權(quán)項】
1. 一種動靜態(tài)雙輸出軌道衡，其包括具有雙垂直力輸出的電阻應(yīng)變式傳感器，其特征 在于，所述傳感器包括兩路惠斯登電橋電路，其中 在第一路惠斯登電橋電路中，包括R1~R8八張同阻值的應(yīng)變片，其中應(yīng)變片R1~R4是剪 切的拉片，應(yīng)變片R5~R8是剪切的壓片；2個用于溫度的零點(diǎn)補(bǔ)償電阻Rtl、Rt2分別串入相 鄰的橋臂中，兩個空載零點(diǎn)補(bǔ)償電阻Rol、R〇2也分別串入相鄰的橋臂中，供電橋的正極分 別串入彈性模量補(bǔ)償電阻Rpl和靈敏系數(shù)補(bǔ)償電阻Rsl，在供電橋負(fù)極端分別串入彈性模 量補(bǔ)償電阻Rp2和靈敏系數(shù)補(bǔ)償電阻Rs2,在供電橋的正、負(fù)極間并入電阻R作為輸入電阻 標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整電阻； 在第二路惠斯登電橋電路中，包括與R1~R8阻值相同的八張應(yīng)變片R9~R16,其中應(yīng)變 片R9~R12是剪切的拉片，應(yīng)變片R13~R16是剪切的壓片；2個用于溫度的零點(diǎn)補(bǔ)償電阻 Rt3、Rt4分別串入相鄰的橋臂中，2個空載零點(diǎn)補(bǔ)償電阻R〇3、R〇4也分別串入相鄰的橋臂 中，供電橋的正極分別串入彈性模量補(bǔ)償電阻Rp3和靈敏系數(shù)補(bǔ)償電阻Rs3,在供電橋負(fù)極 端分別串入彈性模量補(bǔ)償電阻Rp4和靈敏系數(shù)補(bǔ)償電阻Rs4,在供電橋的正、負(fù)極間并入電 阻R作為輸入電阻標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整電阻； 所述傳感器的彈性體分為承載區(qū)、應(yīng)變測量區(qū)及安裝區(qū)，其由合金鋼材料通過整體加 工制成；應(yīng)變測量區(qū)為分左右對稱兩個；測量區(qū)為盲孔工字形截面，左側(cè)測量區(qū)腹板上正 面粘貼有All、B11，反面粘貼A12、B12各兩組雙剪應(yīng)變片；右側(cè)測量區(qū)腹板上正面粘貼有 A21、B21，反面粘貼A22、B22各兩組雙剪應(yīng)變片；各應(yīng)變片的絲柵方向與水平軸成45度交叉 布置，411312321322連接成惠斯通電橋4，用于靜態(tài)稱重測量出11、812、821、822連接 成惠斯通電橋B，用于動態(tài)稱重測量；其中，A12包括R5和R6、B12包括R13和R14,A21包 括R3和R4、B21包括Rll和R12，A22包括R7和R8、B22包括R15和R16 ; 所述軌道衡還包括分別與兩路電橋電路連接的信號放大器、濾波器、模數(shù)變換器及相 應(yīng)的數(shù)據(jù)處理單元，從而構(gòu)成靜態(tài)軌道衡計量模塊和動態(tài)軌道衡計量模塊。2. 如權(quán)利要求1所述的動靜態(tài)雙輸出軌道衡，其特征在于，所述應(yīng)變片粘貼在所述測 量區(qū)盲孔腹板中央。3. 如權(quán)利要求2所述的動靜態(tài)雙輸出軌道衡，其特征在于，還包括傳感器電源模塊、 速率檢測模塊、識別模塊及數(shù)據(jù)庫模塊；其中，所述傳感器電源模塊為光伏精密直流電源 模塊；所述速率檢測模塊向上位機(jī)PC輸出檢測信號，用于指示當(dāng)前處于動態(tài)或靜態(tài)測量模 式；所述識別模塊識別當(dāng)前待測列車的機(jī)車和/或貨運(yùn)車廂的類型；所述數(shù)據(jù)庫模塊存儲 已知機(jī)車和/或貨運(yùn)車廂的參數(shù)。4. 如權(quán)利要求3所述的動靜態(tài)雙輸出軌道衡，其特征在于， 在所述靜態(tài)軌道衡計量模塊中，所述數(shù)據(jù)處理單元基于下列公式計算靜態(tài)測量值：其中，為標(biāo)定系數(shù)，A為彈性體材料泊松比，E為彈性體材料彈性模量，B為彈性體截 面尺寸的寬度，H為彈性體截面尺寸的高度，h為盲孔直徑，b為腹板厚度，k為應(yīng)變片系數(shù)， g為重力加速度，為電橋A的輸出信號值，M為車廂質(zhì)量； 在所述動態(tài)軌道衡計量模塊中，所述數(shù)據(jù)處理單元基于下列公式計算動態(tài)測量值：其中，為測量系數(shù)，減1為已知的機(jī)車重量，和％^分別為電橋B對 應(yīng)機(jī)車和車廂W的輸出信號值，X(n)為修正項； 所述修正項X(n)取決于機(jī)車中轉(zhuǎn)向架車軸的數(shù)量Ik和車廂中轉(zhuǎn)向架車軸數(shù)量nw。5. 如權(quán)利要求4所述的動靜態(tài)雙輸出軌道衡，其特征在于，所述修正項X(n)的取值從 下列集合中選?。?當(dāng)nfnjt，修正項X(n)取值為1 ; 當(dāng)nt=2,nw=3時，修正項X(n)取值為1. 15 ; 當(dāng)nt=l，nw=2時，修正項X(n)取值為I. 10 ; 當(dāng)nt=3,nw=2時，修正項X(n)取值為0. 87 ; 當(dāng)nf2,nw=l時，修正項X(n)取值為0. 91。6. 如權(quán)利要求5所述的動靜態(tài)雙輸出軌道衡，其特征在于，所述光伏精密直流電源模 塊還包括太陽光電模塊、蓄電池、節(jié)能控制模塊、防過流沖擊模塊、電源電壓轉(zhuǎn)換模塊和電 源干擾隔離模塊；其中， 所述節(jié)能控制模塊用于在接收到表示列車通過軌道衡的信號時將電源與傳感器電路 接通，使其處于工作狀態(tài)，在接收到表示列車離開的信號時，切斷電源與傳感器電路的連 接，所述節(jié)能控制模塊包括三極管VT_ns和MOS管MOSFET_ns; 所述防過流沖擊模塊用于防止從外界引入的浪涌功率對傳感器電路造成損壞，其包括 氣體放電管、壓敏電阻、瞬態(tài)抑制二極管、自恢復(fù)保險絲及獨(dú)石電容； 所述電源電壓轉(zhuǎn)換模塊用于調(diào)節(jié)電源電壓，其包括低噪聲微功率穩(wěn)壓器LT1963和鉭 電解電容器； 所述電源干擾隔離模塊用于隔離或消除輸入電橋電路的電源信號中的干擾成分，其包 括輸入濾波器、直流開關(guān)電源、中間濾波器、輸出濾波器及三端集成穩(wěn)壓器。7. 如權(quán)利要求6所述的動靜態(tài)雙輸出軌道衡，其特征在于，所述傳感器彈性體在額定 載荷下疲勞壽命應(yīng)多2000萬次。8. -種適用于動靜態(tài)雙輸出軌道衡的稱重計量方法，其特征在于，所述軌道衡包括具 有兩路相同的全差動惠斯登電橋電路A和B的電阻應(yīng)變式傳感器，所述電橋電路A和B在 同一荷載下同時輸出相同的信號值，其中， 在靜態(tài)稱重計量模式下，利用電橋電路A的輸出信號值按照以下公式其中^為標(biāo)定系數(shù)，為彈性體材料泊松比，E為彈性體材料彈性模量，B為彈性體截 面尺寸的寬度，H為彈性體截面尺寸的高度，h為盲孔直徑，b為腹板厚度，k為應(yīng)變片系數(shù)，g為重力加速度，M為車廂質(zhì)量； 在動態(tài)稱重計量模式下，利用電橋電路A的輸出信號值按照以下步驟計算稱重測量 值： 步驟1，識別機(jī)車和/或車廂i的類型； 步驟2,根據(jù)所述識別結(jié)果，從數(shù)據(jù)庫中讀出所識別出的機(jī)車的重量數(shù)據(jù)隊和轉(zhuǎn)向架車 軸數(shù)量rk，以及所識別出的車廂i的轉(zhuǎn)向架車軸數(shù)量nw; 步驟3,獲取所述電橋B中對應(yīng)所述機(jī)車的輸出Vbu3及所述第i個車廂的輸出Vbw。⑴； 步驟4,計算當(dāng)前條件下的測量系數(shù)C=MVVbu3; 步驟5,判斷]\與11￥是否相同； 如果Ik=Iiw，則執(zhí)行步驟6 :根據(jù)公式Mw(i)=C*Wi)計算第i個車廂的稱重測量值Mw⑴； 如果Ik不同于nw，則執(zhí)行步驟7-1 :根據(jù)&和n,從數(shù)據(jù)庫中讀出相應(yīng)的修正項X〇\，nw);隨后執(zhí)行步驟7-2:根據(jù)公式Mw(i)=C*V_(i)*X(nDnw)計算第i個車廂的稱重 測量值Mw (i)。9.如權(quán)利要求8所述的動靜態(tài)雙輸出軌道衡的稱重計量方法，其特征在于，所述修正 項X(n)的取值從下列集合中選取： 當(dāng)nt=2,nw=3時，修正項X(n)取值為1. 15 ; 當(dāng)nt=l，nw=2時，修正項X(n)取值為I. 10 ; 當(dāng)nt=3,nw=2時，修正項X(n)取值為0. 87 ; 當(dāng)nf2,nw=l時，修正項X(n)取值為0. 91。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種動靜態(tài)雙輸出軌道衡，其中采用具有雙垂直力輸出的電阻應(yīng)變式傳感器裝置，在該傳感器裝置中，通過以特定的配置方式將兩組相同組成的電橋電路的應(yīng)變片設(shè)置在同一梁式或板式傳感器彈性體的剪力應(yīng)變盲孔腹板底面上，實(shí)現(xiàn)一種能夠在同一荷載下同時高精確度地輸出雙路垂直力輸出信號，所述兩路輸出信號分別用于靜態(tài)和動態(tài)軌道衡計量。同時還針對該軌道衡提出了一種簡單有效且不受運(yùn)行環(huán)境影響的動靜態(tài)稱重計量方法。此外，還針對軌道衡的工作環(huán)境對其電源模塊進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)。
【IPC分類】G01G19/06
【公開號】CN105043518
【申請?zhí)枴緾N201510371443
【發(fā)明人】顧增華, 顧佳捷, 戴明新, 申屠小進(jìn), 張宇波
【申請人】杭州錢江稱重技術(shù)有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月30日