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一种动静态双输出轨道衡

阅读：359发布：2023-02-03

专利汇可以提供一种动静态双输出轨道衡专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且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。，下面是一种动静态双输出轨道衡专利的具体信息内容。

权利要求

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Rt1、Rt2分别串入相邻的桥臂中，两个空载零点补偿电阻Ro1、Ro2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Rp1和灵敏系数补偿电阻Rs1，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Ro3、Ro4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A11、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，A11、A12、A21、A22连接成惠斯通电桥A，用于静态称重测量；B11、B12、B21、B22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R11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，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，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nL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nL=nw时，修正项X(n)取值为1；
当nL=2，nw=3时，修正项X(n)取值为1.15；
当nL=1，nw=2时，修正项X(n)取值为1.10；
当nL=3，nw=2时，修正项X(n)取值为0.87；
当nL=2，nw=1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≥2000万次。
8.一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
计算称重测量值，
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ML和转向架车轴数量nL，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VBLO及所述第i个车厢的输出VBWO(i)；
步骤4，计算当前条件下的测量系数C=ML/VBLO；
步骤5，判断nL与nW是否相同；
如果nL=nW，则执行步骤6：根据公式Mw(i)=C*VBWO(i)计算第i个车厢的称重测量值Mw(i)；
如果nL不同于nW，则执行步骤7-1：根据nL和nW从数据库中读出相应的修正项X(nL,nW)；随后执行步骤7-2：根据公式Mw(i)=C*VBWO(i)* X(nL,nW)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nL=2，nw=3时，修正项X(n)取值为1.15；
当nL=1，nw=2时，修正项X(n)取值为1.10；
当nL=3，nw=2时，修正项X(n)取值为0.87；
当nL=2，nw=1时，修正项X(n)取值为0.91。

说明书全文

一种动静态双输出轨道衡

技术领域

[0001] 本发明涉及电子衡器领域，特别是涉及一种具有动静态双输出的电子轨道衡。

背景技术

[0002] 轨道衡是安装在铁路上对列车装载货物重量进行计量的设备。轨道衡通常由承重台、传感器、称重显示器及数字打印机等辅助设备组成，能够自动显示称重数值，具有远传信息、连续计量等特点。由于这些特点，目前轨道衡技术已经广泛被应用于工厂、矿山、冶金、外贸和铁路部门对货车散装货物的称重。

[0003] 现有的轨道衡通常分为静态轨道衡和动态轨道衡两大类。通常情况下，建设一台常规动态轨道衡至少需要造成250㎡土地的混凝土化，而建设一台常规的静态轨道衡至少会造成120㎡土地的混凝土化，因此，如果能将静态轨道衡和动态轨道衡一体结合，将大大减少建设成本及占地需求，缓解有限土地混凝土化与轨道衡计量发展之间的矛盾。

[0004] 然而，动态轨道衡与静态轨道衡不能一体结合的一个主要原因是受限于传感器的制约。现有技术（例如中国专利ZL200920200873.1及200910246334.6号中国发明专利申请）公开了一些动静态合一的轨垫传感器，但是其实际上关注于如何实现轨垫传感器对垂直力和水平分力的测量，并为此在传感器弹性体中设置了多个惠斯登电桥电路。然而，这些现有技术中多路惠斯登电桥应变片在弹性体中的设置方式，只能满足垂直力和水平分力测量的需求，其并不能同时精确在同一荷载下输出两路垂直力信号。实际上，现有的静态轨道衡和动态轨道衡无论采用哪种结构的称重传感器，由于弹性形变区的设计局限，目前尚未出现过能够对同一荷载反应输出两路垂直力信号的传感器；此外，也没有找到一种方便的静动态计量计算方法，这些问题共同导致静态轨道衡和动态轨道衡不能有效合二为一的状况延续至今。

[0005] 此外，轨道衡通常暴露于自然环境中使用，其中的电子部件、尤其是传感器容易受到外部不确认因素的影响，诸如外部引入的冲击电压等，造成不必要的测量误差甚至器件坏损；此外，如何能够为轨道衡、尤其是其中的传感器提供稳定供电，减少电源更换或检修程序，减少运营成本升高，也是本发明中所希望解决的一个问题。

[0006] 中国衡器“十三·五”衡器发展纲要要求，着重开发多功能、智能化轨道衡，真正实现静态轨道衡和动态轨道衡实现二合为一，最大限度的去减少各大、中型企业既对动态轨道衡，又对静态轨道衡所带来的重复投资，改善当前对轨道衡维护成本高的局面。因此，现有技术中存在对一种能够具有结构简单、测量快速精确、且同时具备静动态轨道衡计量能力的轨道衡设备的需求。

发明内容

[0007] 针对现有技术的上述问题，本发明提供了一种动静态双输出轨道衡，所述轨道衡包括具有双垂直力输出的电阻应变式传感器装置，在所述传感器装置中，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。

[0008] 所述传感器装置可以包括两路惠斯登电桥电路。第一路惠斯登电桥电路包括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Rt1、Rt2分别串入相邻的桥臂中，两个空载零点补偿电阻Ro1、Ro2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Rp1和灵敏系数补偿电阻Rs1，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。第二路惠斯登电桥电路在电路组成上与第一路相同。在本发明的传感器中，弹性体由合金钢材料通过整体加工制成且分为承载区、应变测量区及安装区。应变测量区为分左右对称两个且为盲孔工字行截面，左侧测量区腹板上正面粘贴有A11（R1、R2）、B11（R9、R10），反面粘贴A12（R5、R6）、B12（R13、R14）各两组双剪应变片；右侧测量区腹板上正面粘贴有A21（R3、R4）、B21（R11、R12），反面粘贴A22（R7、R8）、B22（R15、R16）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，A11、A12、A21、A22连接成惠斯通电桥A（图1所示），用于静态称重测量；B11、B12、B21、B22连接成惠斯通电桥B（图2所示），用于动态称重测量。

[0009] 根据本发明，所述静动态轨道衡中还可以包括与惠斯登电桥电路A连接的放大器A1、滤波器A2、模数变换器A3和静态数据处理单元DSP-A，以及与电桥B连接的放大器B1、滤波器B2、模数变换器B3及动态数据处理单元DSP-B处理，从而形成彼此独立的静态轨道衡计量模块Module-A和动态轨道衡计量模块Module-B，分别用于静态和动态模式下的称重计量。在不同的计量模块下，按照不同的计算方法进行相应模式下的称重计量值。

[0010] 根据本发明，所述静动态轨道衡中还可以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。传感器电源模块可以为光伏精密直流电源模块，持续稳定地为电桥电路等提供电能。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下。识别模块识别当前待测列车的机车和/或货运车厢的类型。数据库模块存储包括但不限于已知机车和/或货运车厢的相关性能参数（例如重量、转向架车轴数量等等）及修正项X(n)等数据。

[0011] 根据本发明，所述光伏精密直流电源模块可以包括太阳光电模块、蓄电池、节能控制模块、防过流冲击模块、电源电压转换模块及电源干扰隔离模块，从而避免了外接市电的繁琐工作，同时有效保证工作环境下高精度电源输入的提供。

[0012] 在本发明的另一方面，还提供了分别适用于静态和动态计量模式下重量计算方法，使得能够以简单可靠的方式高精确度地完成称重计量工作。

[0013]附图说明

[0014] 图1示出了根据本发明的静动态双输出轨道衡中双垂直输出传感器的电桥电路A的示意图；图2示出了根据本发明的静动态双输出轨道衡中双垂直输出传感器的电桥电路B的示意图；
图3和4说明了根据本发明的静动态双输出轨道衡的双垂直输出传感器中应变片在传感器弹性体上的配置；
图5示出了根据本发明的静动态轨道衡中双垂直输出传感器对应的电路硬件模块示意图；
图6示出了根据本发明的动态模式下的称重数据的处理流程图；
图7示出了根据本发明的节能控制模块的电路原理图；
图8示出了根据本发明的防过流冲击模块的电路原理图；
图9示出了根据本发明的电源电压转换模块的电路原理图；
图10示出了根据本发明的电源干扰隔离模块的电路原理图。

[0015]

具体实施方式

[0016] 在根据本发明的静动态双输出轨道衡中，采用了具有双垂直力输出的电子应变式传感器，其中一路垂直力输出专门用于静态轨道衡计量，另一路输出则专门用于动态轨道衡计量，从而方便地实现了静态轨道衡与动态轨道衡的有机结合。

[0017] 在本发明中，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设置2路惠斯登电桥电路所需的电阻应变片。每一路单独的形成一个惠斯登电桥电路。

[0018] 如图1所示，第一路由R1~R8八张相同阻值的应变片构成惠斯登电桥电路，其中R1~R4是剪切的拉片，R5~R8是剪切的压片；2个用于温度的零点补偿电阻Rt1、Rt2分别串联接入相邻的桥臂中，两个空载零点补偿电阻Ro1、Ro2也分别串联接入相邻的桥臂中，供电桥的正极分别串联接入弹性模量补偿电阻Rp1和灵敏系数补偿电阻Rs1，在供电桥负极端分别串联接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。该电桥电路采用直流电源提供电桥工作电压。

[0019] 如图2所示，第二路惠斯登电桥电路构造与图1所示电桥相同，仅在部件编号上有所区别，其中采用了R9~R16八张相同阻值的应变片。

[0020] 在本发明的惠斯登电桥电路中，通过相邻桥臂上的剪切拉片和剪切压片设置，形成一种全差动电桥结构，从而有效提高电桥的灵敏度。例如，与现有技术中采用单一应变片构成的电桥结构相比，其灵敏度将提升4倍左右。

[0021] 如图3和图4所示，在剪力应变盲孔腹板底面处设置上述2路惠斯登电桥，形成双垂直力传感器结构。所述传感器的弹性体分为承载区、应变测量区及安装区三个区域，整个弹性体用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A11（R1、R2）、B11（R9、R10），反面粘贴A12（R5、R6）、B12（R13、R14）各两组双剪应变片；右侧测量区腹板上正面粘贴有A21（R3、R4）、B21（R11、R12），反面粘贴A22（R7、R8）、B22（R15、R16）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，A11、A12、A21、A22连接成惠斯通电桥A（图1所示），用于静态称重测量；B11、B12、B21、B22连接成惠斯通电桥B（图2所示），用于动态称重测量。

[0022] 在本发明中，由于各应变片粘贴在测量区盲孔腹板中央附近，粘贴区的横截面为矩形工字截面，根据材料力学理论，工字截面弯矩主要由上下翼板承受，剪力主要由截面腹板承受，贴片区的剪应力较为均匀，因此不仅可以改善传感器的线性，同时也可消除传感器安装面摩擦力、支反力引起的力矩变化对测量区的干扰，提高传感器的测量精度。

[0023] 当传感器通过铁轨受到作用力W作用时，传感器的静态测量电桥A的输出按式（1）计算；传感器的静态测量电桥B的输出按式（2）计算；公式（1）
公式（2）
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。

[0024] 在本发明中，同一传感器弹性体将各自有两路垂直力信号输出，因此，能够同时提供分别专供静态轨道衡计量过程中数据采集使用和专供动态轨道衡计量过程中数据采集采用的垂直力信号源。从而，解决了现有技术中静态轨道衡和动态轨道衡不能合二为一的问题，即单路垂直力传感器不能从承载的源头获取能专门分别供给静态和动态轨道衡计量使用的两组输出数据。

[0025] 在动态轨道衡计量过程中，其计量值的准确获取相比于静态轨道衡计量过程而言更为复杂，其测量精度往往不及静态计量模式，因为除了温度等环境条件外，还需要考虑列车通过轨道衡的速度等因素对计量值的影响，而如何准确考虑这些动态参数的影响，也是长期困扰本领域技术人员的问题之一。

[0026] 在本发明中，提出了一种简单有效的在动态下准确获取待测列车荷载的方法。

[0027] 发明人注意到，目前电气机车已经普遍用于在电气化的铁路主干线上承担对货运列车的牵引任务，而在这种货运列车中，电气机车的重量通常是稳定不变的。同时，目前广泛用于牵引货运列车的机车型号有限，且这些机车型号的性能参数（诸如转向架车轴数量、车重等）是公开且基本确定的。基于这些特性，本发明提出了一种新的在动态模式下完成列车荷载计量工作，其基本原理如下。

[0028] 首先，建立机车的重量ML与传感器测量电桥B的输出VBLO之间的对应关系C（下称“测量系数”）：公式（3）
其中，由于机车重量ML是已知的（例如通过识别机车类型来获取），因此很容易确定当前环境下的测量系数C。

[0029] 在借助机车确定当前环境下的测量系数C之后，则可以通过由货运车厢产生的传感器测量电桥B的输出VBWO，基于下列公式（4）得到对应货运车厢的重量MW：公式（4）
由公式（3）和（4）可以发现，由于测量系数C采用上述确定方式，巧妙地将诸如温度等环境条件及诸如机车速度等动态参数的影响包括在测量系数中，而无需现有技术中复杂的模拟计算和修正过程。实际上，在不同天气条件下或者不同行驶条件下，测量系数C可能会有所不同。

[0030] 此外，发明人还发现，机车与其牵引的货运车厢在转向架车轴数量上可能会有所不同，例如单轴、二轴、三轴或多轴转向架。而转向架车轴数量的不同会形成不同的负载分布，即，对于相同荷载的车厢，在转向架车轴数量不同的情况下，当其经过轨道衡时传感器测量电桥B的输出VBWO将会不同。由此可以意识到，在牵引机车的转向架车轴的数量与货车车厢的转向架车轴的数量存在差异的情况下，应用公式（3）和（4）计算得到的待测货车车厢的重量将是不准确的。举例而言，如果牵引机车的转向架车轴的数量要大于货车车厢的转向架车轴的数量，则由公式（3）和（4）计算得到的待测货车车厢的重量将可能要比实际值大。因此，在这种情况下，有必要在公式（4）中引入有关转向架车轴数量的修正项X(n)，其中n为转向架车轴的数量，从而得到下列公式（5）：公式（5）
通过建立数字模型进行分析及对照试验验证发现，X(n)并非与n形成一个线性关系，以常见的二轴转向架与三轴转向架为例，X(2)与X(3)之间通常满足1:1.15的关系；而对于单轴转向架与二轴转向架而言，X(1)与X(2)之间通常满足1:1.10的关系。

[0031] 下面将进一步举例来说明上述公式（3）至（5）。

[0032] 假设牵引机车的转向架车轴数量与货运车厢的转向架车轴数量相同（例如均为3），则可以利用公式（3）和公式（4）根据已知机车的重量来在动态条件下计算各货运车厢的荷载。

[0033] 如果牵引机车的转向架车轴数量为3，货运车厢的转向架车轴数量为2，如前所述，直接用公式（3）和（4）根据已知机车的重量得到的货运车厢的重量将偏大，此时应利用公式（3）和（5）来进行计算，其中以牵引机车为基准值，有关货运车厢时引入的修正项X(2)约为1/1.15，即：，其中。

[0034] 综上可见，根据本发明的动态轨道衡计量方法能够以对环境因素及车辆行驶条件不敏感的方式方便地在动态条件下取得列车的荷载情况。

[0035] 更进一步地，牵引机车的重量或者转向架车轴数量、货运车厢的转向架车轴数量等参数可以通过例如借助射频标识器或者图像分析等各种已知方式提前自动识别机车或货运车厢类型，并在预先建立的列车数据库中查找相关数据来提供。此外，转向架车轴的数量情况还可以通过对测量电桥输出的信号波形的分析来实现，例如通过信号的周期性分析等等，但本发明并不局限于此。

[0036] 图5是根据本发明的静动态轨道衡中单个双垂直力输出电阻应变式传感器对应的电路硬件模块示意图。

[0037] 双垂直力输出电阻应变式传感器包括如前所述的惠斯登电桥电路A和电桥电路B。其中电桥A输出的信号经放大器A1、滤波器A2及模数变换器A3处理后发送至上位机PC的静态数据处理单元DSP-A处理，形成静态轨道衡计量模块Module-A；电桥B输出的信号经放大器B1、滤波器B2及模数变换器B3处理后发送至上位机PC的动态数据处理单元DSP-B处理，形成动态轨道衡计量模块Module-B。

[0038] 此外，根据本发明的轨道衡中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。传感器电源模块可以为光伏精密直流电源模块，为电桥电路等提供电能；速率检测模块的输出发送至上位机PC，用于指示当前测量处于动态或静态测量模式下；识别模块用于识别当前待测列车的机车和/或货运车厢的类型；数据库模块用于存储包括但不限于已知机车和/或货运车厢的相关性能参数（例如重量、转向架车轴数量等等）及修正项X(n)等数据。

[0039] 其中，在静态轨道衡计量模块中，DSP-A基于公式（1）从获取的电桥A输出信号VAO中计算出静态称重数据。

[0040] 在动态轨道衡计量模块中，DSP-B基于公式（3）、（4）和（5），至少根据电桥B输出信号、已识别出的机车重量ML和转向架车轴数量nL、货运车厢的转向架车轴数量WL、及相应的修正项X（n）计算出动态称重数据。

[0041] 图6示出了动态模式下的称重数据的处理流程图。

[0042] 步骤1：识别机车和/或车厢类型；步骤2：根据识别结果，从数据库中读出机车重量数据ML、机车转向架车轴数量nL及车厢转向架车轴数量nW；
步骤3：获取电桥B中对应机车的输出VBLO及第i个车厢的输出VBWO(i)；
步骤4：根据公式（3）计算当前条件下的测量系数C=ML/VBLO；
步骤5：判断nL与nW是否相同；
如果nL=nW，则执行步骤6：根据公式（4）来计算第i个车厢的荷载Mw(i)=C*VBWO(i)；
如果nL不同于nW，则执行步骤7-1：根据nL和nW从数据库中读出相应的修正项X(nL,nW)；随后执行步骤7-2：根据公式（5）来计算第i个车厢的荷载Mw(i)=C*VBWO(i)* X(nL,nW)。例如，对于nL= 2、nW=3，则X(2,3)取值为1.15:1；对于nL= 1、nW=2，则 X(1,2)取值为1.10:1；反之亦然。

[0043] 在根据本发明的利用具有双垂直力输出的电阻应变式传感器实现的静动态轨道衡中，创新性地提出了双垂直力输出电阻应变式传感器的概念，以及一种与环境条件和行驶条件无关的新型动态称重方法，由单个传感器实现了同时提供彼此独立的静态和动态计量模块，简单、高效地实现了静态轨道衡与动态轨道衡的有机结合，提高了轨道衡系统的鲁棒性及适应性。

[0044] 根据本发明的进一步方面，光伏精密直流电源模块可以包括太阳光电模块、蓄电池、节能控制模块、防过流冲击模块、电源电压转换模块及电源干扰隔离模块，从而实现了一种与其露天工作环境更匹配的电源供应方式，同时又能保证对各种环境因素的抗干扰能力及输出精确稳定的电源输出，保障轨道衡（传感器）长期稳定工作，减少运营成本。

[0045] 图7示出了本发明的节能控制模块的电路原理图，其中三极管VT_ns的c极经电阻R_ns1连接电源的输出端Vcc（节能控制模块的电源输入端），b极经电阻R_ns2连接控制信号输入端，e极接地；MOS管MOSFET_ns的S极与Vcc连接，G极连接VT_ns的c极。优选地，电阻R_ns1和R_ns2分别可以为50k欧姆和2k欧姆。在该节能控制模块中，其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，使传感器处于工作状态，而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联通，从而实现整个轨道衡的功耗最小化。

[0046] 在该节能控制模块中，当输入的控制信号为高电平信号时，VT_ns导通，MOS管将处于完全导通状态，此时模块输出电压等于其接收的电源输入电压；当控制信号为低电平信号时，VT_ns截止，MOS管也相应处于截止状态，此时不输出功率，处于节能状态下。

[0047] 图8示出了本发明的防过流冲击模块。该防过流冲击模块主要包括气体放电管、压敏电阻、瞬态抑制二极管及自恢复保险丝，构成四级防过流冲击结构。其中，气体放电管由于耐浪涌电流强、绝缘电阻大的特点，被用于第一级防过流冲击结构，将由于从外界引入的浪涌电流限制在一定范围内。压敏电阻因其电阻值在一定范围内能够随着电压变化而变化，从而能够起到抑制电路中过压的作用，且其适用电压范围能够与气体放电管相匹配，因此被用于第二级防过流冲击结构。瞬态抑制二极管在两极受到反向瞬态高能量冲击时，能在非常短的响应时间内由高阻抗变为低阻抗模式，从而大量吸收浪涌功率，将两极电压保持在预定数值上，因此其被用作第三级防过流冲击结构。在第四级防过流冲击结构中，为了确保轨道衡电路不在过流冲击下受损，设置了自恢复保险丝，其阻抗变化特性能够保证电路中的电流保持在预定值之下。

[0048] 此外，在防过流冲击模块中电源输出端上还并联了电容以对功率信号进行滤波处理。优选地，所述电容可以采用独石电容，因为其具有稳定性高、体积小、容量大、耐高温等特点，尤其适合用于轨道衡的自然工作环境中。

[0049] 图9示出了本发明的电源电压转换模块，其可以采用低噪声微功率稳压器。所述稳压器可以优选为LT1963型，该型号下的稳压器的输出电压可调且功耗低，有利于保障系统整体的低功耗。其中，在稳压器的BYP端口与OUT端口之间串联C1=0.01mF的电容，SHDN端口与IN端口连接，IN端口分别并联C4=1mF和C5=0.1mF的两个电容接地，OUT端口分别并联C2=10mF和C3=0.1mF的两个电容接地，以提供滤波作用。优选地，所述电容C1至C5可以采用钽电解电容器，因为其具有寿命长、可靠性高且温度特性好等优点，尤其适合用于本发明的轨道衡的自然工作环境。

[0050] 图10示出了本发明的电源干扰隔离模块，其主要可以包括输入滤波器、直流开关电源、中间滤波器、输出滤波器及三端集成稳压器。其中，电源输入信号经电感Lin和电容Cin构成的输入滤波器进入直流开关电源，直流开关电源的输出经电感Lm1和电容Cm1构成的中间滤波器进入三端稳压器，三端稳压器的输出经电容Cout滤波后输入给电桥电路。优选地，所述电感可以采用低频阻流线圈，所述电容可以采用陶瓷电容器。借助该电源干扰隔离模块，对输入电源信号中的干扰成分进行抑制或隔离，从而将蓄电池电源信号转换成高质量的直流电源信号，保证传感器电桥电路等的精确输出。

[0051] 在根据本发明的轨道衡中，传感器弹性体在额定载荷下疲劳寿命应≥2000万次。传感器使用温度在-40℃~+90℃之间，量程在2至60吨间，非线性误差≤±0.05%FS，不重复性误差≤±0.03%FS，滞后误差≤±0.08%FS。

[0052] 根据本发明的静动态轨道衡，有利于实现贸易结算电子轨道衡动静态一体化，用技术进步促进绿色计量，减少新建动态轨道衡或新建静态轨道衡造成路基的混凝土化，避免轨道衡设备的建设给不可再生土地资源带来的永久性破坏。根据本发明，能够解决准静态或准动态传感器计量情况下车辆进进退退造成的计量不准或重新计量的工效低下与计量时间过长的问题，使一直沿用的静态轨道衡和动态轨道衡的设备能够根据用户需求合二为一。使钢铁、焦化、矿山、能源、港口、码头等大中型企业在既需要使用动态轨道衡又需要静态轨道衡的情况下，倡导绿色计量的环保意识，减少设备的重复分散投资，减少工矿企业对土地资源的混凝土化；节省对计量设备的日常维护费用，减少维护人员日常巡检工作量，通过提升轨道衡使用功能的技术创新的同时，达到计量的更加集中处理与用户生产成本的降低。

[0053] 上述实施例仅是以举例的方式说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，其仍然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分特征进行等同替换，而这些修改或者等同替换，并不使得相应技术方案的本质脱离本发明实施例的技术方案的范围。

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