MATLAB列车称重监测系统设计及数据处理仿真(5)
图2.5 动态轨道衡的硬件构成示意图
当车轮压上称重台面的一刹那,称重台面的输出值会出现一个跳跃。跳跃的输出的最大值表示车厢的第一根轴重,这个跳跃车轮慢慢压上称重平台，随着时间的推移,车厢的第二根轴也移至称重台面上称重,称重台面的输出值会产生另一个跳跃,这个跳跃的最大值和第一个跳跃的幅值之和代表了这个转向架的重量。在第一根轴走下称重台面之前,称重台面输出应保持不变,随着两根轴相继离开称重台面称重,称重台面的输出会出现两次方向相反的跳跃。输出幅度以及跳跃最大的部分，即为转向架的两根轴都在称重台面上时的输出代表了整个转向架的重量。通过两根轴的相加，得到转向架的重量，两个转向架分别计算重量,前面对与转向架的分析更好了解受力情况，然后相加,将两个转向架上的四根轴为1、2、3、4号轴，就可以得出整车的重量( )为
(2.1)
（2.2）
对于速度的计算过程中，在计算车厢过衡的速度时, 一个已知确定的量是动态电子轨道衡的称重台面长度,根据系统的采样频率和整节车厢通过称重台面时的采样总数可以计算出该节车厢通过动态电子轨道衡时所用的时间,由此就可以计算出每节车厢的过衡的速度[7]:
（2.3）
对于称重台面的设计是很重要的。确定台面尺寸是轨道衡称重台面设计主要研究工作,轨道衡的称量方式和被称量的货车车型决定了轨道衡台面的尺寸。轨道衡的种类有很多，主要分为静态轨道衡和动态轨道衡。静态测量列车不在运动，所以静态轨道衡计量精度高,全部采用整辆车计量方式,称重台面的设计相对于动态比较简单,根据上面的分析可以了解到动态轨道衡根据秤台的结构可分为单台面、双台面轨道衡,单台面的动态轨道衡用于轴计量和转向架计量,为了称重更准确，为了得到尽可能长的动态称重时间,可以依照下式来选定秤台长度: 转向架计量通常选用秤台为3.6米，轴计量可以按照转向架通常选用秤台小一点，大致是它的一半要小一点，对于在后面的过程动态轨道衡的研究很重要。
在轴称重的过程中其实是转向架在称重，在转向架在称重的过程中，称重过程中用到的是电阻应变式传感器，传感器的选用是列车称重监测系统中一个关键部分。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CRT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。从这一部分联系中可以看出，传感器的重要。
2.3.2 称重传感器
称重传感器在不断地发展，技术在不断地发展，随着信息处理技术、微处理器、计算机技术的不断发展,各类称重传感器的开发有很大进展,在称重监测系统中称重传感器是一个关键部分，称重传感器在测量和控制系统中已经得到了广泛的应用。传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。传感器是传感器系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一步，在系统中涉及到称重传感器输出信号作为独立信号送入接线盒。要进行一个具体的监测工作,要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素才能有一个确切方案。即使是测量同一物理量,有多种原理的传感器可供选用,选择什么原理的传感器更为合适,根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些实际问题:量程大小、传感器体积的要求、信号的引出方法、传感器的来源、国产还是进口、价格能否承受诸多因素。在考虑这些问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器具体在监测系统中的适应度。称重传感器是轨道衡的重要组成部分之一,是把计量的重量转换成电量一种力传感器,它的精度是由弹性体变形系数、几何尺寸、电阻应变片的数量和连接方式、测量电路以及传感器安装的垂直度来决定的。称重传感器类型比较多,有电阻应变式、、压磁式、谐振式等。轨道衡称量中最常用的是电阻应变式传感器。随着传感器技术、数据采集和处理以及通信系统各功能的不断提升,信息采集系统的前端单元是传感器,称重传感器的作用越来越重要。称重传感器已成为自动化称量系统技术中的重要部件,作为系统中的一个重要结构组成,其重要性变得越来越明显。电阻应变式传感器的原理是弹性体在外力作用下发生系形变，电阻应变片发生形变，阻值发生改变，电阻变换转化为电信号，完成了外力变成电信号的原理[8]。