专利名称：一种采用应变检测的计轴系统及其实施方法
技术领域：
本发明属于铁路计轴系统领域，尤其是一种采用应变检测的计轴 系统及其实施方法。计轴系统是利用磁头传感器感应列车车轮经过的 信号，来判断区段是否有车占用的区间检查系统。
背景技术：
目前，通用的计轴系统采用磁头传感器感应列车车轮信号，如图l所示，电子检测盒EAK检测传感器磁头1和磁头2的信号，然后将检 测的信号通过计轴电缆3传输到控制中心的主机，主机中软件通过信 号波形判断出当前是否有车经过。磁头1和磁头2传感器信号波形如图 2所示，当列车经过传感器磁头1和磁头2时，就会产生一个低电平波 形。现有计轴系统存在的问题是当铁路施工人员持铁锹滑过磁头传 感器时，容易对磁头判别是否有车经过造成干扰，这种金属物的干扰 问题一直没有得到很好的解决。发明内容本发明的目的是提供一种通过在磁头传感器附近增加应变传感 器，辅助判断是否有车经过，从而提高抗干扰效果的采用应变检测的 计轴系统及其实施方法。本发明的技术方案是采用应变检测的计轴系统，包括磁头传感 器、电子检测盒、监测主机，其特征是还设置有应变传感器，所述的 应变传感器与电子检测盒连接，电子检测盒与监测主机连接，向监测 主机发出计轴信号；其中，所述的电子检测盒由电源部分、测量电桥 部分、差分放大、CPU以及计轴信号输入与计轴信号输出端、调测串口组成，测量电桥部分、差分放大和CPU顺序连接，计轴信号输出端 和调测串口分别与CPU连接，电桥测量后进行差分放大，将模向应变片与坚向应变片的电阻测量的电阻信号转为电压信号通过CPU的AD转 换为数字信号。所述电源部分由电阻R4与电容E11、 二极管D3和电容C4组成的并 联电路串联而成，测量电桥部分由电阻R5、电阻R8的串联电路与电阻 R7和电阻R8的串联电路并联而成，差分放大部分由芯片LM158及其外 围电路构成，CPU采用芯片DSPIC30F3012，计轴信号输入、计轴信号 输出以及调测串口由芯片MAX232A实现。所述的应变传感器为贴片式传感器。采用应变检测计轴系统的实施方法，其特征是应变传感器安装在 与磁头传感器平行位置的另一侧钢轨下面，使用卡具安装，然后将应 变传感器与磁头传感器分别与电子检测盒连接，再将电子检测盒与监 测主机连接。在沿钢轨延伸方向对称铺设带有卡槽的卡具，两侧的卡槽之间设 置有卡槽底板，钢轨的底部卡装在卡具的卡槽内，在卡槽底板与钢轨 下表面之间安装应变传感器。本发明的效果是车轮经过与铁锹滑过，都是金属物体，但其重 量差距极大，采用应变传感器，通过设置应变的阈值辅助判断当前波 形变化是否为车轮经过，可以将铁锹等小金属物体对磁头传感器造成 的干扰降至最低，大大提高计轴系统的抗干扰能力。下面结合附图
和实施例对本发明做进一步的说明。图面说明图l是现有技术计轴系统的结构示意图；图2是现有技术计轴系统传感器波形示意图；图3 是本发明计轴系统结构示意图；图4是本发明计轴系统电子检测盒的电路框图；图5是本发明计轴系统电子检测盒的电路原理图；图6是本发明电子检测盒CPU程序流程框7是本发明计轴系统实施方式框图；图8是本发明计轴系统应变传感器安装示意图。
具体实施方式
图3中，采用应变检测的计轴系统，包括磁头传感器l和磁头传感 器2、电子检测盒、监测主机，还设置有应变传感器4，应变传感器4 为贴片式传感器。应变传感器4与电子检测盒连接，电子检测盒与监 测主机通过计轴电缆3连接，向监测主机发出计轴信号；其中，电子 检测盒由电源部分、测量电桥部分、差分放大、CPU以及计轴信号输 入与计轴信号输出、调测串口组成，电桥测量后进行差分放大，将模 向应变片与坚向应变片的电阻测量的电阻信号转为电压信号通过CPU 的AD转换为数字信号(参见图4)。图5中，电子检测盒的电源部分由电阻R4、电容Ell、 二极管D3 和电容C4组成，测量电桥部分由电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8 组成，差分放大部分由芯片LM158及其外围电路构成，CPU采用芯片 DSPIC30F3012，计轴信号输入、计轴信号输出以及调测串口由芯片 MAX232A实现。图6中，电子当车轮传感器接收到波形变化时，不是直接进入计 轴程序，而是首先判断是否有应变，在判断应变之前首先要保证应变 传感器本身是否正常，如果应变传感器本身已经故障则剥离辅助判断 模块，直接计轴，并提示值班员维修应变模块，如果应变传感器正常， 而且此时检测到有应变，则进入计轴程序，否则判断该波形变化为干 扰。图7中，采用应变检测计轴系统的实施方法，将应变传感器安装 在与磁头传感器平行位置的另一侧钢轨下面，使用卡具安装，然后将 应变传感器与磁头传感器分别与电子检测盒连接，再将电子检测盒与 监测主机连接。在沿钢轨延6伸方向对称铺设带有卡槽的卡7具，两侧的卡槽之间 设置有卡槽底板8，钢轨6的底部卡装在卡具7的卡槽内，在卡槽底板8 与钢轨下表面之间安装应变传感器4 (参见图8)。本发明的工作原理在既有计轴系统的磁头传感器附近安装应变 传感器，采用应变的方式辅助检测是否有车经过，当列车经过应变传 感器时，应变传感器向电子检测盒发送一个信号，该信号作为有车经 过的辅助判断条件判断计轴条件。应变传感模块本身具有自检测功 能，当应变传感器故障时，系统自动将应变传感器辅助判断的条件剥离，系统仍能正常计轴，不影响计轴系统的使用，同时，应变传感的 故障信息在监测街面上报警提示。应变检测盒工作原理传感器处理单元电路框图如图5所示，有 电源部分、测量电桥部分、差分放大、CPU以及计轴信号输入与计轴信号输出、调测串口组成。电源部分是将输入24V转成5V，这个电路 是为了满足将来将该电路安装的通信板上，需要适用于单24V电源， 并将24V电源转换为+5V电源，为CPU数字部分供电，模拟部分还是采 用24V电源供电。电桥测量后进行差分放大，将模向应变片与坚向应变片的电阻测 量的电阻信号转为电压信号通过CPU的AD转换为数字信号。为了测量应变的大小及时显示，采用调测串口进行上位机显示。 计轴信号输入是将计轴信号的数字信号输入，当计轴信号发生变 化时，CPU通过中断査到是否为计轴信号，由于传感器的信号与计轴信号未必同步，电路中留有输入传感器 信号，计轴输入逻辑信号由CPU的GPIO口进行处理，得到该计轴是 否为有效计轴信号，这样在一定时间内如果有应力信号产生，这样可 以通过压力传感器PIC芯片将计轴信号输出计轴信号。应变传感器工作原理应变传感器安装在与磁头传感器平行位置 的另一侧钢轨下面，使用卡具安装。当铁轨向下发生形变时，通过卡 具与铁轨，将力作用于柱装物上，通过测量柱装物两个方向的形变(组 成惠氏电桥半臂)，测量柱的纵向形变，从而通过EAK放大电路， 再经过A D变换进入C P U进行判断(为适应温度或其它因素变化， 采用C PU进行处理)。
权利要求
1. 采用应变检测的计轴系统，包括磁头传感器、电子检测盒、监测主机，其特征是还设置有应变传感器，所述的应变传感器与电子检测盒连接，电子检测盒与监测主机连接，向监测主机发出计轴信号；其中，所述的电子检测盒由电源部分、测量电桥部分、差分放大、CPU以及计轴信号输入与计轴信号输出端、调测串口组成，测量电桥部分、差分放大和CPU顺序连接，计轴信号输出端和调测串口分别与CPU连接，电桥测量后进行差分放大，将模向应变片与坚向应变片的电阻测量的电阻信号转为电压信号通过CPU的AD转换为数字信号。
2、 根据权利要求l所述的计轴系统应变检测装置，其特征是所述 电源部分由电阻R4与电容E11、 二极管D3和电容C4组成的并联电路串 联而成，测量电桥部分由电阻R5、电阻R8的串联电路与电阻R7和电阻 R8的串联电路并联而成，差分放大部分由芯片LM158及其外围电路构 成，CPU采用芯片DSPIC30F3012，计轴信号输入、计轴信号输出以及 调测串口由芯片MAX232A实现。
3、 根据权利要求1或2所述的采用应变检测的计轴系统，其特征 是所述的应变传感器为贴片式传感器。
4、 如上述各权利要求之一所述的采用应变检测计轴系统的实施 方法，其特征是应变传感器安装在与磁头传感器平行位置的另一侧钢 轨下面，使用卡具安装，然后将应变传感器与磁头传感器分别与电子 检测盒连接，再将电子检测盒与监测主机连接。
5、 根据权利要求4所述的采用应变检测计轴系统的使用方法，其特征是在沿钢轨延伸方向对称铺设带有卡槽的卡具，两侧的卡槽之间 设置有卡槽底板，钢轨的底部卡装在卡具的卡槽内，在卡槽底板与钢 轨下表面之间安装应变传感器。
全文摘要
提高抗干扰效果的采用应变检测的计轴系统。技术方案是包括磁头传感器、电子检测盒、监测主机，其特征是还设置有应变传感器，所述的应变传感器与电子检测盒连接，电子检测盒与监测主机连接，向监测主机发出计轴信号；其中，所述的电子检测盒由电源部分、测量电桥部分、差分放大、CPU以及计轴信号输入与计轴信号输出、调测串口组成，电桥测量后进行差分放大，将模向应变片与竖向应变片的电阻测量的电阻信号转为电压信号通过CPU的AD转换为数字信号。本发明还公开了应变器检测计轴系统的实施方法。
文档编号B61L1/00GK101269665SQ20081010595
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者张智祥, 勇 杨, 段成明 申请人:北京佳讯飞鸿电气股份有限公司