1.本实用新型涉及铁路工程检测领域，尤其涉及一种轨道力系数标定装置。
背景技术：
2.无论新建铁路还是运营铁路，脱轨系数和轮重减载率均是安全评估的重要参数，此类参数需要以列车通过时钢轨受到的垂直力和水平力为基础计算而来。因此，准确获得钢轨所受力值与测力传感器输出数值之间的关系（即轨道力系数）是最重要的基础工作，关系到轨道力测试结果。
3.根据最新颁布的《铁路用热轧钢轨》（gb/t 2585-2021），钢轨轨型共有7种，尺寸也有不同，现有轨道力系数标定装置是根据目标轨型单一设计制造，对于其他轨型并不适用；而且现有轨道力系数标定装置结构笨重不易人工携带，需要单独运输，但多数铁路通道门下方没有铺设道路，以原状土路居多，交通车辆无法通行，标定设备需要人工进行搬运，大大增加了测试人员数量和工作量，铁路天窗点时间短，从上桥通道至工作地点如果在运输阶段花费大量时间的话，便会导致没有足够时间完成轨道力标定任务。
技术实现要素：
4.本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种轨道力系数标定装置，以解决现有轨道力系数标定装置适用范围窄、结构笨重而运输困难的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型是采用下述方案实现的：
6.本实用新型提供了一种轨道力系数标定装置，包括轨道力加载单元、轨道力系数标定单元、垂直标定系统和水平标定系统；
7.垂直标定系统包括多组第一轨道轨头装夹单元，每组第一轨道轨头装夹单元包括连接板和两个对向且竖直地可拆卸装夹在轨道轨头两侧的子夹具，连接板可拆卸固定连接在两个子夹具之间且能够调节两个子夹具的间距；
8.水平标定系统包括多组第二轨道轨头装夹单元，每组第二轨道轨头装夹单元包括对向且水平地可拆卸装夹在轨道轨头两侧的主夹板和副夹板，副夹板可拆卸固定连接在主夹板上且能够调节固定位置；
9.轨道力加载单元可拆卸固定连接在轨道和第一轨道轨头装夹单元之间以及轨道和第二轨道轨头装夹单元之间并保持压力接触；
10.轨道力系数标定单元连接在轨道上。
11.进一步地，子夹具包括第一固定板、第二固定板、第五连接螺栓和两个子夹板，第一固定板和第二固定板可拆卸固定连接在两个子夹板之间，多个第五连接螺栓贯穿两个子夹板、第一固定板和第二固定板而可拆卸固定连接两个子夹板、第一固定板和第二固定板。
12.进一步地，还包括第一连接螺栓，子夹板的顶部开设有可调节锁定位置的第一安装孔a，连接板上开设有第二安装孔，多个第一连接螺栓贯穿第一安装孔a和第二安装孔而可拆卸固定连接子夹具和连接板。
13.进一步地，第一安装孔a为腰型孔，第二安装孔为圆形，第二安装孔的直径与第一安装孔a的圆弧直径相同。
14.进一步地，还包括第二连接螺栓，第二连接螺栓贯穿两个子夹具的下部而可拆卸固定连接两个子夹具并且第二连接螺栓位于轨道的上方。
15.进一步地，还包括第四连接螺栓，主夹板上开设有可调节锁定位置的第五安装孔a，副夹板上开设有第九安装孔，多个第四连接螺栓贯穿第五安装孔a和第九安装孔而可拆卸固定连接主夹板和副夹板。
16.进一步地，第五安装孔a为腰型孔，第九安装孔为圆形，第九安装孔的直径与第五安装孔a的圆弧直径相同。
17.进一步地，轨道力加载单元包括液压千斤顶和工字梁，液压千斤顶与工字梁相互抵接。
18.进一步地，还包括第三连接螺栓，工字梁的一端开设有第六安装孔，主夹板上远离轨道的一端开设有第五安装孔b，第三连接螺栓贯穿第五安装孔b和第六安装孔而可拆卸固定连接主夹板和工字梁。
19.进一步地，轨道力系数标定单元包括应变采集仪和多个应变片，多个应变片对称地连接在轨道的轨底面两侧或轨腰两侧，多个应变片与应变采集仪电连接。
20.与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：本实用新型既适用于各种钢轨轨型，而且通过模块化设计结合模块共用理念，模块间螺栓连接，便于运输和组装，兼顾了垂直力轨道力系数和水平轨道力系数标定功能。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中垂直标定系统及轨道力加载单元的结构正视图；
22.图2是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中垂直标定系统及轨道力加载单元的结构侧视图；
23.图3是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中子夹板的结构示意图；
24.图4是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中连接板的结构示意图；
25.图5是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中第一固定板的结构示意图；
26.图6是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中第二固定板的结构示意图；
27.图7是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中水平标定系统及轨道力加载单元的结构俯视图；
28.图8是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中水平标定系统及轨道力加载单元的结构侧视图；
29.图9是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中主夹板的结构示意图；
30.图10是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中副夹板的结构示意图；
31.图11是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中工字梁的结构示意图；
32.图12是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置中连接螺栓的通用结构示意图；
33.图13是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置在轨道力系数标定时应变数据的示例图；
34.图14是本实用新型实施例提供的一种轨道力系数标定装置在轨道力系数标定时荷载与应变关系的示例图；
35.图中：1、子夹板；2、连接板；3、第一固定板；4、第二固定板；5、主夹板；6、工字梁；7a、第一连接螺栓；7b、第二连接螺栓；7c、第三连接螺栓；7d、第四连接螺栓；7e、第五连接螺栓；7i、连接螺栓；8、液压千斤顶；9、副夹板；10、钢轨；101、第一安装孔a；102、第一安装孔b；201、第二安装孔；301、第三安装孔a；302、第三安装孔b；401、第四安装孔；501、第五安装孔a；502、第五安装孔b；601、第六安装孔；901、第九安装孔。
实施方式
36.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
39.如图1至图12所示，本实施例提供了一种轨道力系数标定装置，由轨道力加载单元、轨道力系数标定单元、垂直标定系统和水平标定系统组成，该轨道力系数标定装置既适用于各种钢轨轨型，而且通过模块化设计结合模块共用理念，模块间螺栓连接，便于运输和组装，兼顾了垂直力轨道力系数和水平轨道力系数标定功能。
40.具体地，垂直标定系统包括多组第一轨道轨头装夹单元，每组第一轨道轨头装夹单元包括连接板2和两个对向且竖直地可拆卸装夹在轨道轨头两侧的子夹具，每个子夹具包括第一固定板3、第二固定板4、第五连接螺栓7e和两个子夹板1，两个子夹板1的上部、下部分别与第二固定板4、第一固定板3通过多个第五链接螺栓7e连接成单个子夹具：第一固定板3和第二固定板4可拆卸固定连接在两个子夹板1之间，多个第五连接螺栓7e贯穿两个子夹板1上开设有的第一安装孔b102、第一固定板3上开设有的第三安装孔b302和第二固定
板4上开设有的第四安装孔401而可拆卸固定连接两个子夹板1、第一固定板和第二固定板；每个子夹板1顶部耳板开设有上下分布、可调节锁定位置的第一安装孔a101，连接板2上开设有第二安装孔201，连接板2和两个子夹具通过多个第一连接螺栓7a连接和拆卸并能够调节两个子夹具的间距：多个第一连接螺栓7a贯穿第一安装孔a101和第二安装孔201而可拆卸固定连接子夹具和连接板2，其中第一安装孔a101为腰型孔，第二安装孔201为圆形，第一安装孔a101的圆弧直径和第二安装孔201的直径相同；第一固定板3上开设有略高于轨道轨头顶部的第三安装孔a301，第二连接螺栓7b贯穿两个子夹具的下部的第三安装孔a301而可拆卸固定连接两个子夹具：固定时第二连接螺栓7b可以锁紧子夹板1下端的圆弧卡槽，使得夹具和轨道轨头外边缘密贴，安装时第二连接螺栓7b可以暂时搭放在轨道上，在提供安装方便性的同时又保证构件不会下滑与倾覆。
41.水平标定系统包括多组第二轨道轨头装夹单元，每组第二轨道轨头装夹单元包括对向且水平地可拆卸装夹在轨道轨头两侧的主夹板5和副夹板9，主夹板和副夹板构成一个水平夹具；主夹板5上开设有可调节锁定位置的第五安装孔a501，副夹板9上开设有第九安装孔901，副夹板9通过第四连接螺栓7d可拆卸固定连接在主夹板5上并能够调节固定位置：多个第四连接螺栓7d贯穿第五安装孔a501和第九安装孔901而可拆卸固定连接主夹板和副夹板，其中第五安装孔a501为腰型孔，第九安装孔901为圆形，第五安装孔a501的圆弧直径和第九安装孔的直径相同。
42.轨道力加载单元作为共用模块，其可拆卸固定连接在轨道和第一轨道轨头装夹单元之间以及轨道和第二轨道轨头装夹单元之间并保持压力接触，轨道力加载单元包括液压千斤顶8和工字梁6，液压千斤顶8与工字梁6相互抵接，其中工字梁6的一端开设有第六安装孔601，主夹板5上远离轨道的一端开设有第五安装孔b502，第三连接螺栓7c贯穿第五安装孔b502和第六安装孔601而可拆卸固定连接主夹板5和工字梁6。
43.轨道力系数标定单元（图中未示出）包括应变采集仪（图中未示出）和多个应变片（图中未示出），多个应变片对称地连接在轨道的轨底面两侧或轨腰两侧，多个应变片与应变采集仪电连接。
44.工作原理：
45.垂直标定系统的搭建：首先根据目标钢轨10的轨型调节第二安装孔201和第一安装孔a101的相对位置来调整连接板2与子夹板1的位置关系即调节两个子夹具的间距，再通过第二连接螺栓7b锁紧两个子夹具，使得夹具与钢轨10轨头外边缘密贴；
46.水平标定系统的搭建：首先根据目标钢轨10的轨型调节第五安装孔a501和第九安装孔901的相对位置来调整主夹板5与副夹板9的位置关系，再通过第四连接螺栓7d锁紧主夹板5与副夹板9，使主夹板5和副夹板9的圆弧卡槽与钢轨10轨头外边缘密贴；
47.轨道垂直力系数标定：
48.在钢轨10的轨底面左右侧各粘帖4个应变片，2个应变片为一组呈90
°
布置，张口相对，距离110mm，应变片方向与钢轨纵向成45
°
角，8个应变片组成全桥桥路，接入应变采集仪；
49.将垂直标定系统按前述搭建方法安装于钢轨10上，将液压千斤顶8放置于工字梁6与钢轨10之间，液压千斤顶8位于2组应变片连线中间，工字梁6和垂直标定系统作为反力装置将液压千斤顶8施加的垂直力反作用于钢轨10轨头顶部；
50.匀速启动液压千斤顶8，按10kn为一档进行标定，由采集仪记录每档应变数据，最大施加要大于130kn且不小于预估最大荷载，如图13所示；
51.根据每组记录的垂直荷载-应变数据，进行线性计算，得到y=kx a的线性方程，建立钢轨10的垂直荷载与应变关系，线性方程中比例系数k即为轮轨垂直力系数，如图14所示。
52.轨道水平力系数标定方法：
53.在钢轨10的轨腰左右侧中性轴各粘帖4个应变片，2个应变片为一组呈90
°
布置，张口相对，距离110mm，应变片方向与钢轨纵向成45
°
角，8个应变片组成全桥桥路，接入应变采集仪；
54.将水平标定系统按前述搭建方法安装于钢轨10上，将液压千斤顶8放置于公用模块6与钢轨10之间，液压千斤顶8位于2组应变片连线中间，工字梁6作为反力装置将液压千斤顶8施加的水平力反作用于钢轨轨头外侧缘；
55.匀速启动液压千斤顶8，按5kn为一档进行标定，由采集仪记录每档应变数据，最大施加要大于50kn且不小于预估最大荷载，如图13所示；
56.根据每组记录的水平荷载-应变数据，进行线性计算，得到y=kx a的线性方程，建立钢轨10的水平荷载与应变关系，线性方程中比例系数k即为轮轨水平力系数，如图14所示。
57.应当理解的是，上述图13和14仅用作轨道力系数标定装置在轨道力系数标定时应变数据、荷载与应变关系的示例，不特指轨道垂直力系数标定或轨道水平力系数标定时的数据。
58.上述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。