虚拟仪器在铁路货车超偏载监测系统中的应用

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1、虚拟仪器在铁路货车超偏载监测系统中的应用：铁路货车超偏载一直是影响运输安全的重要问题，然而货车超偏载检测装置（动态轨道衡、大型超偏载）因工程造价高、施工周期长等原因无法大面积使用。针对于这种情况，我们提出一种结构简单、稳定可靠的解决方案，即采用压力传感器和虚拟仪器实时记录铁轨承重信号，通过合理分析压力信号，对发生的超偏载现象进行记录，并通过X络实现多种方式的管理和报警。　　关键词：虚拟仪器，货车超偏载，数字信号处理　　Abstract:Theexceedunbalanceloadingofrailroadportan

2、tprobleminfluencingthetransportationsafety.Hoicplestructured,stableandreliablesolution,enttoreal-timelyrecordtracksbearingsignals,throughreasonablepressuresignalanalysistorecordexceedunbalanceloadingphenomenonandrealizevariousmanagementandalarmthroughtheent;exc

3、eedunbalanceloadingofwagon;digitalsignalprocessing　　:U29：A：　　　　概述　　　　问题的提出　　随着我国铁路运输事业的快速发展，尤其是近年来铁路大幅度的提速后，货车装载状态监测系统的研究在铁路运输中的作用越来越重要。超偏载的检测设备是这一系统研究中的重要内容。长期以来，由于客观条件的限制以及经济利益的驱使，铁路货车超载和偏载现象非常严重，造成车辆严重损伤，大大降低使用寿命甚至危及行车安全；由于装车不准或者装载不均匀和运输中货物移位等原因，铁路不规范装载现象时有发

4、生。货物的欠载使得列车的实际牵引能力发挥不足，使得已经很紧张的铁路运能更显紧张；而超载、偏载对列车本身的技术状态和列车的运输安全都是一种直接的威胁，如果列车长期处于此种运行情况下，列车的车轮和车轴受力不均匀，长期处于疲劳状况，断轴、爬轨和列车的颠覆等事故就会发生。　　因此，设计出一种适用于大面积推广、简易可靠的超偏载检测设备，对于改变这种状况有很大的帮助，不仅可以收到很大的经济效益，而且可尽量避免由于货车超偏载带来一系列交通事故。为此，我们展开深入研究并引入虚拟仪器加快系统研制、产品定型过程。　　虚拟仪器的使用　　虚

5、拟仪器是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。虚拟仪器的主要特点有：　　尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。　　可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪

6、器。　　用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。　　第二章系统实现　　系统组成和原理　　系统包括铁路货车超偏载检测装置、车号自动识别装置、X络集成及数据传输系统等组成。其核心是铁路货车超偏载检测装置，由称重轨传感器、承重灰枕、信号调理转换器、车轮磁电感应器、计算机及信号采集装置等组成，现安装在葫芦岛货场铁路专用线路上，能动态检测出运行中的货车各车轮重量信息，并自动对货车装载情况进行判断将数据通过X络传输到车站、路局有关部门，实现实时监控。系统安装示意图如下：　　　　我们的研究目标是将传感器应用于铁路货车地称重领域，

7、既不影响既有线路、不增加工务部门的工作量，又能实现轴计量、转向架计量、整车计量，也就是铁路普通车辆和液态罐车的计量检测。同时，在检测精度相当于同类设备时造价降至同类设备的五分之一左右。　　为此我们将专用灰枕两个和专用称重传感器四个安装于线路上，并在传感器两侧安装磁电感应器实现辅助信号分析。由于在既有线路钢轨轨底安装称重传感器，不破坏其原有线路状态，而且便维护和施工。当车辆通过时，称重传感器将车轮的重量转换为模拟信号，再通过放大器和AD采样转换为数字信号送到计算机，计算机中的虚拟仪器软件再根据数据进行处理。　　　　当车

8、辆通过称量区域时，压力传感器和磁电感应器所产生的数据波形如图：　　　　软件功能实现　　传统仪器由信号采集、信号处理和结果表达与仪器控制三部分组成，在传统仪器里，这三部分都是用电子线路来实现的，即：都是采用硬件来实现的。随着计算机技术的发展，尤其是数字信号处理技术的进步，实现各种信号处理功能的软件算法精度越来越高，速度越来越快，在仪器的信号处理部