MATLAB列车称重监测系统设计及数据处理仿真(4)
2.2 称重监测系统整体架构
对于列车称重监测系统的设计要确定监测系统的整体架构。要保证列车准点、安全运行，必须有一独立安全的监测系统架构。动态电子衡器系统包括硬件和软件部分两部分。硬件部分包括压力—电信号转换单元、A/D转换器、系统控制与操作单元、系统监控单元、信息显示、打印与上传单元。系统结构示意图如图2.2。
采用多个称重传感器一起测量作为压力—电信号转换单元。称重传感器将列车通过动态电子衡器的称重平台时的动态质量信号转换为连续变化的电压信号。通过左右两边同时安装传感器，进行一起测量，将动态质量信号转换为连续变化的电压信号，通过A/D转换单元进行进一步的转换，输入给工控机，然后进行监控，这是一个列车称重监测系统的整体架构。安装示意图如图2.3所示：
图2.2 监测系统结构示意图
图2.3 传感器安装示意图
左右两边的称重传感器输出信号作为独立信号直接送入接线盒，接线盒为信号采集单元。将信号在接线盒内合并为一路模拟信号，接着进入A/D转换单元。一般A/D转换过程是通过取样、保持、量化和编码。该单元将这路模拟信号转换为数字信号传送给工控机。系统控制与操作单元为工业控制计算机,它是这个系统硬件的核心，它用于完成信号的处理和基本操作。通过显示计算机处理后的所有信号，并自动打印该列车的重量、牵引方式、总重等信息。打印结束后，接着将文件上传上位机。通过上面的一系列操作，是一个称重监测系统的总体架构，以及列车运行通过时进行称重的一个信号采集、处理的过程。
课题研究列车称重监测系统,在对列车进行称重监测，利用传感器，称重传感输出信号，把信号送入采集单元，利用A/D转换单元进行取样、保持、量化和编码。将模拟信号转换位数字信号传给工控机进行处理。在系统中传感器、A/D转换单元起着很重要的作用，接着对传感器等方面进行进一步确定方案。
2.3 称重监测系统的软硬件
2.3.1 硬件结构
由于对转向架上分析研究，以及称重监测系统总体架构方案的确定，利用动态轨道衡称重系统，这样进行称重处理可以判断列车的超载情况，结合转向架上的受力分析，更好地进行称重。动态轨道衡是称量运行中列车重量的一种轨道衡,也叫做自动轨道衡。称重台面有足够的工作长度是这种轨道衡的一个特点,以保证列车经过称重平台时有足够的时间进行有效的采样,在称重台面上,水平约束限位器设置在称重台面上不影响称量准确度，在台面与引轨连接处还装有过渡器,以达到使列车能平稳地进入和退出台面的效果。这种轨道衡按其称量方式,可分为轴称量轨道衡、转向架称量轨道衡以及整车称量轨道衡三种,图2.4所示一节4轴货车,它在轴称量中称4次,分别对转向架上的4轴进行称重，在转向架称量中称2次，然后自动相加、经过一系列信号处理、指示或打印出整节货车的重量；整车计量只需要一次，就是整节车厢在称重平台上进行称重。动态轨道衡称量方式如图2.4所示。
图2.4 动态轨道衡称量方式
由于前面分析了转向架的构成及作用，这样更好结合称重平台进行分析。铁路钢轨与铁路线相通铺在轨道衡的称重台面上,包括称重梁、称重杠杆以及一些横梁,用来承受被称量车辆及所承载货物的重量是它的作用；台面还装有横向、纵向限位系统、锁定和调整构件和引线轨、计量轨、铁垫板、锚固花梁等附件系统,这些附件的作用是固定称量物体,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的传递到各个传感器上的作用。在理想状态下,传感器的输出信号只是由重力作用产生的,那么在没有车辆通过称重台面出现时,称重台面输出的重量值应该只是称重台面自身的重量,没有其他重力在上面，称重台面的输出值对时间的函数应该是一个恒定的值。当有车辆在称重台面上出现时，称重台面的输出值会发生改变。