权项】
1. 一种动静态双输出轨道衡，其包括具有双垂直力输出的电阻应变式传感器，其特征 在于，所述传感器包括两路惠斯登电桥电路，其中 在第一路惠斯登电桥电路中，包括R1~R8八张同阻值的应变片，其中应变片R1~R4是剪 切的拉片，应变片R5~R8是剪切的压片；2个用于温度的零点补偿电阻Rtl、Rt2分别串入相 邻的桥臂中，两个空载零点补偿电阻Rol、R〇2也分别串入相邻的桥臂中，供电桥的正极分 别串入弹性模量补偿电阻Rpl和灵敏系数补偿电阻Rsl，在供电桥负极端分别串入弹性模 量补偿电阻Rp2和灵敏系数补偿电阻Rs2,在供电桥的正、负极间并入电阻R作为输入电阻 标准化调整电阻； 在第二路惠斯登电桥电路中，包括与R1~R8阻值相同的八张应变片R9~R16,其中应变 片R9~R12是剪切的拉片，应变片R13~R16是剪切的压片；2个用于温度的零点补偿电阻 Rt3、Rt4分别串入相邻的桥臂中，2个空载零点补偿电阻R〇3、R〇4也分别串入相邻的桥臂 中，供电桥的正极分别串入弹性模量补偿电阻Rp3和灵敏系数补偿电阻Rs3,在供电桥负极 端分别串入弹性模量补偿电阻Rp4和灵敏系数补偿电阻Rs4,在供电桥的正、负极间并入电 阻R作为输入电阻标准化调整电阻； 所述传感器的弹性体分为承载区、应变测量区及安装区，其由合金钢材料通过整体加 工制成；应变测量区为分左右对称两个；测量区为盲孔工字形截面，左侧测量区腹板上正 面粘贴有All、B11，反面粘贴A12、B12各两组双剪应变片；右侧测量区腹板上正面粘贴有 A21、B21，反面粘贴A22、B22各两组双剪应变片；各应变片的丝栅方向与水平轴成45度交叉 布置，411312321322连接成惠斯通电桥4，用于静态称重测量出11、812、821、822连接 成惠斯通电桥B，用于动态称重测量；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 ; 所述轨道衡还包括分别与两路电桥电路连接的信号放大器、滤波器、模数变换器及相 应的数据处理单元，从而构成静态轨道衡计量模块和动态轨道衡计量模块。2. 如权利要求1所述的动静态双输出轨道衡，其特征在于，所述应变片粘贴在所述测 量区盲孔腹板中央。3. 如权利要求2所述的动静态双输出轨道衡，其特征在于，还包括传感器电源模块、 速率检测模块、识别模块及数据库模块；其中，所述传感器电源模块为光伏精密直流电源 模块；所述速率检测模块向上位机PC输出检测信号，用于指示当前处于动态或静态测量模 式；所述识别模块识别当前待测列车的机车和/或货运车厢的类型；所述数据库模块存储 已知机车和/或货运车厢的参数。4. 如权利要求3所述的动静态双输出轨道衡，其特征在于， 在所述静态轨道衡计量模块中，所述数据处理单元基于下列公式计算静态测量值：其中，为标定系数，A为弹性体材料泊松比，E为弹性体材料弹性模量，B为弹性体截 面尺寸的宽度，H为弹性体截面尺寸的高度，h为盲孔直径，b为腹板厚度，k为应变片系数， g为重力加速度，为电桥A的输出信号值，M为车厢质量； 在所述动态轨道衡计量模块中，所述数据处理单元基于下列公式计算动态测量值：其中，为测量系数，减1为已知的机车重量，和％^分别为电桥B对 应机车和车厢W的输出信号值，X(n)为修正项； 所述修正项X(n)取决于机车中转向架车轴的数量Ik和车厢中转向架车轴数量nw。5. 如权利要求4所述的动静态双输出轨道衡，其特征在于，所述修正项X(n)的取值从 下列集合中选取： 当nfnjt，修正项X(n)取值为1 ; 当nt=2,nw=3时，修正项X(n)取值为1. 15 ; 当nt=l，nw=2时，修正项X(n)取值为I. 10 ; 当nt=3,nw=2时，修正项X(n)取值为0. 87 ; 当nf2,nw=l时，修正项X(n)取值为0. 91。6. 如权利要求5所述的动静态双输出轨道衡，其特征在于，所述光伏精密直流电源模 块还包括太阳光电模块、蓄电池、节能控制模块、防过流冲击模块、电源电压转换模块和电 源干扰隔离模块；其中， 所述节能控制模块用于在接收到表示列车通过轨道衡的信号时将电源与传感器电路 接通，使其处于工作状态，在接收到表示列车离开的信号时，切断电源与传感器电路的连 接，所述节能控制模块包括三极管VT_ns和MOS管MOSFET_ns; 所述防过流冲击模块用于防止从外界引入的浪涌功率对传感器电路造成损坏，其包括 气体放电管、压敏电阻、瞬态抑制二极管、自恢复保险丝及独石电容； 所述电源电压转换模块用于调节电源电压，其包括低噪声微功率稳压器LT1963和钽 电解电容器； 所述电源干扰隔离模块用于隔离或消除输入电桥电路的电源信号中的干扰成分，其包 括输入滤波器、直流开关电源、中间滤波器、输出滤波器及三端集成稳压器。7. 如权利要求6所述的动静态双输出轨道衡，其特征在于，所述传感器弹性体在额定 载荷下疲劳寿命应多2000万次。8. -种适用于动静态双输出轨道衡的称重计量方法，其特征在于，所述轨道衡包括具 有两路相同的全差动惠斯登电桥电路A和B的电阻应变式传感器，所述电桥电路A和B在 同一荷载下同时输出相同的信号值，其中， 在静态称重计量模式下，利用电桥电路A的输出信号值按照以下公式其中^为标定系数，为弹性体材料泊松比，E为弹性体材料弹性模量，B为弹性体截 面尺寸的宽度，H为弹性体截面尺寸的高度，h为盲孔直径，b为腹板厚度，k为应变片系数，g为重力加速度，M为车厢质量； 在动态称重计量模式下，利用电桥电路A的输出信号值按照以下步骤计算称重测量 值： 步骤1，识别机车和/或车厢i的类型； 步骤2,根据所述识别结果，从数据库中读出所识别出的机车的重量数据队和转向架车 轴数量rk，以及所识别出的车厢i的转向架车轴数量nw; 步骤3,获取所述电桥B中对应所述机车的输出Vbu3及所述第i个车厢的输出Vbw。⑴； 步骤4,计算当前条件下的测量系数C=MVVbu3; 步骤5,判断]\与11￥是否相同； 如果Ik=Iiw，则执行步骤6 :根据公式Mw(i)=C*Wi)计算第i个车厢的称重测量值Mw⑴； 如果Ik不同于nw，则执行步骤7-1 :根据&和n,从数据库中读出相应的修正项X〇\，nw);随后执行步骤7-2:根据公式Mw(i)=C*V_(i)*X(nDnw)计算第i个车厢的称重 测量值Mw (i)。9.如权利要求8所述的动静态双输出轨道衡的称重计量方法，其特征在于，所述修正 项X(n)的取值从下列集合中选取： 当nt=2,nw=3时，修正项X(n)取值为1. 15 ; 当nt=l，nw=2时，修正项X(n)取值为I. 10 ; 当nt=3,nw=2时，修正项X(n)取值为0. 87 ; 当nf2,nw=l时，修正项X(n)取值为0. 91。
【专利摘要】本发明提供了一种动静态双输出轨道衡，其中采用具有双垂直力输出的电阻应变式传感器装置，在该传感器装置中，通过以特定的配置方式将两组相同组成的电桥电路的应变片设置在同一梁式或板式传感器弹性体的剪力应变盲孔腹板底面上，实现一种能够在同一荷载下同时高精确度地输出双路垂直力输出信号，所述两路输出信号分别用于静态和动态轨道衡计量。同时还针对该轨道衡提出了一种简单有效且不受运行环境影响的动静态称重计量方法。此外，还针对轨道衡的工作环境对其电源模块进行了相应改进。
【IPC分类】G01G19/06
【公开号】CN105043518
【申请号】CN201510371443
【发明人】顾增华, 顾佳捷, 戴明新, 申屠小进, 张宇波
【申请人】杭州钱江称重技术有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月30日