为静态的条件，因此也通常假设并优选静态的环境条件。然而，普遍接受的是，基于应变计的转换器在温度变化的情况下，将表现出一定程度的零点输出漂移。在优选的实施例中，转换器8中的温度探测器13在每个转换器读数处被采样，以便在无线传感单元9中进行校正算法计算。虽然在一些情况中，较高级拟合可能是必要的，但在最简化的形式中，校正算法使用转换器8输出内容与温度之间的第一级线性关系。类似的方法可以用于针对上文描述的不同的转换器类型进行高度的校正，或热输出的校正。最高程度的校正通过在热处理室或类似固定装置中对整个转向架组件(具有传感器)进行校准来实现。在优选的实施例中，根据美国国家计量大会(NCWM)公开文件14和美国国家标准与技术研宄院(NIST)手册44，温度校正提供了从-10至40°C的所需的系统精度(满量程的1%)。
[0024]在上文已对静态式重量测量和运动称量式重量测量两者进行了描述。此外，在使用过程中，在轮和轨道的界面处产生的瞬间的力通过弹簧组件3a至3b，从轮轴组件6a至6b被传输至侧架2a至2b内，并且被传输至承梁I中。本发明的两个实施例(图2和图3)将应变/位移传感器7结合在侧架2a至2b和/或承梁I上。这两个实施例中的各实施例进行了一定程度的轮和轨道的界面处的间接力测量。例如，具有车轮踏面擦伤形式的、位于踏面上的表面缺陷的轮，可能将周期性的瞬间的力引入转向架组件中，该力将被所述传感器7测量到。在将额外收益结合进轨道车的情况下，这样的测量可与轮冲击负载探测器(WILD)的测量类似。此外，由于弯曲、不稳定性或类似的条件而被引入转向架组件的力可以用传感器7进行测量。
[0025]如上文所述，无线传感单元9借助本地安装在轨道车辆车主体上的通信管理器15来传输并接受数据。该小范围的传输允许使用符合标准(例如，IEEE802.15.4)的低功率无线电，用于在2.4GHz的非授权频段下操作。在优选的实施例中，传感单元9能够是无线路由器，与所有其他的传感单元9进行通信，用于形成连通管理器15的冗余通信路径。管理器15还连续地监控并优化网络，动态地更改数据路径，并且在传感单元9输出、接收或停止工作时进行调节。此外，该优选的实施例借助128位的基于AES算法的密码，或本领域中公知的类似的方法来提供端对端的数据安全。可以使用类似的低功率的无线网络，并且数据传输不局限于本文讨论的方法。
[0026]在优选的实施例中，通信管理器15包括计算元件，例如微控制器、存储器、独立的电源以及传感器。传感器可以包括环境温度传感器、大气压力传感器、接近传感器或惯性传感器。此外，管理器15结合了多种通信方法，包括上述的无线传感器网络通信、蜂窝通信(全球移动通信系统(GSM)/通用分组无线服务技术(GPRS))通信、卫星通信以及蓝牙通信或无线局域网(WiFi)通信来用于本地通信。管理器15还可以结合无线传感单元9，用于沿火车形成管理器15的网络。在额外的管理器15位于车头或类似部位的情况下，可以在车头中对来自所有上述传感器的数据进行监控。可以使用不同的方法用于沿火车的通信。
[0027]管理器15还可以包括位置测量装置，例如全球定位系统(GPS)。该定位系统可以用于确定轨道车的速度和位置。速度和位置两者可以在计算程序中使用以调节无线传感单元9的采样率，或者全部地禁止数据输出。例如，当被存放在场地中时，可能并不关心轨道车的重量，这样，所述位置信息可以用于禁止采样和重量读数的输出，由此节省通信管理器15和无线传感单元9两者的能量。可替代地，在对轨道车进行装载时，可能每分钟都需要重量读数，这样，对管理器15而言，能够基于参数和用户的输入的组合调节传感器9的采样率是必要。在优选的实施例中，如需要，终端用户可以从本地的数字重量指示器17来对采样率进行调节，不过，在不同的环境中可能需要其他的自主方法。
[0028]在上文中已提到的是，无线应变/位移传感器7可以用于测量轨道/轮界面处的动态力。当与管理器15中的上文所述的惯性传感器或无线传感单元9组合时，关于所报告的转向架系统的状态，可获得更高的准确度。例如，承梁I中的周期性的横向力可以由传感器7探测，并且借助惯性传感器测量的相关的车辆主体的响应信号可以用于支持该结果。轮/轮轴的输入信号和车辆主体的响应之间的关系可以借助计算法和经验法来容易地确定。该信息可以用于在管理器15或无线传感单元9中形成传输功能，以精确地预测输入。
【主权项】
1.一种用于测量轨道车负载的系统，所述系统包括: 被支撑在轨道轮、轮轴以及多个转向架上的轨道车主体， 各转向架包括承梁和两个侧架， 安装至所述承梁或所述侧架的多个转换器，所述多个转换器用于测量由所述轨道车主体支撑的重量， 与所述转换器关联的一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器用于采集、处理以及传输来自所述转换器的已处理的数据， 用于与所述传感器进行通信的接收器，并且所述接收器用于传输表示由所述轨道车主体支撑的重量的已处理的数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转换器是应变型转换器。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述转换器包括弹性元件，所述弹性元件机械式地连接至所述承梁或所述侧架中的一个或更多个。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述转换器包括多个应变计。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述弹性元件将在所述应变计处检测到的输入位移机械式地放大。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述应变计以一个或更多个惠斯登电桥回路的方式布置。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转换器通过使用包括以下步骤的方法安装至所述承梁或所述侧架上的预定位置: 使用分析技术或数字技术的应力分析步骤，其中，在所述承梁或所述侧架上模拟典型的负载，并且基于应力响应选定转换器的位置； 实验型应力分析步骤，其中，将所述轨道车主体或承梁或侧架装备上合适的转换器，用于验证由应力分析所计算的应力。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，将所述转换器沿所述轨道车的横向方向或纵向方向对称地安装，以便确定所述轮、轮轴或转向架之间的静负载失衡。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，各传感器包括: 用于收集转换器读数的计算元件； 记忆存储元件； 用于传送并且接收数据的无线收发器， 温度探测器，所述温度探测器用于测量所述转换器的安装位置处的温度； 用于指示所述轨道车的运动状态的运动探测器； 惯性传感器，所述惯性传感器用于探测所述承梁和所述侧架的静态和动态的平移和旋转运动。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述计算元件用于控制所述转换器的采样，并且用于对所述转换器的读数进行分析。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述记忆存储元件用于存储所述转换器的读数、惯性传感器的读数或运动探测器的读数。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述无线收发器与所述传感器中的一个或更多个传感器通信，所述传感器中的全部传感器与所述接收器通信，使得开通多个通信路径以用于数据传输。
13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述运动探测器用于确定所述轨道车是否处于运动的状态，并且所述运动探测器用于针对静态条件或动态条件来改变对所述转换器的读数的分析。
14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述计算元件用于计算从所述温度探测器采集的读数的米集率。
15.根据权利要求9所述的系统，其中，所述计算元件用于基于采集率和温度读数来调节所述转换器的读数。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器将同步的转换器数据传输至所述接收器。
17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接收器包括: 数据控制单元，所述数据控制单元用于从所述传感器中的一个或更多个传感器接收读数； 通信元件，所述通信元件用于将数据传输至远程位置； 计算元件，所述计算元件用于分析从所述传感器中的一个或更多个传感器接收的数据； 探测器，所述探测器用于确定所述轨道车的速度；以及 定位元件，所述定位元件用于确定所述轨道车的位置。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述数据控制单元对所述传感器上的计算元件进行编程以控制所述转换器的采样操作，以及控制数据应该被传输至所述接收器的速率。
19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转换器用于测量在轨道和轮的界面处产生的瞬间力。
20.一种用于测量轨道车的负载的系统，所述系统包括: 支撑在轨道轮、两个轮轴以及多个转向架上的轨道车主体， 各转向架包括承梁和两个侧架， 安装至所述承梁或所述侧架的多个应变转换器，所述多个应变转换器用于测量由所述轨道车主体支撑的重量， 与所述转换器关联的一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器用于接收、处理以及传输来自所述转换器的已处理的数据， 用于与所述传感器通信的收发器，并且所述收发器用于传输表示由所述轨道车主体支撑的重量的已处理的数据， 其中，各传感器包括: 用于收集转换器读数的计算元件； 记忆存储元件；以及 用于发送并且接收数据的无线收发器。
【专利摘要】提供了一种轨道车重量传感系统。该系统包括至少一个转换器，该转换器位于轨道车的承梁或侧架上。来自该转换器的信号被传输至接收器。
【IPC分类】G01G19-04
【公开号】CN104819756
【申请号】CN201510049862
【发明人】D·马莱尼
【申请人】阿母斯替德铁路公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年1月30日
【公告号】CA2880684A1, EP2902752A2, EP2902752A3, US20150219487