　后来计量工作者设计了轴重仪动态采样系统。机车慢速驶过称重计量平台上的轨道,如图2所示,这种方法可动态采样计量轴重,也可静态时摘钩分次计量机车轴重。动态精度可优于±1%,静态精度可优于±0.1%。但是轴重仪也不能分辨轮重,计量参数不能判断机车高速转弯时的情况。同时轴重仪的称重平台尺寸窄小,很难进行模拟车轮加载于轨道的砝码标定。另一问题是静态摘钩分次计量极麻烦,又不安全,难于实现。

　　图3是综合前两个方案的优点而实施的另一种称重方案。这种方案将若干个称重小平台安装于机车轮的轨道下,小平台由四只悬臂式传感器组成。由于每一个小平台是一个独立的称重系统。所以该方案可以一次计量出轮重、轴重和机车总重并能大概了解重心分布情况。但是实践表明这种方案存在着严重的误差,即安装误差、砝码标定误差与实际应用误差,也就是说不确定度误差太大以及系统的溯源与实际称重计量不一致。因为对车轮来说是轨道一点受力,而对称重小平台来说是四点受力。每一个小平台的四只传感器并联一致性误差和安装后偏载误差无法调整。由于称重平台小很难独立进行单台面大吨位标定,标定砝码的重心偏差本身也造成了标定偏差,所以虽然单台面也能测定轮重,但可信度较低。

　　2　测定机车重量的方法及标准系统

　　综上所述,可以看出机车的重心测定是一个大质量集中载荷的多子集信号系统,同时还存在一个力学量标准传递的问题。如果每一车轮下轨道上的传感器子集在一定范围内无±0.1%以上误差影响,有一种能模拟车轮加载又能方便地从计量部门力学源溯源的标准器,对每一个轨道传感器进行安装后的标定,那么我们就可以精确而又可信地测定出机车的重心。这就是我们设计一种新型测定机车重心的方法及标准系统的出发点。整个设计分为称重系统(包括轨道式传感器、接线盒、计算机)和无砝码标定系统(包括压力发生部分、标准传感器、压力油缸及自动闭环控制部分)。