有关无基坑不断轨轨道称重装置传感器设计的若干问题

　　随着铁路的六次大提速和众多大中型与特大型工矿企业的工业化生产的发展需要，自从我国首个具有知识产权的专利技术———无基坑复合式不断轨轨道称重装置 ZL99253279·5 和塞入式测力传感器 ZL99251566·1 及塞入式轮重测力传感器ZL200820166197·6 问世，直至 2010 年 4 月 17 日由杭州钱江称重技术有限公司承担研制的国家级火炬计划项目——— 0.2 级准确度的动态 800 吨无基坑复合式不断轨超大质量轨道称重装置通过国家级验收，经过将近二十多年来的大量实践和应用，已对无基坑复合式不断轨的有关道床基础、承载构造、传感器结构、系统称量结构、计量方式、轨型、车型、动态、静态、动静结合、载重、防爬装置、计量速度、计量准确度、采集通道等一系列相关问题，有了许多成熟的组合方案，把这些不同的条件与相应的数学模型进行科学的匹配，就能制造出一台既稳定、安全，又能与常规结构轨道衡的计量性能相媲美的无基坑复合式不断轨轨道称重装置。

　　1无基坑不断轨轨道称重装置称重传感器的设计

　　无基坑不断轨轨道称重装置的传感器设计除了应该能够具备满足铁路部门的相关规范，便于工务机械化施工和人工日常维护的外形尺寸与结构，便利的机械加工特性，优良的计量性能，有稳定而足够的承载与传力接触面积充分的抗冲击、震动等考虑以外，还需注意以下问题：

　　1) 钢轨轨垫式传感器输出灵敏度系数的计算

　　A.钢轨轨垫式传感器输出灵敏系数计算。

　　K：电阻应变片系数，通常 K=2.1;

　　S：传感器输出灵敏度 (mv/v);

　　u：材料泊松比;

　　E：材料弹性模量;

　　Ro：传感器输出阻值;

　　Ri：传感器输入阻值;

　　τm：贴片位置的平均剪应力;

　　τm通常可以用有限元法通过计算机计算。

　　B.钢轨塞入式传感器输出灵敏系数计算。钢轨塞入式传感器输出灵敏度系数不仅与传感器的设计有关，而且与所安装的钢轨的型号有关，具体可按下式计算。

　　Q：钢轨横截面上的剪切力 (通常为);

　　S：钢轨横截面的静矩 (一次矩);

　　b：钢轨腹板厚度;

　　I：为截面惯性矩; (可参见材料力学);

　　2无基坑不断轨轨道称重装置专用传感器的疲劳寿命

　　用于无基坑不断轨轨道衡或用于无基坑不断轨的铁路货物列车动态超偏载检测装置的传感器和其设备，大都是装在比较偏远或人员稀少的区域，铁路路基的施工与称量结构的选择往往会受到现场条件、车辆状况、冲击振动、频繁起动、使用环境、维护力量、投资大小等多方面条件制约，这些内容几乎都与传感器有关。为此，传感器疲劳寿命的设计就显得更为重要。用于无基坑不断轨结构的传感器的疲劳寿命，至少要大于其它常规传感器疲劳寿命500 万次的六倍以上———即疲劳寿命达到≥3000 万次，方能让用户用的踏实。