用于铁路路基动应力测试的标定方法和装置

摘要

本发明公开了一种用于铁路路基动应力测试的标定方法和装置。其中，所述标定方法包括：安装在所述铁路路基中的压力传感器响应于所述铁路路基所承受的压力输出相应的传感器信号，其中该铁路路基表面上设置有一承载板，该承载板上堆载有已知重量的介质；以及根据所述介质的重量和所述传感器信号，确定实际压力与所述传感器信号之间的关系，以确定标定系数。通过上述方法获得的标定系数较为准确，改善了测试的准确度。

说明书

技术领域

本发明涉及介质压力标定，具体地，涉及一种用于铁路路基动应力测试 的标定方法和装置。

背景技术

路基是轨道的基础，随着铁路的全面提速，对路基的技术要求也相应提 高，而路基在提速状态下的动应力变化是导致基床变形甚至破坏的主要原 因。从而需要通过压力传感器(如土压力传感器)来检测路基所承受的压力， 以便对路基进行受力分析。其中，土压力传感器一般采用实验室室内标定， 包括气压标定、液体标定(如油标)、土介质(如砂砾)标定。

在标定过程中，通常是将压力盒埋在土中或是混凝土中或是嵌在混凝 土，由于压力盒所受到的土压力分布不均匀，因此压力盒在压力作用下的输 出结果将与气压、活液压作用下的结果不同。也就是说，由于不同的介质条 件和应力分布，压力盒所测得的数据与均匀荷载的情况相比可能偏低或者偏 高。另外，由于盒面的变形，拱效益以及盒面的剪应力也可能减小盒面上的 正应力。由于现有标定方法中，标定环境与测试环境不同，因此，所获得的 标定系数不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于铁路路基动应力测试的现场标定方法和 装置，该方法能够准确确定实际压力与传感器输出的传感器信号之间的关 系，从而能够确定准确的标定系数。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于铁路路基动应力测试的标定方 法，所述现场标定方法包括：1)安装在所述铁路路基中的压力传感器响应 于所述铁路路基所承受的压力输出相应的传感器信号，其中该铁路路基表面 上设置有一承载板，该承载板上堆载有已知重量的介质；以及2)根据所述 介质的重量和所述传感器信号，确定实际压力与所述传感器信号之间的关 系，以确定标定系数。

相应地，本发明还提供一种用于铁路路基动应力测试的标定装置，所述 现场标定装置包括：压力传感器，安装在所述铁路路基中，用于响应于铁路 路基所承受的压力输出相应的传感器信号，其中该铁路路基表面上设置有一 承载板，该承载板上堆载有已知重量的介质；以及采集分析器，用于根据所 述介质的重量和所述传感器信号，确定实际压力与所述传感器信号之间的关 系，以确定标定系数。

本发明通过压力传感器检测铁路路基所承受的压力，根据产生所述压力 的介质的重量和所述传感器信号，确定实际压力与所述传感器信号之间的关 系，进而来确定较为准确的标定系数，提高测试的准确度。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与 下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在 附图中：

图1是根据本发明的用于铁路路基动应力测试的标定装置的结构示意 图；以及

图2是根据本发明一种实施方式的标定装置的布置结构示意图；

附图标记说明

1  路基             2  承载板

3  介质             10  压力传感器

20 采集分析器

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是， 此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发 明。

图1是根据本发明的用于铁路路基动应力测试的标定装置的结构示意 图。如图1所示，本发明提供的标定装置可以包括：压力传感器10，安装在 所述铁路路基中，用于响应于铁路路基所承受的压力输出相应的传感器信 号，其中该铁路路基表面上设置有一承载板，该承载板上堆载有已知重量的 介质；以及采集分析器20，用于根据所述介质的重量和所述传感器信号，确 定实际压力与所述传感器信号之间的关系，以确定标定系数。

本发明的实施方式采用的是现场标定方法，从而能够消除室内标定所得 标定系数与实际测试的误差。

图2是根据本发明一种实施方式的标定装置的布置结构示意图。如图2 所示，压力传感器10安装在路基1的土体中，并通过有线或无线与采集分 析器20连接。承载板2放置于路基1的表面，可以保持与压力传感器10的 中心重合，并保证承载板2与路基面接触良好、无空隙。另外，优选地，承 载板2应能保证板下压力均匀分布。采用的承压板2的直径可以不小于压力 传感器10的直径的10倍，承压板2的厚度可以不小于10mm，以保证路基 土体与压力传感器10受压均匀。

此外，加压方式应该在能够适应路基现场的同时，保证简单易行且计量 准确。在本实施方式中，采用逐层堆载的加压方式，具体实施如下。采集分 析器20可以将空载状态(未安装承载板并未堆载介质的情况)下压力传感 器10输出的传感器信号作为零值；将安装承载板但未堆载介质的情况下压 力传感器10输出的传感器信号作为第一级荷载。之后，介质3以逐层堆载 的方式堆载至承载板2上，每堆载一层介质，压力传感器10响应于路基所 承受的压力输出相应的传感器信号并将其传送至采集分析器20；采集分析器 20将堆载第n层介质后压力传感器10输出的传感器信号作为第n级荷载。 而且，采集分析器20利用堆载至承载板2上的介质的质量除以承载板2的 面积以获得单位面积上的实际压力。如此，在逐层堆载的过程中，采集分析 器20记录多组相对应的实际压力和压力传感器10所输出的传感器信号，并 确定实际压力和压力传感器10所输出的传感器信号之间的关系，进而确定 标定系数及压力传感器的灵敏度系数(即，压力传感器的电信号或应变信号 与实际压力之间的关系)。

在上述堆载过程中，堆载的每层介质重量应计量精确，以保证计算的实 际压力的精确度；并且堆载的所有介质的重量应保证所计算的实际压力不小 于预估实测最大压力值的1.5～2倍。其中预估实测最大压力值为预估的实际 过程中路基所承受的车辆或其它对象的最大压力值。而且，优选地，在堆载 过程中，两次堆载之间可以相隔一预设时间，直至压力传感器10输出稳定。

其中，上述介质可以为袋装土体或长方体状石材或混凝土，但是本发明 并不限制于此。优选地，堆载介质可以就地取材，以减小造价。

另外，介质3可以以逐层卸载的方式从承载板2上卸载，具体过程如下。 介质3以逐层卸载的方式从承载板2上卸载，每卸载一层介质，压力传感器 10响应于路基所承受的压力输出相应的传感器信号并将其传送至采集分析 器20；采集分析器20利用承载板2上的剩余介质的质量除以承载板2的面 积以获得单位面积上的实际压力。如此，在逐层卸载的过程中，采集分析器 20记录多组相对应的实际压力和压力传感器10所输出的传感器信号，并确 定实际压力和压力传感器10所输出的传感器信号之间的关系，进而确定标 定系数及压力传感器的灵敏度系数。而且，优选地，在卸载过程中，两次卸 载之间可以相隔一预设时间，直至压力传感器10输出稳定。应该理解的是， 该卸载过程可以与上述堆载过程相结合。也就是说，可以基于堆载和卸载过 程中实际压力与压力传感器所输出的传感器信号之间的关系来确定标定系 数。例如可以基于每组实际压力与传感器信号之间的关系确定一标定系数， 然后对所求得的所有标定系数求平均来得出最终的标定系数。

相应地，本发明还提供一种用于铁路路基动应力测试的标定方法。该方 法可以包括：安装在所述铁路路基中的压力传感器响应于所述铁路路基所承 受的压力输出相应的传感器信号，其中该铁路路基表面上设置有一承载板， 该承载板上堆载有已知重量的介质；以及根据所述介质的重量和所述传感器 信号，确定实际压力与所述传感器信号之间的关系，以确定标定系数。有关 该方法的具体细节及益处与上述针对用于铁路路基动应力测试的标定装置 的细节及益处相同，于此不再赘述。

通过本发明提供的装置和方法能够避免室内测试的各种因素的影响，提 高了标定系数与实际测试的一致性，改善了测试准确度。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明 的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特 征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必 要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其 不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。