动态轨道衡原理、检定及故障分析

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