CN103776523B - 一种全台面动态轨道衡的整车计量方法 - Google Patents
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Abstract
一种全台面动态轨道衡的整车计量方法，它包括以下过程：（1）采集AD值数据；（2）车辆过衡判断；（3）车型判断；（4）车辆行走方向判断；（5）车辆行走车速判断；（6）车辆计重。本发明采用了优化算法和平均算法相结合的方法进行数据处理是全台面整车计量动态轨道衡车辆判别软件算法的核心部分，根据合成波形判断和计算，寻找重量计算段进行计算重量；本发明不仅能够实时判断轨道衡上车辆运行的状态并进行计算重量，而且还能够判断车辆的行走方向、车速和车型等信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种动态轨道衡称重方法，具体地说是一种全台面动态轨道衡的整车计量方法。
背景技术
全台面整车计量动态轨道衡与常规的轴计量和转向架计量的轨道衡有明显的区别，全台面整车计量轨道衡没有明显的空秤期，因此利用原有的轨道衡算法很难进行车辆的判别和重量的计算。同时由于火车自振频率和称重台自振频率的影响，存在幅度较大的低频周期性干扰，这就存在滤除低频周期干扰的同时采集上来有用的信号易产生失真。另外，轨道衡计量程序实时性要求强，过完一辆车，在下一辆车未下衡前，就必须计算出本车的重量，所以滤波算法就显得尤为重要，但是不宜太复杂。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种全台面动态轨道衡的整车计量方法，其不仅能够实时判断轨道衡上车辆运行的状态并进行计算重量，而且还能够判断车辆的行走方向、车速和车型等。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全台面动态轨道衡的整车计量方法，其特征是，包括以下过程：
（1）采集AD值数据：通过双通道数据采集方式按固定时间间隔采集动态轨道衡的左称重平台和右称重平台的AD值数据；
（2）车辆过衡判断：如果左称重平台或右称重平台的AD值数据大于设定的门限值，则判定车辆上衡；
（3）车型判断：判断上衡计量车辆的车型；
（4）车辆行走方向判断；
（5）车辆行走车速判断；
（6）车辆计重：进行车辆整车重量计算。
进一步地，所述AD值数据的采集过程包括以下步骤：
11）采集传感器的模拟数据；
12）对模拟数据进行放大处理；
13）对放大后的模拟数据进行RC低通滤波；
14）对模拟数据进行数模转换。
进一步地，所述车辆过衡判断过程包括以下步骤：
21）如果左称重平台或右称重平台的AD值数据大于设定的门限值，则判定为车辆上衡；
22）如果左称重平台的AD值大于右称重平台的AD值，则判定车辆从左边上衡，并根据左称重平台的AD值数据确定每一节车辆的开始点和结束点；
23）如果左称重平台的AD值小于右称重平台的AD值，则判定车辆从右边上衡，并根据右称重平台的AD值数据确定每一节车辆的开始点和结束点。
进一步地，所述车型的判断是通过计算左称重平台AD值数据和右称重平台AD值数据的交叉点进行判断。
进一步地，所述车辆行走方向判断过程为：如果左称重平台的AD值大于右称重平台的AD值，则判定车辆从左向右行走；如果左称重平台的AD值小于右称重平台的AD值，则判定车辆从右向左行走。
进一步地，所述车辆车速判断过程包括以下步骤：
51）计算左称重平台或右称重平台的AD值数据的采样数；
52）根据AD值采样计算采样时间；
53）根据左称重平台或右称重平台的长度计算车速。
进一步地，所述车辆计重过程包括以下步骤：
61）根据AD值波形的上升沿和下降沿确定重量计算段；
62）遍历整个计算段信号查找局部最大最小值，确定峰峰位置；
63）去掉开始和结束的一个周期，剩余部分利用平均算法求出计量所需要的AD值。
本发明具有以下突出的有益效果：本发明采用了优化算法和平均算法相结合的方法进行数据处理是全台面整车计量动态轨道衡车辆判别软件算法的核心部分，根据合成波形判断和计算，寻找重量计算段进行计算重量；本发明不仅能够实时判断轨道衡上车辆运行的状态并进行计算重量，而且还能够判断车辆的行走方向、车速和车型等信息。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种全台面动态轨道衡的整车计量方法，它包括以下过程：
（1）采集AD值数据：通过双通道数据采集方式按固定时间间隔采集动态轨道衡的左称重平台和右称重平台的AD值数据；
（2）车辆过衡判断：如果左称重平台或右称重平台的AD值数据大于设定的门限值，则判定车辆上衡；
（3）车型判断：判断上衡计量车辆的车型；
（4）车辆行走方向判断；
（5）车辆行走车速判断；
（6）车辆计重：进行车辆整车重量计算。
进一步地，上述方法中所述AD值数据的采集过程包括以下步骤：
11）采集传感器的模拟数据；
12）对模拟数据进行放大处理；
13）对放大后的模拟数据进行RC低通滤波；
14）对模拟数据进行数模转换。
进一步地，上述方法中所述车辆过衡判断过程包括以下步骤：
21）如果左称重平台或右称重平台的AD值数据大于设定的门限值，则判定为车辆上衡；
22）如果左称重平台的AD值大于右称重平台的AD值，则判定车辆从左边上衡，并根据左称重平台的AD值数据确定每一节车辆的开始点和结束点；
23）如果左称重平台的AD值小于右称重平台的AD值，则判定车辆从右边上衡，并根据右称重平台的AD值数据确定每一节车辆的开始点和结束点。
进一步地，上述方法中所述车型的判断是通过计算左称重平台AD值数据和右称重平台AD值数据的交叉点进行判断。
进一步地，上述方法中所述车辆行走方向判断过程为：如果左称重平台的AD值大于右称重平台的AD值，则判定车辆从左向右行走；如果左称重平台的AD值小于右称重平台的AD值，则判定车辆从右向左行走。
进一步地，上述方法中所述车辆车速判断过程包括以下步骤：
51）计算左称重平台或右称重平台的AD值数据的采样数；
52）根据AD值采样计算采样时间；
53）根据左称重平台或右称重平台的长度计算车速。
进一步地，上述方法中所述车辆计重过程包括以下步骤：
61）根据AD值波形的上升沿和下降沿确定重量计算段；
62）遍历整个计算段信号查找局部最大最小值，确定峰峰位置；
63）去掉开始和结束的一个周期，剩余部分利用平均算法求出计量所需要的AD值。
下面对本发明实施过程涉及到的几个算法进行详细说明。
1、判断车辆过衡算法：通过将采集左称重平台和右称重平台的AD值与合适的门限比较，来判断是否有车辆通过。门限不能选取的太小，若台面有轻微的重量干扰，程序会认为称重开始，从而造成误判；如果过大，将会导致不能及时判断车辆过衡，从而影响称重程序的进一步处理。根据经验，将其值可设为800，对应的重量为2吨左右。当AD值小于800时，认为无车通过；当AD值大于门限时，认为有车上衡。由于车辆上衡是随机事件，记录过衡全程信息必须始终记录10秒的冗余数据。无车过衡按时覆盖，有车过衡在记录的波形上按时叠加，保留记录判断车辆过衡前的信息。下衡时按照30秒以上的归零视为下衡。
2、判断车型算法：采用的算法是计算左右通道（即左称重平台和右称重平台）信号交叉点算法。左右通道信号用不同的颜色区分，车辆上衡一个通道数据逐渐上升，另一个通道的数据逐渐下降，以两个通道的数据交叉点作为分割点。注意的是这里的交叉点不是简单的相等，而采用了斜率绝对值等值运算（正负相反）作为辅助。交叉点计算法的好处是实时性强，后期计量计算量小。
3、判断车辆行走方向与车速算法：由于轨道衡采用的是8路传感器，双通道的设计，可以根据左右通道的受力情况前后判断车向。哪个通道先受力，就是火车的来向，再根据上述的机车判识方法，判断是前行状态或者倒车的状态。通过波形可以计算出，火车上左称重平台和右称重平台的采样数，由于采样频率固定，采样时间t就可以计算。若火车匀速运动，称重系统的称重平台长L为13.5米，可由公式v=L/t计算出车速。
4、轨道衡软件信号滤波技术的实现
由于火车和轨道衡自身的固有振荡，产生了低频信号叠加到有用的计量信号上，造成了计量误差。虽然经过RC低通滤波器电路可以滤除高频噪声和部分低频噪声，但在采集到的信号上可以明显的看出这些低频干扰信息。这些周期性的低频信息是引起计量计算误差的主要原因，所以本发明选用了滑动平均滤波作为全台面动态轨道衡的滤波算法。滑动平均滤波，也称为递归平均滤波。把连续取N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N。每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一个数据（先进先出原则）。把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果。这种方法平滑度高，对原波形形状影响小，适用于高频干扰滤波，对周期性干扰有良好的抑制效果。
5、计重算法的实现
数据处理是轨道衡计量算法的核心部分，本发明采用了优化算法和平均算法相结合的方法。首先根据波形的上升沿与下降沿，寻找重量计算段。由于无法完全滤除低频周期信号的影响，接下来需要遍历整个计算段信号寻找局部最大最小值，确定峰峰位置。在峰峰位置中间的一段近似重合或水平的一段波形即为计量段。为了保证计算准确，在未滤波的波形上计算。去掉开始和结束的一个周期，剩余部分利用平均算法求出计量所需要的AD值。这样做的好处有两个：一是可以减弱上衡与下衡时信号突变的对计重的影响，二是由于干扰信号近似周期性余弦信号，整周期计算时和值近似于零，减弱了干扰信号的影响。本发明的计重算法对车速要求一般不宜超过15Km/h。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种全台面动态轨道衡的整车计量方法，其特征是，包括以下过程：
（1）采集AD值数据：通过双通道数据采集方式按固定时间间隔采集动态轨道衡的左称重平台和右称重平台的AD值数据；所述AD值数据的采集过程包括以下步骤：11）采集传感器的模拟数据；12）对模拟数据进行放大处理；13）对放大后的模拟数据进行RC低通滤波；14）对模拟数据进行数模转换；
（2）车辆过衡判断：如果左称重平台或右称重平台的AD值数据大于设定的门限值，则判定车辆上衡；所述车辆过衡判断过程包括以下步骤：21）如果左称重平台或右称重平台的AD值数据大于设定的门限值，则判定为车辆上衡；22）如果左称重平台的AD值大于右称重平台的AD值，则判定车辆从左边上衡，并根据左称重平台的AD值数据确定每一节车辆的开始点和结束点；23）如果左称重平台的AD值小于右称重平台的AD值，则判定车辆从右边上衡，并根据右称重平台的AD值数据确定每一节车辆的开始点和结束点；
（3）车型判断：判断上衡计量车辆的车型；所述车型的判断是通过计算左称重平台AD值数据和右称重平台AD值数据的交叉点进行判断；
（4）车辆行走方向判断；所述车辆行走方向判断过程为：如果左称重平台的AD值大于右称重平台的AD值，则判定车辆从左向右行走；如果左称重平台的AD值小于右称重平台的AD值，则判定车辆从右向左行走；
（5）车辆行走车速判断；所述车辆车速判断过程包括以下步骤：51）计算左称重平台或右称重平台的AD值数据的采样数；52）根据AD值采样计算采样时间；53）根据左称重平台或右称重平台的长度计算车速；
（6）车辆计重：进行车辆整车重量计算；所述车辆计重过程包括以下步骤：61）根据AD值波形的上升沿和下降沿确定重量计算段；62）遍历整个计算段信号查找局部最大最小值，确定峰峰位置；63）去掉开始和结束的一个周期，剩余部分利用平均算法求出计量所需要的AD值。
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