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对轨道衡计量系统的稳定准确性分析
【摘 要】文章介绍了轨道衡计量系统的基本原理，并对影响轨道衡计量系统稳定准确性的因素进行了技术分析及对策探讨。
【关键词】轨道衡计量系统；计量；稳定准确性；对策探讨
[abstract]The article introduced the track scale measuring system's basic principle, and to affected the track scale measuring system stable accurate factor to carry on the technical analysis and the countermeasure discussion.
[key word]Track scale measuring system; Measurement; Stable accuracy; Countermeasure discussion
【中图分类号】TB1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-772（2006）04-0073-02
在我国，轨道衡担负着企业大宗原材料及成品进出厂的计量工作，作为一种快捷、准确的大型计量设备而倍受企业的青睐。轨道衡的准确与否直接关系到企业的切身利益，对企业降低成本、成本核算、节约能源等方面都具有直接的影响。目前华能德州电厂一、二期使用的轨道衡计量系统，为天津天水（TS）红山试验机厂生产，主要由传感器系统、系统主机、软件及控制处理单元三部分组成，对四台机组的燃煤进厂情况进行具体计量工作。在当今竞争激烈的市场经济中，降低经济成本越来越成为各电力企业重视的焦点，对轨道衡计量的稳定准确性也提出了更高的要求。本文在此仅就华能德州电厂一、二期轨道衡计量系统稳定准确性方面的几点问题进行阐述，供大家参考。
一、轨道衡计量系统的工作原理及系统结构
（一）工作原理
机车车轮重量通过称体测量系统组合传感器，把重量信号转变为模拟电压信号经过控制单元、放大滤波、A/D转换电路转换，使重量信号进入接口电路采集卡，再传递给计算机完成数据采集、数字滤波、机车判别、计算节重、速度、并根据车速进行高精度校正补偿。
（二）系统组成
轨道衡计量系统硬件组成：
1．传感器系统系统：包括称重台面、称重传感器两部分；
2．控制单元：工作电源、供桥电源、放大滤波器、A/D转换电路；
3．系统主机及软件：一、二期轨道衡采用天水红山试验机厂所携带IBM微机系统和轨道衡计量软件。
称重台面由称梁、框架、横向限位、钢枕连接板组成钢枕和框架用螺栓固为一体。四个压力传感器用来测量测量车重。工作电源有D200、D201、WY7815、7915、7805及其它电子元件组成，该组元件电路运行稳定并具有过热保护等措施。供桥电源为精密激励电源，丛林顿三极管有扩展作用电阻起超过载保护作用，电源精度优于0.2%。放大滤波器过滤高频干扰信号，另外还具有增益调节功能用来保持台面信号一致。采用美国A/D公司生产的A/D转换电路，由A/D转换子系数DAS1152(DAS1159)转换器件把连续的模拟信号转换成计算机识别的数字信号，采用该器件可使衡器分辨率达1kg，采样数每秒达3万次，高精度，高质量确保系统长期可靠运行。
轨道衡所用软件，包括静态称量程序和动态称量程序。电气与机械系统检查程序和自动非线性修正程序。
静态程序是一种静态测量，提供了分别称量台面系统的自重和静重功能，是操作系统的一个外部命令。
动态程序功能结构上包括四个部分：逻辑识别部分、数据处理、非线性修正、输入输出。
逻辑识别方式是利用传感器的输出信号进行识别的所谓无开关方式，具有可靠、过衡范围宽、基本不需要维护等特点。逻辑识别的主要任务就是从列车经过台面时称重传感器输出的复杂信号中，区分出机车、煤水车、守车和车辆，提取真正的车辆有效的车辆称重数据。逻辑识别判断来车的方向，对道路状况带来的误差进行修正，同时测出每节车的过衡速度，以判断过衡速度是否满足计量要求的范围之内。
数据处理：通过逻辑识别完成了有效称重信息与否的识别任务，但是并不是被称重车辆的真实反映，此时不止有重量信息还有各种机械震动的干扰信息。因此需要对各种振动和干扰进行有力的抑制，必须采许特殊的数字滤波措施。 用数字法表示，此时假定系统是线性则表示为：
连续型 V（t）＝VT（t）＋VF（t） （1）
其中：V（t）表示放大器的输出，VT（t）表示真实称重信息所对应的电压，VF（t）表示各种振动和干扰的电压。
离散型 V（KT）＝VT（KT）＋VF（KT） （2）
其中：K表示采样序号，T表示采样周期，V（KT）表示采样数据，处理的目的就是分解出VT（KT）。
由（2）可知 VT（KT）＝V（KT）－VF（KT） （3）
在（3）式中可以求出VT（KT）的数据，但是VF（KT）是一个随机干扰和车辆以及台面振动信号的复合信号，干扰信号和车辆的振动是随机变化的，所以解析的方法无法确定VF（KT）的数值，只能用数字滤波的方法来解决。滤波过程如下：
V（KT）－预滤波－二次滤波－VT（KT）＋0[VF（KT）]
其中：0[VF（KT）]表示一个高阶无穷小量，相对VT（KT）而言。
在实际测量过程中，整个系统的非线性修正不容忽视，如不进行修正，将关系到线性修正，随着衡器使用时间的延伸，整个道床和线路变化，传感器放大器等单元参数的微小变化是不可避免的，所以在复检时必须适当进行非线性的参数调整。
当调完程序后，当台面过车时，将此刻的过衡时的速度以及它的重复合序号、年月日和时分秒，并在每辆车过后从计算机CRT上显示并在打印机上打印出来。最后将以上信息存入系统磁盘，作为一个永久地保存，以便事后查阅加工处理、备忘。
二、轨道衡计量系统的稳定准确性分析及对策探讨
几年来我们对轨道衡计量系统运行情况进行了详细记录，并对使用中产生的问题进行了研究，下面从各种干扰因素、系统通讯传输等几个方面进行技术分析和对策探讨。
（一）干扰因素分析和采取的措施对策
干扰轨道衡工作的原因比较复杂，如重量信息、各种机械震动的干扰信息等。应当注意的是来自于两个方面的干扰：一是当电压、电流变化而产生电磁波通过空间辐射直接传输造成的空间干扰（辐射干扰）；二是当电压电流产生无益的变化时，通过电源线信号线地线大地等传播的不必要变化的传导传输（传导干扰）。来自电源线的、来自信号线电缆的、来自电路的、来自雷电或者静电感应方面的干扰等，还可能并存多种干扰成分。通常在电源方面如交流电的频率变化、电压变化、高次谐波失真等均可造成干扰，直流电源的起伏变化也可能造成工作失常。信号线和某部分电路产生反射、串扰或者线路状态翻转、开关闭合时均以对
【关键词】轨道衡计量系统；计量；稳定准确性；对策探讨
[abstract]The article introduced the track scale measuring system's basic principle, and to affected the track scale measuring system stable accurate factor to carry on the technical analysis and the countermeasure discussion.
[key word]Track scale measuring system; Measurement; Stable accuracy; Countermeasure discussion
【中图分类号】TB1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-772（2006）04-0073-02
在我国，轨道衡担负着企业大宗原材料及成品进出厂的计量工作，作为一种快捷、准确的大型计量设备而倍受企业的青睐。轨道衡的准确与否直接关系到企业的切身利益，对企业降低成本、成本核算、节约能源等方面都具有直接的影响。目前华能德州电厂一、二期使用的轨道衡计量系统，为天津天水（TS）红山试验机厂生产，主要由传感器系统、系统主机、软件及控制处理单元三部分组成，对四台机组的燃煤进厂情况进行具体计量工作。在当今竞争激烈的市场经济中，降低经济成本越来越成为各电力企业重视的焦点，对轨道衡计量的稳定准确性也提出了更高的要求。本文在此仅就华能德州电厂一、二期轨道衡计量系统稳定准确性方面的几点问题进行阐述，供大家参考。
一、轨道衡计量系统的工作原理及系统结构
（一）工作原理
机车车轮重量通过称体测量系统组合传感器，把重量信号转变为模拟电压信号经过控制单元、放大滤波、A/D转换电路转换，使重量信号进入接口电路采集卡，再传递给计算机完成数据采集、数字滤波、机车判别、计算节重、速度、并根据车速进行高精度校正补偿。
（二）系统组成
轨道衡计量系统硬件组成：
1．传感器系统系统：包括称重台面、称重传感器两部分；
2．控制单元：工作电源、供桥电源、放大滤波器、A/D转换电路；
3．系统主机及软件：一、二期轨道衡采用天水红山试验机厂所携带IBM微机系统和轨道衡计量软件。
称重台面由称梁、框架、横向限位、钢枕连接板组成钢枕和框架用螺栓固为一体。四个压力传感器用来测量测量车重。工作电源有D200、D201、WY7815、7915、7805及其它电子元件组成，该组元件电路运行稳定并具有过热保护等措施。供桥电源为精密激励电源，丛林顿三极管有扩展作用电阻起超过载保护作用，电源精度优于0.2%。放大滤波器过滤高频干扰信号，另外还具有增益调节功能用来保持台面信号一致。采用美国A/D公司生产的A/D转换电路，由A/D转换子系数DAS1152(DAS1159)转换器件把连续的模拟信号转换成计算机识别的数字信号，采用该器件可使衡器分辨率达1kg，采样数每秒达3万次，高精度，高质量确保系统长期可靠运行。
轨道衡所用软件，包括静态称量程序和动态称量程序。电气与机械系统检查程序和自动非线性修正程序。
静态程序是一种静态测量，提供了分别称量台面系统的自重和静重功能，是操作系统的一个外部命令。
动态程序功能结构上包括四个部分：逻辑识别部分、数据处理、非线性修正、输入输出。
逻辑识别方式是利用传感器的输出信号进行识别的所谓无开关方式，具有可靠、过衡范围宽、基本不需要维护等特点。逻辑识别的主要任务就是从列车经过台面时称重传感器输出的复杂信号中，区分出机车、煤水车、守车和车辆，提取真正的车辆有效的车辆称重数据。逻辑识别判断来车的方向，对道路状况带来的误差进行修正，同时测出每节车的过衡速度，以判断过衡速度是否满足计量要求的范围之内。
数据处理：通过逻辑识别完成了有效称重信息与否的识别任务，但是并不是被称重车辆的真实反映，此时不止有重量信息还有各种机械震动的干扰信息。因此需要对各种振动和干扰进行有力的抑制，必须采许特殊的数字滤波措施。 用数字法表示，此时假定系统是线性则表示为：
连续型 V（t）＝VT（t）＋VF（t） （1）
其中：V（t）表示放大器的输出，VT（t）表示真实称重信息所对应的电压，VF（t）表示各种振动和干扰的电压。
离散型 V（KT）＝VT（KT）＋VF（KT） （2）
其中：K表示采样序号，T表示采样周期，V（KT）表示采样数据，处理的目的就是分解出VT（KT）。
由（2）可知 VT（KT）＝V（KT）－VF（KT） （3）
在（3）式中可以求出VT（KT）的数据，但是VF（KT）是一个随机干扰和车辆以及台面振动信号的复合信号，干扰信号和车辆的振动是随机变化的，所以解析的方法无法确定VF（KT）的数值，只能用数字滤波的方法来解决。滤波过程如下：
V（KT）－预滤波－二次滤波－VT（KT）＋0[VF（KT）]
其中：0[VF（KT）]表示一个高阶无穷小量，相对VT（KT）而言。
在实际测量过程中，整个系统的非线性修正不容忽视，如不进行修正，将关系到线性修正，随着衡器使用时间的延伸，整个道床和线路变化，传感器放大器等单元参数的微小变化是不可避免的，所以在复检时必须适当进行非线性的参数调整。
当调完程序后，当台面过车时，将此刻的过衡时的速度以及它的重复合序号、年月日和时分秒，并在每辆车过后从计算机CRT上显示并在打印机上打印出来。最后将以上信息存入系统磁盘，作为一个永久地保存，以便事后查阅加工处理、备忘。
二、轨道衡计量系统的稳定准确性分析及对策探讨
几年来我们对轨道衡计量系统运行情况进行了详细记录，并对使用中产生的问题进行了研究，下面从各种干扰因素、系统通讯传输等几个方面进行技术分析和对策探讨。
（一）干扰因素分析和采取的措施对策
干扰轨道衡工作的原因比较复杂，如重量信息、各种机械震动的干扰信息等。应当注意的是来自于两个方面的干扰：一是当电压、电流变化而产生电磁波通过空间辐射直接传输造成的空间干扰（辐射干扰）；二是当电压电流产生无益的变化时，通过电源线信号线地线大地等传播的不必要变化的传导传输（传导干扰）。来自电源线的、来自信号线电缆的、来自电路的、来自雷电或者静电感应方面的干扰等，还可能并存多种干扰成分。通常在电源方面如交流电的频率变化、电压变化、高次谐波失真等均可造成干扰，直流电源的起伏变化也可能造成工作失常。信号线和某部分电路产生反射、串扰或者线路状态翻转、开关闭合时均以对
