MATLAB列车称重监测系统设计及数据处理仿真(7)
A/D转换器也是很重要的。A/D转换器是称重通道的一个重要组成部。因为输入的模拟信号在时间上是连续量,而输出的数字信号代码是离散量，所以进行转换时必须在一系列选定的瞬间，就是时间坐标轴上的一些规定点上，对输入的模拟信号进行采样，接着把这些取样值转换为输出的数字量。所以一般A/D转换过程是通过取样、保持、量化和编码进行完成。常用的A/D转换器可分为并行比较型、逐次比较型和双积分型等几种。在称重系统中A/D转换器必须分辨率高，还要求转换速度快，选用美国AD公司的ADCll40芯片。它具有内部基准源以及内部时钟，采用逐次比较方式，具有16位并口输出，它的A/D转换速度为l4 /次，分辨率达到1/65536， A/D转换器输出的16位二进制数经三态门驱动器变为两个8位二进制数，通过并行接口送给计算机,能够满足使用要求，这是在动态轨道衡称重系统中的一部分。
2.3.4 软件结构
软件结构是一个列车称重监测系统中的一个重要的组成部分。由于称重是在列车运动过程中完成的,称重准确度要求高,整个称重系统的过渡过程的误差必须考虑。在动态称重中瞬时,一次的称量的结果往往不是很准确。为达到要求的准确度,称量必须进行多次,还必须按动态称量的某种模型对多次称量的结果进行数据处理。由于有可能参数的在时间上必须同步,所以要求自动轨道衡的系统惯性应尽可能小。系统的软件结构必须可靠，对于系统的软件部分功能结构图，这是软件部分的结构，在后面中文的介绍中会涉及到一些信号方面的处理，对信号处理后的数据获取以及处理就要依靠下图所示的称重系统软件进行实现。如图2.7所示。
图2.7 称重系统软件部分功能结构3 列车称重监测信号的分析
在列车称重监测系统中对于垂向载荷的理解，能更好的了解转向架受力情况。对车辆垂向载荷的研究，引起转向架二系悬挂形变以及称重平台上电阻式传感器形变的主要原因是车辆垂向载荷。垂向动载荷和垂向静载荷的叠加是作用于车辆车体上的载荷。车体自重、车辆载重以及整备质量属于垂向静载荷，轨道不平顺、钢轨接缝等线路原因发生振动而产生垂向动载荷。影响系统计量精度的主要因素就是振动，车体振动使真实的静载信号淹没在各种复杂的振动信号之中，所以真实的静载信号获取就必须根据各种振动产生的原因，提取有效的垂向静载大小在车辆垂向载荷中。提取有效的垂向静载荷才能更好地进行称重监测。
3.1 称重系统振动特性分析
对于称重系统振动特性的分析是非常重要的。振动特性的分析是必要的，根据统一动力学理论，在轨道车辆的结构中，车体通过二系横向、纵向和垂向悬挂系统支承在前、后两个转向架的构架上，转向架起着支撑车体的作用，构架是通过一系悬挂定位支承在轮对上、轮对承受下部轨道起导向、驱动和支承作用的接触力 、 及力矩 等的作用。对于各种走行部底部作用力的影响因素有可能一样，其它从轮对、构架、悬挂系统直到车体组成的车辆振动体系基本上是相同的。车体是刚体，支承在走行部上通过弹性阻尼系统，它的运动具有6个自由度和对应的主振型：沿x方向为伸缩振型，沿y方向为横摆振型，z方向则为沉浮。车体绕x轴向的转动( )定义为侧滚振型，绕y轴向为点头( )，绕z轴向为摇头( )，如图3.1所示。
图3.1 车体基本振动形式
对于车辆，大多数轨道车辆都是前后、左右对称结构，前后、左右对称轴的垂直中心线上为车体的重心。转向架的轮对、一系、二系悬挂装置，大都是前后左右对称布置。当悬挂系统特性是线性时，反对称是车辆因小角度侧滚而产生的左右垂向悬挂反力，不会由于这个产生连带的垂向附加运动。对于车辆摇头与横向振动在悬挂系统中垂向作用力很小的，也可以忽略不计。假设在线性、对称结构和安装的条件下，以便简化研究。当车辆前后悬挂是对称布置时，车体和转向架构架各自的点头振动产生的前后支反力也是反向的，不会产生垂直合力，所以，车身与构架自身的浮沉与点头振动也可解藕而独立分析。辆垂向振动模型看作一个只具有浮沉和点头振动的2自由度振动体系，这样便于分析研究，对于振动形式的研究更好地完善列车称重监测。