本申請涉及鐵路工程測試技術領域，特別是涉及一種鐵路垂向輪軌力標定裝置和系統(tǒng)。

背景技術：

鐵路是交通運輸?shù)拇髣用}，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著十分重要的作用。發(fā)展高速和重載運輸是提高我國鐵路運輸能力的基本戰(zhàn)略對策，能有效緩解鐵路運量和運能的矛盾，具有顯著的社會經(jīng)濟效益。

但隨著列車速度的提高和軸重的增加，車輛和軌道之間的相互作用加劇，對列車的運行安全要求也越來越高，因此，急需提高列車運行安全的保障水平。在鐵路車輛運行中，輪軌力的監(jiān)測對保障列車行車安全具有非常重要的意義。其中，輪軌力包括垂向輪軌力和水平輪軌力，垂向輪軌力是指由于列車自重及軌道不平順等因素所引起的、車輪在平行于鋼軌斷面對稱軸方向作用到鋼軌上的力；水平輪軌力是指由于輪踏面和鋼軌頂面之間的蠕滑、摩擦或車輪輪緣和軌頭側面的接觸等因素所引起的車輪在垂直于鋼軌斷面對稱軸作用到鋼軌上的力。通過水平輪軌力和垂向輪軌力的比值即可計算出脫軌系數(shù)，因此，能否準確的對輪軌力進行標定，將直接關系到輪軌力的測試結果，并進一步影響列車脫軌系數(shù)、輪重減載率等安全性指標的計算結果，最終影響對列車運行安全性的判斷評價。

傳統(tǒng)的輪軌力標定通常通過汽車等交通工具將標定設備運輸?shù)酱郎y點，然后由工作人員在現(xiàn)場對標定設備進行裝配，而且在重復的加壓以及卸壓過程中需要人員對標定架進行抬扶，以防發(fā)生偏移，操作復雜，且存在安全隱患。另外，在隧道、橋梁等鐵路環(huán)境中，由于汽車無法通行，導致必須由人工搬運標定設備，且傳統(tǒng)的輪軌力標定裝置零部件多，重量大，增加了施工難度和工作量。

技術實現(xiàn)要素：

本申請實施例中提供了一種鐵路垂向輪軌力標定裝置和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中鐵路輪垂向軌力標定設備操作復雜，施工難度和工作量較大的技術問題。

為了解決上述技術問題，本申請實施例公開了如下技術方案：

第一方面，本申請實施例提供了一種鐵路垂向輪軌力標定裝置，包括具有前后方向的標定架主體，所述標定架主體的底板上設有兩個或兩個以上驅動輪，所述兩個或兩個以上驅動輪用于將所述標定架主體支撐在軌頭上表面，并驅動所述標定架主體沿前后方向行駛；

所述標定架主體的側壁設有導向輪組件，所述導向輪組件包括導向輪、導向輪旋轉軸和導向輪驅動件，所述導向輪和導向輪旋轉軸樞軸連接，所述導向輪旋轉軸通過導向輪驅動件與所述標定架主體相連，所述導向輪驅動件用于驅動所述導向輪繞平行于前后方向的軸線擺動，使所述導向輪的一側扣住或脫離軌腰，其中，所述導向輪旋轉軸與前后方向相垂；

所述標定架主體的側壁還設有掛鉤組件，所述掛鉤組件包括掛鉤本體、掛鉤旋轉軸和掛鉤驅動件，所述掛鉤本體的頂部與所述標定架主體相連，所述掛鉤驅動件用于驅動所述掛鉤本體的下部繞所述掛鉤旋轉軸擺動，使所述掛鉤本體的底部鉤住或脫離軌底；

所述標定架主體上還設有液壓泵，所述液壓泵包括液壓驅動件、頂舉頭和泵身，所述液壓泵的中心軸與所述標定架主體的底板相垂，所述液壓驅動件用于驅動所述泵身沿其中心軸方向運動，使所述泵身伸出或縮回所述底板；

所述標定架主體的底板上還設有激光測距儀，所述激光測距儀的發(fā)射方向與所述標定架主體的底板相垂；

所述兩個或兩個以上驅動輪位于與所述前后方向平行的同一條直線上；

所述激光測距儀的發(fā)射方向和所述頂舉頭的中心軸位于同一平面內(nèi)，且所述平面與所述前后方向平行；

所述標定架主體上表面的中心還設有水準儀；

所述激光測距儀的數(shù)量為偶數(shù)個，相對所述頂舉頭的中心軸沿所述前后方向對稱設置；

所述標定架主體上還設有與所述驅動輪相配合的制動裝置。

基于第一方面，在第一方面第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述導向輪組件的數(shù)量為偶數(shù)個，相對所述前后方向對稱設置。

基于第一方面，在第一方面第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述掛鉤組件的數(shù)量為偶數(shù)個，相對所述前后方向對稱設置。

基于第一方面，在第一方面第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述標定架主體的側壁還沿前后方向設有標尺，所述標尺的中心刻度與所述頂舉頭的中心軸相對設置。

基于第一方面和第一方面第一種到第三種任一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面第四中可能的實現(xiàn)方式中，所述標定架主體的兩端分別設有一抓手組件，所述抓手組件包括一L形支臂，所述L形支臂的水平端連接所述標定架主體，所述L形支臂的豎直端與所述底板相互垂直；所述L形支臂的豎直端上還設有第一伸縮驅動件，所述第一伸縮驅動件用于驅動所述豎直端沿垂直于所述底板的方向伸縮；

所述L形支臂的水平端上還設有第二伸縮驅動件，所述第二伸縮驅動件用于驅動所述水平端沿所述前后方向伸縮；

所述抓手組件還包括一抓手轉盤和抓手轉盤驅動件，所述抓手轉盤與所述L形支臂的豎直端相連，所述抓手轉盤的旋轉軸與所述L形支臂的豎直端平行，所述抓手轉盤驅動件用于驅動所述抓手轉盤繞其旋轉軸旋轉；

所述抓手組件還包括一抓手和抓手驅動件，所述抓手通過一抓手轉軸與所述抓手轉盤相連，所述抓手轉軸的軸線與所述抓手轉盤所在的平面相互平行，所述抓手驅動件用于驅動所述抓手張開或扣合，其中，所述抓手扣合時的內(nèi)部輪廓與所述軌頭相匹配。

第二方面，本申請實施例還提供了一種鐵路垂向輪軌力標定系統(tǒng)，包括上述第一方面和第一方面第一種到第四種任一可能的實現(xiàn)方式中的鐵路垂向輪軌力標定裝置和激光發(fā)射器，所述標定架主體的兩個側面沿前后方向均勻設有五對激光接收器，由外向內(nèi)分別為第一激光接收器、第二激光接收器和第三激光接收器，所述第一激光接收器和第二激光接收器的數(shù)量均為兩對，所述第三激光接收器的數(shù)量為一對，且所述第三激光接收器與所述頂舉頭的中心軸對應設置，所述激光發(fā)射器被配置為朝垂直于所述鐵路垂向輪軌力標定裝置所在的鋼軌發(fā)射激光束，且所述激光束的投射位置與待測點位置相匹配。

采用本申請實施例所提供的技術方案，鐵路垂向輪軌力標定裝置可以自主行駛至待測點對鋼軌的垂向輪軌力進行自動標定，操作簡單，使用方便。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例提供的一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的立體圖；

圖2為本申請實施例提供的一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的底視圖；

圖3為本申請實施例提供的一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的裝配主視圖；

圖4為本申請實施例提供的一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的裝配側視圖；

圖5為本申請實施例提供的另一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的裝配主視圖；

圖6為本申請實施例提供的另一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的裝配側視圖；

圖7A-圖7C為本申請實施例提供的一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的翻轉示意圖；

圖8為本申請實施例提供的一種抓手組件的結構示意圖；

圖9A-圖9D為本申請實施例提供的一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的分級制動示意圖；

圖中的符號表示為：1-標定架主體，101-底板，2-驅動輪，3-導向輪組件，301-導向輪，302-導向輪旋轉軸，303-導向輪驅動件，4-掛鉤組件，401-掛鉤本體，402-掛鉤旋轉軸，5-液壓泵，501-頂舉頭，502-泵身,6-激光測距儀，7-標尺，8-水準儀，9-顯示屏,10-鋼軌，1001-軌頭，1002-軌腰，1003-軌底,11-電源，12-抓手組件，121-L形支臂，122-第一伸縮驅動件，123-抓手轉盤，124-抓手，125-抓手驅動件，126-抓手轉軸；127-第二伸縮驅動件；131-第一激光接收器，132-第二激光接收器，133-第三激光接收器，14-激光發(fā)射器,X-前后方向。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。

本申請實施例所涉及的鋼軌為由軌頭1001、軌腰1002和軌底1003組成的“工”字形鋼軌，為了描述簡潔，在本文中簡稱鋼軌。

圖1為本申請實施例提供的一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的立體圖，圖2為本申請實施例提供的一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的底視圖，如圖1并結合圖2所示，本申請實施例提供的一種鐵路垂向輪軌力標定裝置包括標定架主體1，該標定架主體1為一具有前后方向的矩形框架，其前后方向即該裝置的行走方向，即圖1和圖2所示的X方向，該裝置的其它功能部件均設置在標定架主體1上，使該裝置實現(xiàn)相應的功能。

為了便于說明，以圖1所示的下表面作為標定架主體1的底板101(以下簡稱為底板)，與底板101垂直、且與X方向平行的側邊作為標定架主體1的側壁(以下簡稱為側壁)。

在本申請一種優(yōu)選實施例中，底板101上設有兩個驅動輪2，該兩個驅動輪2沿X方向設置，其用于驅動標定架主體1支撐在軌頭1001上表面，并驅動標定架主體1沿前后方向行駛。需要指出的是，在本申請實施例并不對驅動輪2的數(shù)量做具體限定，本領域技術人員可以根據(jù)實際需求對驅動輪2的數(shù)量做相應調(diào)整，例如可以沿X方向設置3個、4個或其它數(shù)量的驅動輪2，其均應當處于本申請的保護范圍之內(nèi)。

由于驅動輪2為單排輪，因此僅依靠驅動輪2支撐在鋼軌10上可能并不能保證標定架主體1的平衡，所以本申請實施例在側壁上還設有導向輪組件3，為了達到較佳的平衡效果，在本申請一種優(yōu)選實施例中設置4個導向輪組件3，每個側壁設置兩個。當然，本領域技術人員也可以設置其它數(shù)量的導向輪組件3，但最好為偶數(shù)個，相對X方向對稱設置。

其中，導向輪組件3包括導向輪301、導向輪旋轉軸302和導向輪驅動件303，導向輪301和導向輪旋轉軸302樞軸連接，導向輪旋轉軸302通過導向輪驅動件303與標定架主體1相連，導向輪驅動件303可以驅動導向輪旋轉軸302擺動，進而帶動導向輪301繞平行于X的方向擺動。其中，導向輪301的擺動存在兩個極限位置，在第一極限位置導向輪301脫離軌腰1002，處于非工作狀態(tài)；在第二極限位置導向輪301扣住軌腰1002，導向輪旋轉軸302與X方向垂直，使得導向輪301的側邊與軌腰1002相抵接觸，且導向輪301的輪廓形狀與鋼軌10軌腰側面的形狀相匹配，當驅動輪2驅動標定架主體1在鋼軌10上行駛時，導向輪301抵住軌腰1002滾動，即導向輪301與鋼軌10之間的摩擦力為滾動摩擦，摩擦力較小。因此，本申請實施例所提供的導向輪組件3，不僅可以保證標定架主體1的平衡，而且相對于滑動摩擦的平衡方式可以減小標定架主體1與鋼軌10之間的摩擦力。

在進行垂向輪軌力標定時，為了保證標定架主體1和鋼軌10之間的張力，標定架主體1需要與鋼軌10在豎直方向上固定連接。在本申請實施例中，標定架主體1的側壁上設有掛鉤組件4，為了達到較佳的固定效果，在本申請一種優(yōu)選示例中設置4個掛鉤組件4，每個側壁上設置2個，分別位于標定架主體1的兩端。當然，本領域技術人員也可以設置其它數(shù)量的掛鉤組件4，但最好為偶數(shù)個，相對X方向的兩側對稱設置。

其中，掛鉤組件4包括掛鉤本體401和掛鉤驅動件，掛鉤本體401的上部與標定架主體1相連，掛鉤驅動件用于驅動掛鉤本體401的下部繞掛鉤旋轉軸402擺動。其中，掛鉤本體401的擺動存在兩個極限位置，在第一極限位置，掛鉤本體401脫離軌底1003，處于非工作狀態(tài)；在第二極限位置，掛鉤本體401鉤住軌底1003，使標定架主體1與鋼軌10保持固定，便于進一步進行垂向輪軌力標定。

標定架主體1的中心位置還設有液壓泵5，液壓泵5包括液壓驅動件、頂舉頭501和泵身502，液壓泵5的中心軸與標定架主體1的底板101相垂，液壓驅動件用于驅動所述泵身502沿其中心軸方向運動，使所述泵身502伸出或縮回底板101。非工作狀態(tài)下，泵身502縮在底板101內(nèi)部，且泵身502的端部與底板101的下表面平齊；工作時，泵身502在液壓驅動件的驅動作用下伸出底板101，支撐在鋼軌10上，為標定架主體1和鋼軌10之間提供預緊力。

當頂舉頭501支撐在鋼軌10上時，為了檢測鋼軌10的形變狀態(tài)，在標定架主體1的底板101上設有激光測距儀6，激光測距儀6的發(fā)射方向與標定架主體1的底板101相垂，即朝垂直于軌頭1001上表面的方向發(fā)射。由于鋼軌10的形變狀態(tài)是以頂舉頭501為中心，沿X方向均勻變化的，因此，在本申請一種優(yōu)選實施例中，激光測距儀6的數(shù)量設置為2個，且激光測距儀6的發(fā)射方向和頂舉頭501的中心軸位于同一平面內(nèi)，且所述平面與X方向平行。激光測距儀6的測距結果取兩個激光測距儀6的均值。當然，本領域技術人員也可以根據(jù)實際需求設置其它數(shù)量的激光測距儀6，為了達到更好的檢測效果，激光測距儀6的數(shù)量最好為偶數(shù)個，如4個、6個或8個等，在不脫離本申請發(fā)明構思的前提下，其均應當處于本申請的保護范圍之內(nèi)。

需要指出的是，上述部件設置在標定架主體1上時，為了達到相應的功能，應當滿足相應的位置關系。例如，為了使掛鉤本體401可以鉤住軌底1003，則掛鉤本體401伸出底板101的最大距離應當小于泵身502伸出底板101的極限距離與鋼軌10高度之和，大于驅動輪2的高度與鋼軌10高度之和；為了使標定架主體1兩側的掛鉤本體401能夠同時鉤住軌底1003，標定架主體1兩側的掛鉤本體401分別鉤住軌底1003的兩側，且鉤住軌底1003底部的長度不小于軌底1003寬度的2/3；為了使標定架主體1兩側的導向輪301能夠同時扣住軌腰1002，標定架主體1兩側的導向輪301在工作狀態(tài)時，其內(nèi)側面在垂直于X方向上的距離應當?shù)扔谒圩∥恢锰庈壯?002的寬度。

為了達到較好的測試效果，頂舉頭501應當位于測點位置，但在實際工作過程中，由于頂舉頭501位于標定架主體1的底部，導致操作人員無法準確地觀測到頂舉頭501的實際位置。在本申請實施例中，在標定架主體1的側壁上沿X方向設有標尺7，且標尺7的中心刻度與頂舉頭501的中心軸相對設置，即標尺7的中心刻度與頂舉頭501中心軸在垂直于X方向的投影重合。由于標尺7與頂舉頭501之間的位置關系是確定的，因此通過標尺7即可確定頂舉頭501的位置，實現(xiàn)對測點的精確定位。

在本申請一種優(yōu)選實施例中，在標定架主體1上還設有水準儀8，通過水準儀8可以對標定架主體1的水平度進行檢查，便于當標定架主體1處于傾斜狀態(tài)時，及時對標定架主體1的位姿進行調(diào)整，確保測試準確性。

在本申請一種優(yōu)選實施例中，標定架主體1采用航空鋁合金，質(zhì)量輕，剛度大，強度大。

為了實現(xiàn)對上述鐵路垂向輪軌力標定裝置的控制，在本申請一種可選實施例中，該裝置還包括一控制器，所述控制器與驅動輪2、導向輪驅動件303、掛鉤驅動件、液壓驅動件以及激光測距儀6電連接，用于向上述部件發(fā)送控制指令，并接收激光測距儀6采集的距離數(shù)據(jù)，標定架主體1的運行速度、運行時間，以及頂舉頭501與鋼軌10之間的壓強數(shù)據(jù)。另外，所述控制器還可以包含一顯示屏9，用于顯示其所采集到的數(shù)據(jù)，或通過顯示屏9接收用戶的觸發(fā)信號，當通過顯示屏9接收用戶的觸發(fā)信號時，顯示屏9采用觸摸屏。需要指出的是，本申請實施例中的控制器可以與標定架主體1一體設置，也可以與標定架主體1分離設置，當控制器與標定架主體1分離設置時，控制器通過無線與標定架主體1相連。

另外，當本申請實施例提供的鐵路垂向輪軌力標定裝置行走到待測點位置時為了使其能夠及時停止，在標定架主體1上還設有與驅動輪2相配合的制動裝置，所述制動裝置可以為驅動輪提供一定的正壓力，在制動裝置和驅動輪2之間產(chǎn)生滑動摩擦力，進而使鐵路垂向輪軌力標定裝置減速直至停止。所述標定架主體1上還設有電源11為所述鐵路垂向輪軌力標定裝置進行供電。

為了便于本領域技術人員更好地理解本技術方案，以下結合鐵路垂向輪軌力標定裝置的具體實現(xiàn)過程進行說明。其主要包括以下步驟：

步驟S110：將所述鐵路垂向輪軌力標定裝置沿前后方向放置在鋼軌10上，使驅動輪2支撐在軌頭1001上表面。

在初始階段，導向輪301、掛鉤本體401和頂舉頭501均處于收起狀態(tài)，此時，將鐵路垂向輪軌力標定裝置放置在鋼軌10上，僅有驅動輪2與鋼軌10相接觸。

步驟S120：向導向輪驅動件303發(fā)送導向輪鎖緊指令，使所述導向輪驅動件303驅動所述導向輪301的一側扣住軌腰1002。

圖3為本申請實施例提供的一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的裝配主視圖，圖4為本申請實施例提供的一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的裝配側視圖，如圖3并結合圖4所示，為了保證裝置在鋼軌10上平穩(wěn)行駛，可以通過控制器向導向輪驅動件303發(fā)送導向輪鎖緊指令，導向輪驅動件303驅動導向輪301沿平行于X軸的方向擺動，使導向輪301的一側扣住軌腰1002，此時，由于標定架主體1兩側的導向輪301均扣住軌腰1002，相當于將標定架主體1夾持在鋼軌10上，因此可以使標定架主體1保持較好的穩(wěn)定性。

步驟S130：向驅動輪2發(fā)送驅動指令，使所述驅動輪2驅動所述鐵路垂向輪軌力標定裝置沿鋼軌10的延伸方向行駛，直到到達待測點。

對于鐵路隧道、橋梁等公路交通工具(如汽車等)不易到達的區(qū)域，可以將本裝置設置在隧道或橋梁外部的鋼軌10上，通過控制器向驅動輪2發(fā)送驅動指令，使所述驅動輪2驅動所述鐵路垂向輪軌力標定裝置沿鋼軌10的延伸方向行駛，直到到達待測點。其中，當鐵路垂向輪軌力標定裝置到達待測點附近時，還可以通過標定架主體1上的標尺7進行精確定位，或通過水準儀對鐵路垂向輪軌力標定裝置的水平度進行檢查，以便當其傾斜時，及時進行調(diào)整。

步驟S140：向掛鉤驅動件發(fā)送掛鉤鎖緊指令，使所述掛鉤驅動件驅動所述掛鉤預鉤住軌底1003。

圖5為本申請實施例提供的另一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的裝配主視圖，如圖5所示，在鐵路垂向輪軌力標定裝置到達待測點后，向掛鉤驅動件發(fā)送掛鉤鎖緊指令，使所述掛鉤驅動件驅動所述掛鉤預鉤住軌底1003。

所述掛鉤預鉤住第一鋼軌的軌底是指掛鉤僅僅擺動到相應的位置，掛鉤和鋼軌之間還沒有發(fā)生作用力，隨著后續(xù)液壓泵的延伸，掛鉤繃緊，掛鉤和鋼軌之間的作用力逐漸增大。

步驟S150：向液壓驅動件發(fā)送第一加壓指令，使泵身502與鋼軌10相抵觸。

在初始狀態(tài)，液壓泵的泵身與底板平齊，向液壓泵發(fā)送第一垂向加壓指令，使得泵身向下移動與第一鋼軌相抵觸，由于此時導向輪還扣在軌腰上，因此，此時不能為第一鋼軌加壓，僅使泵身與第一鋼軌相抵觸，為后續(xù)垂向加壓做準備。

步驟S160：向導向輪驅動件303發(fā)送導向輪解鎖指令，使所述導向輪驅動件303驅動所述導向輪301脫離軌腰1002。

圖6為本申請實施例提供的另一種鐵路垂向輪軌力標定裝置的裝配側視圖，如圖6所示，由于此時鐵路垂向輪軌力標定裝置已經(jīng)到達待測點，處于靜止狀態(tài)，不再需要導向輪301導向，因此，向導向輪驅動件303發(fā)送導向輪解鎖指令，使所述導向輪驅動件303驅動所述導向輪301脫離軌腰1002，導向輪301沿L方向擺動脫離軌腰1002，并呈V型收起。

步驟S170：向液壓驅動件發(fā)送第二加壓指令，使頂舉頭與鋼軌之間施加一定的預壓力，使所述掛鉤鉤住軌底1003，所述預壓力使所述鐵路垂向輪軌力標定裝置達到一種自平衡狀態(tài)。

其中，所述自平衡狀態(tài)即通過鐵路垂向輪軌力標定裝置對鋼軌進行垂向輪軌力標定前，使鐵路垂向輪軌力標定裝置達到的一種穩(wěn)定狀態(tài)，其具體可能涉及，先使頂舉頭501與鋼軌10之間施加一較小的預壓力，然后對標定架主體1進行調(diào)平(參照水準儀，將標定架主體1調(diào)整到水平位置)，最后再施加較大的預壓力，使所述鐵路垂向輪軌力標定裝置達到一種自平衡狀態(tài)。

步驟S180：向液壓驅動件發(fā)送第三加壓指令，使頂舉頭501與鋼軌10之間施加一定的測試壓力F，當所述頂舉頭501與鋼軌10之間的壓強的波動值小于5％，且持續(xù)時間超過t時(其中，t可以選擇5s、10s、15s等)，采集所述頂舉頭501與標定架主體1之間的壓強p，以及激光測距儀6檢測到的距離h。

具體為，向液壓驅動件發(fā)送n次第三加壓指令，例如，第i次第三加壓指令使頂舉頭501和鋼軌10之間施加一定的測試壓力F_i，并采集所述頂舉頭501和標定架主體1之間的壓強p_i，以及激光測距儀6檢測到的距離h_i，其中，F(xiàn)_i＞F_i-1。其中，每次加壓前需要對液壓驅動件進行完全卸壓，再重新開始加壓測量。

步驟S190：根據(jù)公式f＝p·s，計算出垂向力f，進而確定垂向力f與距離h之間的關系，實現(xiàn)垂向輪軌力的標定，其中s為所述頂舉頭501的面積。

具體為，根據(jù)公式f_i＝p_i·s，計算出每次加壓后的垂向力f_i，進而得到每次加壓后的數(shù)組(f_i，h_i)，根據(jù)所有所述數(shù)組(f_i，h_i)擬合出f和h的關系曲線，實現(xiàn)垂向輪軌力的標定，其中s為所述頂舉頭501的面積，f和h的關系曲線即垂向輪軌力標定結果，f代表垂向力，h代表第一鋼軌的垂向變形量。

鐵路包括兩條相互平行的鋼軌，在對鐵路進行垂向輪軌力標定時，通常需要對兩條鋼軌分別進行標定，在本申請實施例中，為了實現(xiàn)鐵路垂向輪軌力標定裝置在兩條鋼軌之間的自動跨越，在標定架主體1的兩端還分別設有一抓手組件12。

參見圖8，為本申請實施例提供的一種抓手組件的結構示意圖。如圖8所示，本申請實施例提供的抓手組件12包括一L形支臂121，所述L形支臂121的水平端連接所述標定架主體1，所述L形支臂121的豎直端與所述底板101相互垂直；所述L形支臂121的豎直端上還設有第一伸縮驅動件122，所述第一伸縮驅動件122用于驅動所述豎直端沿垂直于所述底板101的方向伸縮；所述L形支臂121的水平端上還設有第二伸縮驅動件127，所述第二伸縮驅動件127用于驅動所述水平端沿所述前后方向伸縮，所述第一伸縮驅動件122和第二伸縮驅動件127使抓手124可以沿圖8中的水平和豎直兩個維度運動。所述第一伸縮驅動件122和第二伸縮驅動件127可以采用液壓泵、電機等本領域技術人員常用的驅動器件，本申請對此不做具體限定。

所述抓手組件12還包括一抓手轉盤123和抓手轉盤驅動件，所述抓手轉盤123與所述L形支臂121的豎直端相連，所述抓手轉盤123的旋轉軸與所述L形支臂121的豎直端平行，所述抓手轉盤驅動件用于驅動所述抓手轉盤123繞其旋轉軸旋轉，所述抓手轉盤驅動件可以采用電機等本領域技術人員常用的驅動器件。

所述抓手組件12還包括一抓手124和抓手驅動件125，所述抓手124包括兩個凹形部件，所述兩個凹形部件的一端通過抓手轉軸126與抓手轉盤123相連，且兩個凹形部件的凹槽相對設置，當凹形部件相對抓手轉軸126旋轉時，使得抓手124張開或扣合(圖8所示為抓手124的扣合狀態(tài))，其中，所述抓手124扣合時的內(nèi)部輪廓與所述軌頭1001相匹配。所述抓手轉軸126的軸線與所述抓手轉盤123所在的平面相互平行，所述抓手驅動件125用于驅動所述抓手124張開或扣合。在本申請一種可選實施例中，所述抓手驅動件125采用液壓泵。

為了使本領域技術人員更好地理解本技術方案，以下結合圖7A-7C對鐵路垂向輪軌力標定裝置由一條鋼軌跨越到另一條鋼軌的過程進行說明。為了便于說明，將圖7A-圖7C中標定架主體左端的抓手組件12作為第一抓手組件，右端的抓手組件12作為第二抓手組件，將圖7A中的鋼軌和圖7B中左側的鋼軌10作為第一鋼軌，將圖7B右側的鋼軌10和圖7C中的鋼軌10作為第二鋼軌。

當鐵路垂向輪軌力標定裝置在第一鋼軌完成標定后，通過第一抓手抓住第一鋼軌(如圖7A所示)，然后控制第一抓手的抓手轉盤123旋轉，使第二抓手移動至第二鋼軌的位置，且使第二抓手抓住第二鋼軌(如圖7B所示)，然后控制第一抓手松開第一鋼軌，控制第二抓手的抓手轉盤123旋轉，使標定架主體1與第二鋼軌平行，完成由第一鋼軌到第二鋼軌的跨越。以下結合鐵路垂向輪軌力標定裝置的標定過程進行詳細說明，其包括以下步驟。

步驟S210：將所述鐵路垂向輪軌力標定裝置沿前后方向放置在第一鋼軌上，使驅動輪2支撐在第一鋼軌的軌頭上表面；

步驟S220：向導向輪驅動件303發(fā)送導向輪鎖緊指令，使所述導向輪驅動件303驅動所述導向輪301的一側扣住第一鋼軌的軌腰。

步驟S230：向驅動輪2發(fā)送驅動指令，使所述驅動輪2驅動所述鐵路垂向輪軌力標定裝置沿第一鋼軌的延伸方向行駛，直到到達待測點。

步驟S240：向掛鉤驅動件發(fā)送掛鉤鎖緊指令，使所述掛鉤驅動件驅動所述掛鉤預鉤住第一鋼軌的軌底。

步驟S250：向液壓驅動件發(fā)送第一加壓指令，使泵身502與第一鋼軌相抵觸。

步驟S260：向導向輪驅動件303發(fā)送導向輪解鎖指令，使所述導向輪驅動件303驅動所述導向輪301脫離第一鋼軌的軌腰。

步驟S270：向液壓驅動件發(fā)送第二加壓指令，使頂舉頭501與第一鋼軌之間施加一定的預壓力，使所述掛鉤鉤住第一鋼軌的軌底。

步驟S280：向液壓驅動件發(fā)送n次第三加壓指令，第i次第三加壓指令使頂舉頭501和鋼軌10之間施加一定的測試壓力F_i，當所述頂舉頭501與鋼軌10之間的壓強的波動值小于5％，且持續(xù)時間超過t時，采集所述頂舉頭501和標定架主體1之間的壓強p_i，以及激光測距儀6檢測到的距離h_i，其中，F(xiàn)_i＞F_i-1。

步驟S290：根據(jù)公式f_i＝p_i·s，計算出每次加壓后的垂向力f_i，進而得到每次加壓后的數(shù)組(f_i，h_i)，根據(jù)所有所述數(shù)組(f_i，h_i)擬合出f和h的關系曲線，實現(xiàn)垂向輪軌力的標定，其中s為所述頂舉頭501的面積。

步驟S300：向第一抓手組件的抓手驅動件125發(fā)送抓手張開指令，使所述第一抓手組件的抓手驅動件125驅動所述第一抓手組件的抓手張開。

在本申請實施例中，采用第一抓手組件抓住第一鋼軌進行旋轉，當然也可以采用第二抓手組件抓住第一鋼軌進行旋轉，其均可以實現(xiàn)本申請的發(fā)明目的。

步驟S310：向所述第一抓手組件的第一伸縮驅動件122發(fā)送延伸指令，使所述第一抓手組件的抓手124延伸至與所述第一鋼軌的軌頭相抵觸，為第一抓手組件的抓手抓住第一鋼軌做準備。

步驟S320：向所述第一抓手組件的抓手驅動件125發(fā)送抓手扣合指令，使所述第一抓手組件的抓手驅動件125驅動所述第一抓手組件的抓手124扣住所述第一鋼軌的軌頭。

步驟S330：向掛鉤驅動件發(fā)送掛鉤解鎖指令，使所述掛鉤驅動件驅動所述掛鉤脫離所述第一鋼軌的軌底。

步驟S340：向所述第一抓手組件的抓手轉盤驅動件發(fā)送旋轉指令，所述第一抓手組件的抓手轉盤驅動件驅動所述第一抓手組件的抓手轉盤123旋轉，使所述標定架主體垂直于所述第一鋼軌，且第二抓手組件靠近所述第二鋼軌，為第二抓手抓住第二鋼軌做準備。

步驟S350：向所述第一抓手組件和/或第二抓手組件的第二伸縮驅動件127發(fā)送延伸指令或收縮指令，使所述第二抓手組件移動至所述第二鋼軌的正上方。

對于不同的鋼軌，第一鋼軌和第二鋼軌之間的距離可能不盡相同，由于第二伸縮驅動件127可以驅動L形支臂121的水平端伸縮，因此可以通過第二伸縮驅動件127調(diào)整第一抓手組件和第二抓手組件之間的距離，進而適應當前鋼軌中第一鋼軌和第二鋼軌之間的距離，使第二抓手組件移動至第二鋼軌的正上方。

步驟S360：向所述第二抓手組件的抓手驅動件125發(fā)送抓手張開指令，使所述第二抓手組件的抓手驅動件125驅動所述第二抓手組件的抓手張開。

步驟S370：向所述第二抓手組件的第一伸縮驅動件122發(fā)送延伸指令，使所述第二抓手組件的抓手延伸至與所述第二鋼軌的軌頭相抵觸，為第二抓手組件的抓手抓住第二鋼軌做準備。

步驟S380：向所述第二抓手組件的抓手驅動件125發(fā)送抓手扣合指令，使所述第二抓手組件的抓手驅動件125驅動所述第二抓手組件的抓手扣住所述第二鋼軌的軌頭。

步驟S390：向所述第一抓手組件的抓手驅動件125發(fā)送抓手張開指令，使所述第一抓手組件的抓手驅動件125驅動所述第一抓手組件的抓手張開。

步驟S400：向所述第一抓手組件的第一伸縮驅動件122發(fā)送收縮指令，使所述第一抓手組件的第一伸縮驅動件122驅動所述第一抓手組件的抓手脫離所述第一鋼軌的軌頭。

步驟S410：向所述第二抓手組件的抓手轉盤驅動件發(fā)送旋轉指令，所述第二抓手組件的抓手轉盤驅動件驅動所述第二抓手組件的抓手轉盤123旋轉，使所述標定架主體的前后方向與所述第二鋼軌平行。

步驟S420：向所述導向輪驅動件303發(fā)送導向輪鎖緊指令，使所述導向輪驅動件303驅動所述導向輪301的一側扣住第二鋼軌的軌腰。

步驟S430：向所述第二抓手組件的抓手驅動件125發(fā)送抓手張開指令，使所述第二抓手組件的抓手驅動件125驅動所述第二抓手組件的抓手張開。

步驟S440：向所述第二抓手組件的第一伸縮驅動件122發(fā)送收縮指令，使所述第二抓手組件的第一伸縮驅動件122驅動所述第二抓手組件的抓手脫離所述第二鋼軌的軌頭。

至此，鐵路垂向輪軌力標定裝置完成由第一鋼軌到第二鋼軌的自動跨越，進而鐵路垂向輪軌力標定裝置可以在第二鋼軌上進行輪軌力標定裝置，相關內(nèi)容可以參考步驟S210-S290，為了節(jié)約篇幅，本申請對此不再贅述。

相關技術中，通常依靠操作人員的經(jīng)驗控制制動裝置制動，使鐵路垂向輪軌力標定裝置停在待測點位置，但是，本方式對操作人員的經(jīng)驗要求較高，且通常不能準確地停在待測點位置，當鐵路垂向輪軌力標定裝置停止后，通常還要進行多次調(diào)整，導致操作繁瑣。

針對這種現(xiàn)象，本申請實施例還提供了一種鐵路垂向輪軌力標定系統(tǒng)，包括上述實施例所提供的鐵路垂向輪軌力標定裝置和激光發(fā)射器14。其中，本實施例中的鐵路垂向輪軌力標定裝置與上述實施例基本相似，其不同之處在于，所述標定架主體的兩個側面沿前后方向均勻設有五對激光接收器，由外向內(nèi)分別為第一激光接收器131、第二激光接收器132和第三激光接收器133，所述第一激光接收器131和第二激光接收器132的數(shù)量均為兩對，所述第三激光接收器133的數(shù)量為一對，且所述第三激光接收器133與所述頂舉頭的中心軸對應設置，所述激光發(fā)射器14被配置為朝垂直于所述鐵路垂向輪軌力標定裝置所在的鋼軌發(fā)射激光束，且所述激光束的投射位置與待測點位置相匹配，即激光束的投射位置位于待測點的正上方，當鐵路垂向輪軌力標定裝置通過激光發(fā)射器14的發(fā)射區(qū)域時，使激光接收器可以接收到激光束，進而執(zhí)行相應的動作，以下結合圖9A-圖9D對鐵路垂向輪軌力標定裝置的減速過程進行詳細說明，具體包括以下步驟。

步驟S510：將所述鐵路垂向輪軌力標定裝置沿前后方向放置在鋼軌10上，使驅動輪2支撐在軌頭1001上表面。

步驟S520：向導向輪驅動件303發(fā)送導向輪鎖緊指令，使所述導向輪驅動件303驅動所述導向輪301的一側扣住軌腰1002。

步驟S530：向驅動輪2發(fā)送驅動指令，使所述驅動輪2驅動所述鐵路垂向輪軌力標定裝置沿鋼軌10的延伸方向行駛，如圖9A所示。

步驟540：當?shù)谝患す饨邮掌?31接收到激光發(fā)射器14發(fā)射的激光信號時，如圖9B所示，采集當前的時間t₁和所述標定架主體當前的速度v₁，并向所述制動裝置發(fā)送第一剎車指令，使所述制動裝置向所述驅動輪提供第一正壓力G₁。

當?shù)谝患す饨邮掌?31接收到激光信號時，說明鐵路垂向輪軌力標定裝置正在接近測點位置，此時通過制動裝置向驅動輪提供第一正壓力使驅動輪G₁開始減速。

步驟S550：當?shù)诙す饨邮掌?32接收到激光發(fā)射器14發(fā)射的激光信號時，如圖9C所示，采集當前的時間t₂和所述標定架主體當前的速度v₂，根據(jù)公式：v₁-v₂＝a₁(t₁-t₂)，計算出標定架主體由第一激光接收器131到第二激光接收器132之間的加速度a₁；根據(jù)公式ma₁＝μG₁，計算出制動裝置與驅動輪之間的摩擦系數(shù)μ，其中，m為所述鐵路垂向輪軌力標定裝置的質(zhì)量；根據(jù)公式2a₂s＝v₃²-v₂²，計算出第二激光接收器132和第三激光接收器133之間的加速度a₂，s為第二激光接收器132和第三激光接收器133之間的距離，其中，v₃為鐵路垂向輪軌力標定裝置到達第三激光接收器133時的速度，令v₃＝0即按照鐵路垂向輪軌力標定裝置到達待測點位置時正好停止這種理想狀態(tài)計算加速度a₂；根據(jù)公式ma₂＝μG₂，計算出第二正壓力G₂，并向所述制動裝置發(fā)送第二剎車指令，使所述制動裝置向所述驅動輪提供第二正壓力G₂。按照第二正壓力G₂提供的摩擦力大小，使得鐵路垂向輪軌力標定裝置到達待測點位置時速度正好降為0，使鐵路垂向輪軌力標定裝置準確地停止在待測點位置。

步驟S560：當所述第三激光接收器133接收到激光發(fā)射器14發(fā)射的激光信號時，如圖9D所示，向所述制動裝置發(fā)送第三剎車指令，使所述制動裝置抱死所述驅動輪。

當?shù)谌す饨邮掌?33接收到激光發(fā)射器14發(fā)射的激光信號時，說明鐵路垂向輪軌力標定裝置已經(jīng)到達待測點位置，此時通過制動裝置抱死驅動輪，使鐵路垂向輪軌力標定裝置停止。

步驟S570：向掛鉤驅動件發(fā)送掛鉤鎖緊指令，使所述掛鉤驅動件驅動所述掛鉤預鉤住軌底1003。

步驟S580：向液壓驅動件發(fā)送第一加壓指令，使泵身502與鋼軌10相抵觸；

步驟S590：向導向輪驅動件303發(fā)送導向輪解鎖指令，使所述導向輪驅動件303驅動所述導向輪301脫離軌腰1002。

步驟S600：向液壓驅動件發(fā)送第二加壓指令，使頂舉頭501與鋼軌10之間施加一定的預壓力，使所述掛鉤鉤住軌底1003。

步驟S610：向液壓驅動件發(fā)送n次第三加壓指令，第i次第三加壓指令使頂舉頭501和鋼軌10之間施加一定的測試壓力F_i，當所述頂舉頭501與鋼軌10之間的壓強的波動值小于5％，且持續(xù)時間超過t時，采集所述頂舉頭501和標定架主體1之間的壓強p_i，以及激光測距儀6檢測到的距離h_i，其中，F(xiàn)_i＞F_i-1。

步驟S620：根據(jù)公式f_i＝p_i·s，計算出每次加壓后的垂向力f_i，進而得到每次加壓后的數(shù)組(f_i，h_i)，根據(jù)所有所述數(shù)組(f_i，h_i)擬合出f和h的關系曲線，實現(xiàn)垂向輪軌力的標定，其中s為所述頂舉頭501的面積。

采用本申請實施例所提供的技術方案，對鐵路垂向輪軌力標定裝置采用分級制動的方式使其準確地停止在待測點位置。具體為：通過第一激光接收器和第二激光接收器之間的相關參數(shù)計算出制動時的摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)受多種因素(如鋼軌表面粗糙度、潤滑狀態(tài)燈)的影響，在本申請實施例中根據(jù)現(xiàn)場的相關數(shù)據(jù)對摩擦系數(shù)進行計算更加準確。當計算出摩擦系數(shù)后，根據(jù)第二激光接收器和第三激光接收器之間的相關參數(shù)(如速度、激光接收器之間的距離等)計算出制動裝置需要施加多大的摩擦力，從而得出所需的正壓力使得鐵路垂向輪軌力標定裝置到達待測點位置時的速度正好降為0。

采用傳統(tǒng)的制動方式，假如制動力過小，可能使得鐵路垂向輪軌力標定裝置到達待測點位置時還具有較大的運行速度，即使此時采取抱死措施，則鐵路垂向輪軌力標定裝置依靠自身的慣性仍會向前滑動一定的距離；假如制動力過大，可能使得鐵路垂向輪軌力標定裝置在到達待測點位置之前就已經(jīng)停止了。因此，采用本申請實施例所提供的制動方式可以提高鐵路垂向輪軌力標定裝置在待測點位置的精確度。

需要說明的是，在本文中，諸如“第一”和“第二”等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本申請的具體實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本申請的保護范圍。