动态轨道衡原理、检定及故障分析
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城市轨道交通动态检查--轨检车主要检测项目原理及危害分析城市轨道交通动态检查--轨检车主要检测项目原理及危害分析摘要:本文主要针对轨检车检查项目:水平、三角坑、高低、轨距、轨向和车体振动加速度进行检测原理及危害成因分析,对现场进行检测,掌握现场的几何尺寸,分析可能产生的原因进行及时处理并跟踪分析,来保证列车运行。
关键词:轨检车城市轨道线路危害成因Abstract: This paper mainly for track inspection vehicle inspection items: horizontal, triangular pit, height, gauge, rail to body vibration acceleration detection theory and hazard cause analysis, on-site detection, master geometry of the scene, the analysis may producethe reasons for the timely processing and tracking analysis, to ensure that the trains run.Keywords: urban rail, line track ,inspection car, hazard causes.随着城市轨道交通的不断发展,动态检查密度也随着加大,动态检查已作为指导城市轨道交通线路养护维修的重要依据,因此,动态分析质量直接关系到线路养护维修优劣。
线路动态不平顺是指线路不平顺的动态质量反映,主要通过轨道检查车进行检测。
如何利用轨检车资料帮助现场找准病害及分析产生原因是技术人员分析工作的重中之重。
1、主要检测项目及性能指标轨道检查车对轨道动态局部不平顺(峰值管理)检查的项目为轨距、水平、高低、轨向、三角坑、车体垂向振动加速度和横向振动加速度七项。
动态电子轨道衡应用于维护摘要:电子动态轨道衡属于许多公司重要的物资计量点,可实现对列车的不摘钩、不停靠连续动态自动称重计量。
动态轨道衡的效率要高于静态电子轨道衡,可以大大提高了工作效率。
然而在对动态轨道衡更依赖的同时,对其计量精度也提出了更高的要求。
一方面动态轨道衡维修、检修率必须低,以确保铁路运输效率,进厂物资能及时装卸;另一方面尽可能的降低计量误差,保证数据的准确。
因此,如何确保动态轨道衡的计量精度,将其计量误差控制在最小范围之内,是摆在我们面前最重要的任务。
关键词:动态;电子轨道衡;维护引言动态电子轨道衡即“自动轨道衡”,是一种对行进中的列车进行自动称量的大型衡器,能够在不摘钩、不停车的条件下,完成对列车的机车判别、测量列车速度逐节车皮自动称量和整列车的自动累计称重等,一般用于大宗物料的贸易结算计量,在大型工矿企业和港口等场合应用颇多。
动态电子轨道衡既然是商用衡器,对其计量精度和稳定性自然就要求较高,即使再好的衡器,如果稳定性出了问题,其计量精度也就无从谈起。
文中就中国平煤神马集团旗下某公司动态电子轨道衡的工作不稳定问题所采取的十分有效的技术措施进行详细介绍,希望对动态电子轨道衡用户和生产厂家在分析和处理同类故障时能有所帮助。
1 动态电子轨道衡结构与原理1.1 动态轨道衡的结构组成动态电子轨道衡一般由引线轨、承重台面、称重传感器、称量显示控制仪表(或装置)和逻辑控制器等五大部分所组成。
1.2 动态轨道衡器的基本工作原理基本工作原理:当承重货物列车进入称量台面时,在重力的作用下,使称重传感器弹性体产生形变,输出与重量数据成比例的电信号,经称重转换仪表进行放大、滤波等处理,然后经模数(A/D)转换器将模拟量转换成数字量送至计算机进行,最终计算出当前车皮的重量并显示出来。
2 动态电子轨道衡安装及调试2.1动态电子轨道衡软件设计动态电子轨道衡软件设计主要实现数字滤波、重量计算、车型识别、数据处理等功能。
动态轨道衡一、概述铁路运输的大宗散装货物大部分需要经轨道衡计量,轨道衡的应用普及煤炭、冶金、电力、石化、机械、建材、铁路、港口等各个行业;铁路是国民经济的大动脉,铁路货运量占全国总货运量的比重很大,大约占50%左右;在每年铁路货运量中,需用轨道衡计量的散装货物占大部分,所以轨道衡计量准确度与否,对于企业的经济效益、社会效果和政治影响都很大;我国铁路运输是煤炭最为重要的运输方式,占年煤炭运量的比重超过六成,按年产煤炭产量20亿吨计算,就是12亿吨;如果其他行业原料和产成品的50%用铁路运输,一年铁路上要有20多亿吨的货物流动;而这些货物进出企业都离不开轨道衡的计量;现在我国已安装4000余台动、静态轨道衡;二、结构1.称重传感器⑴工作原理被测负荷作用在弹性体上,使弹性体产生相应的弹性变形;通过粘贴在弹性体上的电阻应变计,被弹性体的弹性变形转换为电阻应变计电阻的变化电阻增大或减少;再通过测量电路将电阻应变计电阻的变化,转换为电信号电压或电流输出;⑵分类:①柱式②桥式③轮辐式④板式⑤悬臂梁式⑶选用的一般原则①最大秤量承载器的自重、冲击载荷、称重传感器的灵敏度等;②灵敏度称重指示器的灵敏度、称重传感器的灵敏度、衡器的灵敏度;③准确度等级每只称重传感器的准确度等级、多只称重传感器组合误差;④结构安装空间、维护方便、侧向力影响、刚度、数量、校验等;2、接线盒由于传感器在出厂时,传感器的一致性不一定很理想,再加上现场使用中的环境因素及安装手段的限制,给多个传感器并联组带来不平衡问题;为解决以上问题,需选用接线盒来调节传感器系数与传感器输出阻抗之比mv/vΩ接近一致,从而保证整个秤体的平衡;调整机械台面水平,对于有四个以上的传感器受力不一致,只靠电位器的补偿是补偿不过来的,因此应先调整传感器高度,在三个分度值范围内,再用电位器补偿跳到基本一致,这是一个反复的过程,由于机械台面的变形,调一个角可能影响两个角,升值三个角,只有反复实验;3.称重指示器通道⑴基本原理通过称重传感器的信号变化,用数字的形式显示出实际重量;⑵动态轨道衡的工作原理⑵车辆判别方法①模拟量车型判别法信号电压波形法转向架称重方式中称重传感器输出的信号电压波形如图所示:平台2 平台5 平台1 平台3 平台4 跳变零点 零宽图为两节车联挂通过轨道衡的理想波型图;当台面没有车轮时,称为零点;车轮上或下台面时产生的重量变化叫跳变;一个或两个车轮在台面上运行所维,只要求得,;图中平台2是前转向架,平台5,平台5是零宽的正数第二个平台;在程序中用递进的方式保持2个平台;当出现一个零宽时,把倒数第二个平台的值送入前转向架暂存单元,做好标记和平台计数,出现第二个平台后把值送入后转向架暂存单元,把与前转向架的值相加得到节重去显示存储; ②开关信号法信号是通过接近开关输出的,每通过一根轴,发出一个信号;4.机械结构⑴承载器一般是由钢板焊接而成的箱式结构⑵限位装置台面的稳定系统由纵向限位、横向限位和抗扭梁构成;⑶过渡器为减少车轮通过防爬轨和称重轨接缝处时产生的冲击振动,在四个轨缝处分别接了一个桥式过渡器;⑷防爬轨架防爬轨架是安装在称量轨两端的基础中,用于固定防爬轨的一个型钢焊接的框架;5.基础基础不单单是指安装承载器的部分,还应包括两端25米混凝土整体道床和平直线路6.接地电子轨道衡作为一种准确称量物料质量的电子计量设备,必须对各种干扰有一定的保护和屏蔽接地措施,以确保其安全运行;⑴保护性接地主要用于防护直击雷、感应雷和静电的破坏;接地电阻一般应小于4Ω;⑵屏蔽接地主要用于抑制噪声干扰;接地电阻一般应小于1Ω;使用中应定期检查接地装置的良好性;三、操作与维护1.开机顺序1打开净化稳压电源;2依次打开不间断电源、多功能插座;3打开称重通道预热30分钟;4依次打开微机显示器、主机、打印机;2.机械部分的日常维护为了保证称重台面经常的处于正常的工作状态,除必要的调整外,还必须注重经常的进行维护和保养;1经常对台面进行清扫,由于被称车辆对某些散装货物尤其是粉、砂状货物的泄露及大自然风沙、灰尘的污染,会在台面上、下形成污垢或杂物堆积,破坏了良好的工作环境;还有长时间的污垢堆积,遇潮气或雨水会造成称台表面的腐蚀,都有可能影响正常的称量工作,所以及时的、经常的对称台进行清扫,是保证称量工作正常使用不可缺少的良好制度;2要经常检查台面各部分的螺母、螺栓有无松动现象,限位拉板、拉杆松紧程度是否发生变化,水平是否发生变化,过渡器处有无异常现象,台面各部分有无卡死和松动,如有异常,要及时维修调整;3对各种联结件如螺栓等要经常涂油,防止生锈;4如发现称台表面油漆脱落,应及时补涂;3.电气部分的日常维护1计算机要专人专用,绝对禁止向硬盘拷入其它程序和玩游戏,严防计算机病毒侵入,影响软件运行;2保持室内清洁,电气系统各部件应盖上防尘罩;3仪器的所有插接件都应插接牢固;4 仪表的地线要可靠接地,防止干扰的窜入;5硬盘工作时,禁止重新启动计算机冷热启动四、注意事项1.轨道衡使用前请务必仔细阅读本使用说明书及有关技术文件,按要求认真操作和维护;2.本产品应在允许的供电电压和频率范围内使用,以免造成不应有的故障;若本地电压不稳定易出现波动,应考虑加装稳压电源;3.仪表和承重台应接地,接地电阻不大于4Ω;接地网引入线处接触面应处理好,以减少接触电阻,并接好传感器部位的跨接地线;4、用户应在产品上安装有效的避雷设施;由于雷电对于设备的危害表现形式比较复杂,应视产品安装地点具体地理、气象情况采取相应的防护措施,雷电防护应遵循国家标准建筑防雷设计规范GB50057-94和工业与民用电力装置的过电压保护设计规范GB64-83的规定,最好在产品安装前与当地气象部门联系,请其根据安装地点的雷电危害情况选择合理的防护措施;5.在无人看管时,须将总电源插头拨下;6.传感器信号电缆不可任意减短或接长;7.轨道衡是精密的计量设备,潮湿对电子器件、传感器的使用度及稳定性影响很大,对机械设备的锈蚀影响也很大,所以在秤体周围及基础内必须有完善的排水措施,保证排水管良好,严防传感器、信号电缆浸泡在水中;多雨地区应在轨道衡上空加盖防雨棚;8.列车称重时应平稳通过台面,禁止在计量过程中突然加速或制动;9.要经常检查台面各部位的螺母螺栓有无松动现象;纵横向限位器应处于水平状态,纵横向限位器活动量不超过2~3㎜应随季节温度变化进行调整,两端轨道间隙和轨道上平面高度变化情况有无异样;如有异样应及时维修调整;10.各部联接螺栓要定期擦试并涂黄油防止生锈;承重架和台板均为焊接钢结构,焊缝较多,易生锈,除注意防潮外,每年应酌情油漆一次;11.禁止在台面上进行电焊作业,以免造成传感器和仪表内部电路损坏;12.用户在控制室安装电铃等设备时,电铃的电源不应与仪表控制系统接入同一线,仪表控制系统电路上不应接有感性负载;13.不得随意拆开本产品的机件,更不得随意更换内部零件、若有问题请与我公司技术服务部门联系;14.使用时若发生意外,立即切断电源、请专业人员进行诊断,严禁非专业人员拆卸;15.为保证产品长期准确使用,应定期检定和检修,原则上检定周期不超过半年;五、影响计量准确度的几种因素1.制造质量影响的原因可以分为四部分:1秤体结构问题①当秤体主梁由于设计的刚度较低时,由于主梁变形量大,造成称重传感器产生偏载分力,影响计量准确度;②秤体结构由于制造工艺问题:一般焊接结构件,由于热加工会在焊缝中积蓄大量的应力,一定要在短时间内采用加热法和振动法,使这些应力均化;如果带有应力,主梁机加工时会产生变形,使在产品安装调试时的时间增长; 2称重传感器性能问题由于选用的称重传感器的结构,弹性体材质,应变片质量,制造工艺等质量原因,会造成称重传感器的线性、重复性、滞后、蠕变、灵敏度系数、温度影响量等性能超出允差范围,从而影响车辆称量准确度;3称重仪表性能问题由于选用的称重仪表或通道的设计,制造问题,直接会影响车辆动态称量的质量;例如器件噪声,采样速度、抗干扰能力、防湿防尘能力等技术的采用;4计算机软件问题由于采样距离和判别距离不能很好的兼顾车辆结构、秤体长度、称重仪表的采样速度、计算机软件的采样速度等,会造成误判、丢车等问题;2.线路1当称量台面安装在一个坡度较大的线路上时,由于车辆或转向架重心位置产生的偏移会造成计量误差;对于C62型车型的车辆来讲,%的坡道会影响轴重最大相对误差%,所以在GCU型动态电子轨道衡的使用手册中专门注明两端应各有不小于50米的直线段,并且线路坡度不大于%;2当称量台上钢轨和引线轨的高差大于1mm时,会使称量准确度的产生高于±%的误差;3、车辆车辆各部的问题也是影响动态电子轨道衡称量准确度因素;如:轮箍的磨损量、连接钩的摩擦力、减震弹簧的变形量等等;当然,车辆的心盘距、转向架距、钩舌距如果悬殊太大也会对称量结果产生很大影响;4.振动当车辆在行时中,由于车辆减震弹簧、称量台机械结构、钢筋混凝土、基础、称重传感器都在振动,要提高计量准确度,就必须降低车速;加大称量台主梁的刚度,减小轨缝过渡时的冲击,加长引线轨平直道的长度,以减小振动引入的误差;5.牵引力当车辆装载重量不一样时,车钩高度也不一样例如C62车满载时,车钩位置比空车低27mm,当编组时前后车辆载荷悬差较大时,牵引力通过车钩会改变车辆在称重台上的称量准确度;推拉状态的不同影响值也不同;这也就是为什么,动态检定时总是将最轻的车辆放在最后的原因;6.变速由于车辆的重心到轨道有米长的距离,当车速改变时,必然产生加速度,车辆的加速度又必然导致产生重力以外的作用力,这个作用力会对车辆产生一个附加力矩,使称量值加大或减少,对于多次上衡称量的计量方式,车速变化对其称量准确度的影响最大;7.过渡器接头处是车辆对轨道冲击的主要部位,是钢轨易磨损,失效的薄弱环节;为了缓和冲击,使轮载逐渐加到称量台面上安装合理合格的过渡器是一种好方法;过渡时间越长,冲击就越缓和;8.限位器由于各种因素,使称量台受到水平力的作用,如果台面承重梁产生水平位移,将会影响到台面承重部分对垂直的传递;为了减少这种位移量,必须用限位器将水平力限制在一定范围之内,否则就会使传感器受侧向力的影响而产生计量误差;在GCU型动态电子轨道衡使用手册中规定纵向拉杆,横向拉杆必须进行拉力预紧,预紧力矩分别为和同时必须将防松螺母背紧;9.基础基础是产品的一部分;基础的承载力、稳定性是产品性能的保障;六、常见故障及排除1、重复性差、零点漂移大A、检查设备接地是否良好B、检查称量台面:检查限位装置及地脚螺栓是否紧固、传感器是否垂直受力、过渡器是否自由随动、台面轨和引轨是否有间隙;查看两根称重梁质检的链接横梁的松紧度,必要时松开重新紧固;C、检查传感器:在接线盒内用万用表检查每只传感器的正激励和负激励间的电压值在接线柱上侧,其直流电压约为20V或12V;空秤时传感器正输出信号和负输出信号之间的电压应在~范围内;如果传感器供桥电压不稳定或漂移则表明称重转换器的供桥电源损坏,如果传感器供桥电压稳定而输出信号不稳定或漂移则表明传感器损坏;确认传感器损坏的检测方法:在接线盒中分别单独将每只传感器输出正信号与负信号脱离接线柱测量,输出值偏差较大的传感器有故障;2、空秤重量异常将称重转换器上的传感器信号插头取下,接入模拟器,通电后观察工作是否正常;如果不正常则称重转换器有故障;如果称重转换器工作正常,检查接线盒及传感器;检查接线盒:是否有无水汽侵入,如有需要用酒精擦洗,然后用电吹风吹干,清洁内部,查找接线有无短路,如发现有短路现象,则应更换电缆;若接线盒无故障则排查机械称量台面、传感器部分;3、方向差首先检查限位拉杆的水平和松紧度是否符合要求,可通过调整限位架高度来调整限位拉杆水平;检查整体道床水平度是否有较大变化,是否进行线路调整;4、示值偏轻检查传感器是否垂直,如有偏斜,可松开传感器固定夹对其进行调整;检查台面轨标高是否符合图纸要求,并查看传感器压头压痕,必要时更换压头或用垫片调整台面轨标高至符合图纸要求;检查是否有异物进入秤梁与基座框架的间隙中,否则进行清理;。
选煤用轨道衡的原理及现状选煤用轨道衡的原理及现状1、概述轨道衡是安装在铁路轨道上,是用于计量铁路运输车皮的自重和运载物料的重量。
也可用来计量外来的原煤量。
它是选煤厂销售和生产管理中的重要计量设备。
国家计量局规定:作为产品销售计量的轨道衡精度要求在千分之一以下。
所有轨道衡必须经计量管理单位检验合格其计量值才有效。
轨道衡分为电子轨道衡和机械轨道衡。
2、机械轨道衡机械轨道衡在二十世纪80年代已得到广泛应用,它一般安装在铁路装车仓一端的轨道上,对已装煤的车皮进行称重。
机械轨道衡是根据杠杆力的平衡原理进行称量的。
机械轨道衡有秤台、秤杆、秤锤,移动秤锤使之与秤台到达平衡,在秤杆上即可读出质量。
机械轨道衡由于对每个车皮进行静态称量,所以其称量时间较长,不能满足自动计量的要求,且易出现人为误差。
该轨道衡机械结构较复杂,刀口易磨损,必须经常维修,否那么计量误差将增大。
因此,现在机械轨道衡正在一步步的被淘汰,取而代之的是更为先进的电子轨道衡。
已有的机械轨道衡也逐渐被改造为电子轨道衡。
3、电子轨道衡1、电子轨道衡是利用信号变换的原理,将被测重量转化为电量再进行测量。
电子轨道衡不仅具有称量速度快,输出信号便于自动显示、记录和远距离输送,而且其数据便于用计算及处理,是销售计量自动化前进了一大步,还具有机械结构简单等优点。
2、电子轨道衡根据称量方式的不同可以分为静态和动态两种。
3、动态电子轨道衡的原理:轨道衡属于非电量测量仪表,利用电阻应变式传感器完成力一电转换,由计算机系统在工作程序的支持下完成称重计量的全部工作。
当列车通过台面时,台面完成承力以及力的传递工作,传感器在供桥电源的支持下将重量信号转换成相应的电压信号送入模拟通道,经过模拟放大、滤波、模数转换后送入计算机处理。
当整个系统开始工作时,在工作程序的控制下,计算机系统始终对台面重量跟踪,查询、处理,当列车通过称量台面时,列车的重量信号经过传感器再送入有源滤波器并经放大器放大,经过滤波后的电信号送入模/数转换器,转换为14或16位(根据A/D的位数而定)的数字信号,然后经8255并行口送入计算机,计算机进行逻辑判别,对一节车的前后两个转向架分别进行采样和数据处理,为了到达较高计量精度,程序对采样结果进行数字滤波处理。
动态轨道衡工作原理在动态轨道衡中,物体在轨道上运动时,会给轨道施加一个力,这个力可以通过牛顿第二定律来表示:F=ma,其中F代表力,m代表物体的质量,a代表物体所受的加速度。
根据这个原理,动态轨道衡在轨道上设置一对传感器,用于测量物体在运动过程中施加到轨道上的力。
传感器可以是压力传感器、负荷传感器或者挠度传感器等,根据传感器的不同,测力的原理也有所不同。
最常见的是采用负荷传感器,利用弹性体的伸缩产生力的变化,再通过应变测量来得到力值。
传感器测得的力值会经过放大器放大,并经过滤波电路进行滤波处理,去除杂波和噪声。
然后,经过模数转换器将模拟信号转换为数字信号,然后进入控制器。
控制器是动态轨道衡的核心部件,它会对输入的电信号进行处理和分析,根据物体的质量和加速度计算出物体的重量。
控制器一般采用单片机或者微处理器,具有高精度的数字信号处理和计算能力。
通过控制器,我们可以设置称重的精度、速度和单位。
除了重量,动态轨道衡还可以通过控制器来计算物体的速度和加速度。
加速度可以用来判断物体是否在正常范围内运行,速度可以用来控制物体的流速,使其达到最佳状态。
这些参数也可以通过动态轨道衡的控制器进行监控和调节。
动态轨道衡在工业生产中具有广泛的应用,主要用于快速连续称重,例如在流水线上对包装的物品进行称重,可以实现高效的包装计量。
同时,动态轨道衡还能够实现自动分类和分拣,根据物体的重量和其他特征将物体分为不同的类别。
动态轨道衡的精度和稳定性与传感器的质量和型号、放大器的增益和噪声、滤波电路的性能以及控制器的计算精度等因素有关。
因此,在选购和使用动态轨道衡时,需要根据具体的应用需求和精度要求来选择适合的设备。
通过科学的校准和维护,可以使动态轨道衡的工作更加准确和可靠。
动态轨道衡原理、检定及故障分析自动轨道衡是对运行中的列车进行计量的大型衡器设备。
承担着大宗物料的计量。
因此,掌握这类衡器的关键技术,开发出相应的微机称重系统。
对于其维护使用,减少过磅出错,提高称量精度,都具有非常重要的实际意义。
一、动态轨道衡称重系统的基本组成及其功能自动轨道衡根据所称对象的不同,分为多种类型。
除装运液体的罐车和特殊车辆外,多采用单台面机械秤体。
火车通过台面时,秤体机械部件将承受到的重力分解、传递到秤体四角的传感器上。
传感器的输出并联,经通道放大、A/D转换,形成原始传感器码值,送入微计算机。
微机中的称重软件据此,完成判别、称重等功能。
微机中的其它软件还要对称重结果进行各种处理。
自动轨道衡微机称重系统具体的组成框图如下:·机械秤体上装有限位、锁定和调整等构Array件。
起着固定秤体,减少火车震动撞击对称量的影响。
同时将承受到的重力均衡地传递到各传感器上。
·传感器和均衡接线盒:为套购件。
传感器需满足精确度、线性、稳定性、零漂小等方面的要求。
均衡接线盒解决传感器并联时的不平衡问题。
图一:自动轨道衡基本组成框图·微机称重系统在硬件方面的工作是研制A/D转换通道和微机接口电路。
通道承担传感器与微机间,信号的转换与传递。
动态称量要求高速、准确。
从这个要求上讲,四个传感器采用单通道转换电路较为有利。
否则由于台面尺寸短,由于车轮上磅,各传感器产生跃变的时间间隔也很短,程序判断困难。
同时增大了程序需处理的数据量及复杂程度,减少处理其它问题的时间。
另外单通道设计方式也可简化电路,使各种补偿电路、滤波放大电路做得更精致。
结合采用16位A/D转换芯片,共同提高了转换精度。
通道还承担给传感器提供桥压的任务。
并采用二级稳压及温度补偿电路。
·微机中信号接口板:采用8255并口芯片。
其中:A口用于接收来自通道的数据;C口用于提供控制和接收应答信号。
·称重软件:完成所有称量工作。
其特点是通用性强,操作简便,软件维护方便。
从实时要求上讲,称重软件必须随时掌握磅面重量变化的情况,才能准确判断火车每个轮对的上/下磅情况。
以标准车箱为例,重量变化图型如图二。
出信号远比图二仍可看下磅,使传。
其中,这过磅车架的和宽度由台差值以及过面长度大于冲,反之为度还和火车关:设差值制为15公的时间图二: 传感器过车输出图型举例计算值为:T=S/V=0.2米/(15×10E3米/3600秒)=0.048秒=4.8×10E-2S为了完整地读到脉冲的上/下沿变化情况,以及滤波、车速变化等方面的考虑,实际上的处理频率要比上述计算值高一个数量级。
才能从根本上避免错判,丢车现象的产生。
·统一磅单打印程序:我们的磅是公共对外磅,称量结果是许多单位的财务结算依据,过磅的每一车货物都需保存:货物名称、收/发单位、过磅重量、过磅时间、运输车号、速度等信息。
打印磅单也必须符合有关部门的要求标准。
二、称重软件程序设计称重程序由各子程序模块组成,其中主要的模块有:主控程序、动态称重程序,参数计算/显示子程序、判断模块,以及静态称重、显示、打印等各子程序模块。
1。
主控程序主控程序完成各数组初始化,显示模式设定等初始化功能,同时显示主菜单画面,供选择进入下述各分支程序。
2。
动态称重程序该程序为日常称量所使用。
其主要功能有:·传感器检测:实际将检测传感器数据传递过程中的所有硬件,包括A/D转换通道、接口电路等部件的工作状况。
·零点检测:程序要求在火车上磅前进入动态称重程序,除保证得到完整的火车上磅信息,便于判断外,另一重要目的就是读取每次上磅前,磅面上的零点数据,以求称量准确。
程序将相隔固定延时,多次读取磅面零点。
正常情况下,本次过磅的零点和上一趟车过磅零点,以及检定时零点相差都不大。
但当火车已上磅,本次零点测不到,就需检查上次零点和检测时的零点。
由于零点漂移及故障等原因,当上次零点与检点零与相差过大时,取检测零点,一般情况下,取上次零点为本次零点。
检测正常,便显示动态称重画面,并进入等待过磅状态。
一旦监测到有车轮上磅,程序便执行开磅初始化工作、保存并显示火车上磅时刻、打开传感器数据保存文件等一系列工作。
称重期间,程序调用判断程序。
判断程序检测到称重结束时。
动态程序将计图 三:动 态 称 重 程 序 框 图算总重量,并生成包含各节车重量和速度的文本文件,供统一磅单打印程序等应用程序使用。
3判断模块判断模块由其它程序调用运行。
主要完成:数据采集:按前述分析可知,称量过程中要求程序的处理周期达到ms级,即意味着采样周期也要达到ms级。
这已达到高速工业PLC的处理速度,而我们采用的是普通PC机。
因此,要求程序采用较好的数据缓冲技术,解决高速数采和处理程序之间的同步问题。
现程序采用三个步骤完成此项工作:高速定时地读取传感器数据;设置原始数据缓冲区,解决数据采集与处理间的同步;设置滤波后的数据缓冲区,以便统计称量码值。
车轮上、下磅的辩别:从理论上讲,每个轮对的上、下磅都将使传感器输出代码产生明显的跃变。
但实际称量中,并非所有的跃变均由轮对上下磅产生。
由于撞击、车架减震装置、以及车速变化等使车辆受到突发外力作用时,都有可能使传感器输出产生较大幅度的变化。
相反,轻车回空,两轮间隔接近台面长度,这时轮对上下磅只产生幅度很小的跃变。
特别在轻、重车混合编组、机头后的第一节车是空车皮或机头位于编组中间时,将可能出现重车干扰振幅接近甚至达到空车上/下磅时的跃变辐度。
而且当过渡器磨损、限位松动、车速过慢等情况下,将会使跃变变形,甚至出现台阶现象。
由此可知:称量过程中的各种干扰是十分复杂和随机的。
轮对上、下磅确认功能,必须识别上述各种情况,才能保证后续各种工作正常进行。
现程序采取的处理方法有:·屏蔽:在不可能出现上/下磅的期间,不进行上/下磅判别,屏蔽可能出现的干扰。
·辨别:为了增加灵敏度,在没有屏蔽的情况下,任何一次采样值大于/小于前一次采样值,达到一定阀值时,便认为可能有轮上/下磅,记录此时的上/下初始值。
·确认:当辨别到可能有车轮上/下磅时,在一定时间间隔内(一般为0.1S内),采样值大于/小于初始值达到限值时,将确认有轮对上/下磅,转入轮计数程序。
否则将清除可能的上/下磅标志以及上磅初始值。
这样处理,既增加了上/下磅辨别灵敏度,又加强了可靠性,减少干扰。
机头、车箱的辨别:与轮对上/下磅辨别同时进行的。
判断依据是:被称车辆匀速通过磅面时,各轮间距的比值。
例如,按图二所示:当任一个轮对通过磅面的时间,可以看做为一个基准。
用该轮与相邻轮上磅的时间差,与之相比,就可以看做是两轮对间距与台面长度相比。
台面长度是磅秤的基本参数。
通过运算,就可得到任意二轮对间的长度数据,进而与机头、车箱各轮数据相比较,判别是否是车箱。
若是,进行称量;反之,再进行机车的判别。
上述判断基础是车辆匀速过磅。
但在实际称量中,火车大多却是变速过磅,甚至会出现压磅现象。
所以,实际判断程序要根据多个轮对间距数据,进行判别。
同时程序还要具备错误检查与自纠功能。
各轮上、下磅时,检查相互间的连锁关系,以检查是否有误,一旦有错,应及时修正上、下磅的轮计数,确保称量的可靠进行。
称量段数据统计:现动态衡采用单台面转向架计量方法。
这种方法不考虑转向架下各轮对分力的影响,程序简化,精度也较高。
但这种方法计量段中有二个轮对在磅面上,重量大,产生的震动幅度也大,因此要求软件有较强的滤波处理功能。
现处理方法是:当转向架第二个轮对上磅结束后,延时40~50ms,避开撞击最大的区域后,做为计量段的起始点。
开始对读入的传感器数据,进行计量统计。
而当转向架第一个轮对开始下磅时,提前 30ms ,做为计量段的结束点,停止统计。
由于称量段中所有数据经滤波处理后保存在内存缓冲中,因此可对有效计量段中的传感器码值,进行算术平均值和均方差计算。
程序再对平均值上、下均方差以内的数据求和平均。
以使均方差以外的异常码值,对计算的影响,降到最低限度。
减少各种干扰,提高称量精度。
工程量的转换:当一个车箱的后架开始下磅时,程序便将算得的前、后架码相加,得到该节车的整车称量码值。
对该值进行工程量的转换,便可得到整车称量结果。
具体做法是:将整车码与检定时最大检衡车重量内码相比较,在不超过最大检衡车重量检定码时,将采用线性回归法和分段线性法计算整车重量。
取二个重量的平均值做为该车箱重量输出。
而当超出最大最小检衡车重量检定码时,将仅采用线性回归法计算整车重量。
判断模块还完成:速度计算:取四个轮平均过磅速度为车箱的过磅速度、零点修正、特殊车辆判别、推/拉方式判别、终点判别等众多功能。
4。
工程转换参数的计算传感器提供给计算机的信号,是2进制数码。
程序内部也都用以进行各种计算。
但到最后显示打印时,必须将其转换成以吨为单位的浮点数。
其转换系数,直接反映了磅秤基本特征,涉及到以后所有车的称量精度。
因此,一般是使用已知重量的车反复过磅,消除各种随机干扰因素,完成这种特征参数计算。
在动态称重模块中,每过一列车,都将该列车过磅时所读取的所有传感器数值写入一个文件。
检定时,先将已知重量的检衡列车过磅多次,生成多个检衡车数值文件。
设某个检衡车编组共有m节标准重量的检衡车,以推或拉方式,共n次通过受检秤体。
参数计算模块将这n个数值文件分别读入内存。
对于每节检衡车,可以得到n个整车检测码。
程序由这n个码,用统计方法,确定该节检衡车的整车检定码。
显然,m个检衡车共有m个整车检定码。
m个外部给定的标准重量。
程序将以此来计算反映整个磅秤的特征参数。
这里涉及下列两个需讨论的问题:㈠:每节车n组检衡车过磅码,消除随机干扰,产生对应检定码的统计算法:设第i(1≤i≤m)节检衡车以拉方式过磅。
(推方式过磅的第i节检衡车对应拉方式的第m+1-i节车,)共过了n次。
得到该检衡车n次称重数码。
包括n个前架码,n个后架码(推方式的后、前架码对应于拉方式的前、后架码)和n个整车码。
将n个整车码进行排序,最大或最小的若干个码显然是不正常的。
按正态分布理论,均值上、下均方差之外的概率为31.7%,假定超常的数据为40%,则各去掉20%的最大值最小值。
程序中还考虑到各转向架码出格情况,对剩下的n×60%个前、后转向架码进行检查,分别去掉若干个最大最小值,剩下的前、后转向架码对应求和后,参加整车码平均计算。
产生该节车整车检定码。
㈡m节检定车内码以及标准重量确定轨道衡特征参数的计算方法:设以检定内码为横轴,已知重量为纵轴组成平面坐标系,则m对检定数据相当该坐标系中的m个点,检定就是用这m个点来确定整个轨道衡的参数,建立检定内码与重量间的经验公式,具体涉及的计算方法较多,常用的有线性回归法,分段直线法,以及曲线似合等方法。