CN107677347A

CN107677347A - 静态轨道衡车辆停车位置检测方法

Info

Publication number: CN107677347A
Application number: CN201710848577.1A
Authority: CN
Inventors: 施迎平; 张志坚; 黄挺; 柯建东
Original assignee: YUYAO PACIFIC WEIGHING ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: YUYAO PACIFIC WEIGHING ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2018-02-09
Anticipated expiration: 2037-09-19
Also published as: CN107677347B

Abstract

本发明涉及一种静态轨道衡车辆停车位置检测方法，1)建立包括两组传感器的静态轨道衡，每组传感器有若干个轨垫式称重传感器；两组传感器上安装称量轨，称量轨构成的秤台中心位置与出铁口中心位置重合，铁水罐放置在铁水车中心位置；2)静态轨道衡设置至少三个特征点，以三个特征点的两组传感器输出的AD码之和计算各特征点组一和组二传感器输出比率、车辆位置向组一或组二偏移极限点比率与基准点比率之差；3)静态轨道衡极限偏移量为L，设定停车范围为偏移量Lx；计算传感器输出比率与基准点之差，组一和组二传感器输出比率与基准点比率之差为：ΔP_X＝P₀‑P_X4)当ΔP_X1≤ΔP_X≤ΔP_X2时，车辆已进入要求的停车位置范围内。

Description

静态轨道衡车辆停车位置检测方法

技术领域

本发明涉及一种静态轨道衡车辆停车位置检测方法。

背景技术

静态轨道衡是铁路货物运输的一种称重设备，广泛用于冶金、油化、矿山、铁路等部门对车载货物的称重计量。在冶金行业静态轨道衡也有着广泛的应用，主要应用于高炉出铁口出铁计量，炼铁厂与炼钢厂间结算计量，转炉炼钢入炉铁水计量，车炉出钢量的计量等。

静态轨道衡在高炉出铁口出铁量计量时，需要车辆正确停止在出铁口下方，车辆铁水包中心与出铁口中心位置误差在±300mm内，这对机车驾驶员的操作有很高的要求。目前静态轨道衡车辆停车位置检测方法主要有两种：1.由地面指挥人员指挥驾驶员将指定车辆停到要求的停车位置，这种方法费工、费力，且效率低，对地面指挥人员有一定的危险性。2.在停车位置安装光电开关，如激光对射开关，由光电开关信号判断停车位置，但出铁口位置会有铁水滴落、喷洒，光电开关的保护难以解决，极易损坏。

发明内容

本发明主要目的是提供一种简单、可靠的静态轨道衡车辆停车位置的自动检测方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种静

态轨道衡车辆停车位置检测方法，其特征在于：

1)建立包括两组传感器的静态轨道衡，每组传感器有若干个轨垫式称重传感器(5)；两组传感器上安装称量轨(4)，称量轨(4)构成的秤台中心位置与出铁口(1)中心位置重合，铁水罐(2)放置在铁水车(6)中心位置；二组传感器中，左边编号1～n/2为第一组，右边编号n/2+1～n为第二组；

2)静态轨道衡设置至少三个特征点，包括基准点、向组一偏移极限点、向组二偏移极限点；三个特征点的两组传感器输出的AD码之和为：

其中，AD_i0为组一之和、AD_i1为组二之和，单位为码；n为传感器总数；i为特征点编号，i＝0为基准点，即车辆在中心位置，i＝1为车辆位置向组一偏移，i＝2为车辆位置向组二偏移；

各特征点组一和组二传感器输出比率为：

P_i＝AD_i0/AD_i1

车辆位置向组一或组二偏移极限点比率与基准点比率之差：

ΔP_i＝P₀-P_i

3)静态轨道衡极限偏移量为L；静态轨道衡安装后，设定停车范围为偏移量Lx；则

传感器输出比率与基准点之差为：

ΔP_Xi＝(L_X/L)×ΔP_j

其中，i＝1为车辆位置向组一偏移，i＝2为车辆位置向组二偏移；L、L_X单位均为mm；

组一和组二传感器输出比率与基准点比率之差为：

ΔP_X＝P₀-P_X

4)当ΔP_X1≤ΔP_X≤ΔP_X2时，车辆已进入要求的停车位置范围内。

通过上述技术方案，本发明自动判断静态轨道衡上的车辆是否进入要求的停车范围，如已进入停车范围则自动向机车驾驶员发送信号停止车辆运行，车辆停止后自动判别是否停在要求的范围内，并告知机车驾驶员是否正确进入停车范围；本发明解决停车位置判断的难题，具有节省用工成本，降低设备费用，且安全可靠。

附图说明

附图1是本发明的静态轨道衡总体布置图。

附图2是称重传感器与称量轨的布置图。

附图3是称重传感器的编号示意图。

附图4是车辆相对中心位置的两种偏移状态示意图。

附图5是采用44只传感器的布置图。

其中：1、出铁口；2、铁水罐；3、铁水罐车轮；4、称量轨；5、称重传感器；6、铁水车。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：静态轨道衡安装时秤台(即称量轨)中心位置与出铁口中心位置重合，铁水罐放置在车辆(即铁水车)中心位置，车辆中心即铁水包中心，因此被检测车辆中心与秤台位置中心重合，二者的偏移就是铁水包中心与出铁口中心的偏移。车辆由多组车轮(即铁水罐车轮)承载，且以车辆中心对称分布。

称重传感器现场安装示意图如图3所示。每一个传感器按指定编号接入重量变送器，计算机系统接收每个传感器的输出信号值。一台轨道衡传感器分为二组，左边编号1～n/2为第一组，右边编号n/2+1～n为第二组，传感器布置图如图3所示。

计算原理：被测车辆在秤台内左右移动时，秤的总输出保持不变，组1和组2传感器承载力与总输出不变，为检测车辆停车位置，需要去除组一和组二中最中间的四台传感器，即编号为n/4，n/2,n/2+1,3n/4+1的传感器，这样车辆在中心位置左右偏移时组1和组2传感器承载力之比会随着偏移距离的变化而变化，从而实现车辆位置的检测功能。

计算机系统接收到的每个传感器输出信号本质是传感器输出的AD码，提供给计算机系统的AD码为已去除皮重后的AD码，各组AD码的计算公式如下：

其中，AD_i0为组一传感器输出的AD码之和，单位：码；AD_i1为组二传感器输出的AD码之和，单位：码；i为特征点编号；n为传感器总数量；

特征点说明，一般特征点取三个点，分别为i＝0基准点，即车辆在中心位置时的测量值；i＝1车辆位置向组一偏移极限点；i＝2车辆位置向组二偏移极限点。如需要提高检测精度可增加特征点。

具体实施：按选取的特征点实测各组AD_i值，以此为依据计算特征点组一和组二的比率，再得出任意停车范围(任意是指根据不同的安装场所、不同的安装环境，所设定的停车范围)的比率，以此为依据进行停车位置的判别，同时也能得出停车位置与基准点的偏移量。基于上述原理计算所得的比值与偏移值基本成线性，对于实际应用来说，停车位置范围判别要求不是很高，有±5％的误差不影响正常使用，因此可以简化计算方法，可以用直线来代替。实际情况是车辆不可能是完全均匀的，传感器输出的一致性有误差，传感器安装也有误差等因素，车辆在基准点时组一与组二之比不可能为1，车辆向组一或组二偏移时的受载比会有一定的误差，所以向组一和组二偏移按不同的参数计算。车辆偏移状态示意图如图4所示。具体计算方法如下。

实测基准点计算：

P_i＝AD_i0/AD_i1·················(3)

ΔP_i＝P₀-P_i··················(4)

其中：P_i－各特征点组一和组二传感器输出比率；

ΔP_i－车辆位置向组一或组二偏移极限点比率与基准点比率之差；

i－特征点编号，i＝0基准点，i＝1车辆位置向组一偏移极限点；i＝2车辆位置向组二偏移极限点。

任意偏移量比较值计算：

ΔP_Xi/ΔP_i＝L_X/L··············(5)

公式转换ΔP_Xi＝(L_X/L)×ΔP_i········(6)

其中：ΔP_xi－车辆位置向组一或组二偏移Lx后的比率与基准点之差；

i＝1车辆位置向组一偏移Lx位置；i＝2车辆位置向组二偏移Lx位置；

L－实测点向组一或组二偏移值，单位：mm；

L_X－设定的偏移值，单位：mm；

实测点(即实际停车时的测量点)组一和组二比率计算

P_X＝AD_X0/AD_X1·····················(7)

ΔP_X＝P₀-P_X······················(8)

其中：P_X－实测点一组和二组传感器输出比率；

AD_X0－实测点一组传感器输出的AD码和，单位码；

AD_X1－实测点二组传感器输出的AD码和，单位码；

ΔP_X－实测点一组和二组传感器输出比率与基准点比率之差；

AD_X0计算公式同公式(1)，AD_X1计算公式同公式(2)。

车辆在停车范围内的判别方法如下：

ΔP_X1≤ΔP_X≤ΔP_X2························(9)

只要实测点的ΔP_X在上述范围内，则表示车辆已进入要求的停车位置范围内。

车辆偏移中心的距离

通过对公式(6)的变换也可计算出车辆偏移中心的距离，计算方法如下：

当ΔP_X≤0，即车辆向组一方向偏移时按下式计算

L_Y＝(ΔP_X/ΔP₁)×L························(10)

当ΔP_X＞0，即车辆向组二方向偏移时按下式计算

L_Y＝(ΔP_X/ΔP₂)×L························(11)

其中：L_Y－偏移中心的偏移量，单位：mm。

为便于更清楚地连接本发明的发明原理，进一步举例说明如下：

本次分析的是高炉出铁口静态轨道衡，用于对高炉出铁量的计量，装载铁水罐的车辆需要停止出铁口下，因此对停车位置有要求，如超出停车位置铁水将洒落在铁水罐外，从而引起重大安全事故，造成巨大损失。

轨道衡的基本参数如下：

本实例每组安装了22只传感器，总共44只传感器，即n＝44，传感器布置如图5所示。称重系统实时采集每一个传感器的AD码值，并计算出去除零点码后的AD码值，以下计算都以去除了零点码的差码作为原始计算值。被测车辆偏移极限距离为±400mm。特征点i取3点，分别为i＝0基准点，即车辆在中心位置时的测量值；i＝1车辆位置向组一偏移极限点；i＝2车辆位置向组二偏移极限点。

被测车辆在向组一、组二偏移极限点和基准点的各传感器AD码值如

表1所示。

表1

由公式(1)得出组一AD码之和

基准点：

向组一偏移极限点：

向组二偏移极限点：

由公式(2)得出组二AD码之和

基准点：

向组一偏移极限点：

向组二偏移极限点：

由公式(3)得出各特征的比率

基准点：P₀＝AD₀₀/AD₀₁＝80157/79494＝1.008

向组一偏移极限点：P₁＝AD₁₀/AD₁₁＝83043/72344＝1.148

向组二偏移极限点：P₂＝AD₂₀/AD₂₁＝72139/81681＝0.883

由公式(4)得出特征1、2与基准点比率之差

向组一偏移极限点：ΔP₁＝P₀－P₁＝1.008－1.148＝-0.140

向组二偏移极限点：ΔP₂＝P₀－P₂＝1.008－0.883＝0.125

根据实际要求的停车范围为±300mm(L_X)，停车范围判别比率计算如下：

按公式(6)得出实测范围1、2与基准点比率之差

向组一偏移极限点：ΔP_X1＝(300/400)×ΔP₁＝0.75×-0.140＝-0.105

向组二偏移极限点：ΔP_X2＝(300/400)×ΔP₂＝0.75×0.125＝0.0937

因此根据公式(8)计算所得的比率ΔP_X在ΔP_X1≤ΔP_X≤ΔP_X2范围内符合公式(9)的要求，表示进入要求的停车范围。

任意停车点实测数据验证

现场在车辆在±300mm停车范围内停车，实测二组数据进行验证，根据测试数据计算停车位置与中心的偏移量，并与实际测量数据进行比较。具体数据见表2。

表2

由公式(1)得出实测点1、2组一传感器输出的AD码和

第一点实测点：AD1_X0＝82435码

第一点实测点：AD2_X0＝76984码

由公式(2)得出实测点1、2组二传感器输出的AD码和

第一点实测点：AD1_X1＝76257码

第一点实测点：AD2_X1＝81166码

由公式(7)得出实测点1、2的比率

第一点实测点：P1_X＝1.081

ΔP1_X＝1.008－1.081＝－0.072

第二点实测点：P2_X＝0.948

ΔP2_X＝1.008－0.948＝0.06

根据计算结果ΔP1_X和ΔP2_X都在－0.105至0.0937间，符合停车位置的要求。

理论停车偏移距离计算

第一实测点

ΔP1_X≤0，即车辆向组一方向偏移按公式(10)计算

L_Y＝(ΔP1_X/ΔP₁)×L＝(－0.072/-0.140)×400＝205.7mm

实际测量与中心的偏移距离为向组一方向偏移值为198mm，理论值与实测值的相对误差(205.7-198)/198＝0.0389，为3.89％，满足实际使用要求。

第二实测点

ΔP2_X＞0，即车辆向组一方向偏移按公式(11)计算

L_Y＝(ΔP2_X/ΔP₂)×L＝(0.06/0.125)×400＝192mm

实际测量与中心的偏移距离为向组二方向偏移值为199mm，理论值与实测值的相对误差(199-192)/192＝0.0365，为3.65％，满足实际使用要求。

尽管给定的实施例已经被描述，然而这些实施例仅仅用于举例说明，其并不用于限定本发明的保护范围。事实上，说明书记载的实施例可以被以各种变形方式实施；即，基于本发明的精神可以对上述实施例做出各种省略、替代和改变等变形，所附权利要求包括这些变形或修改，从而它们将落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种静态轨道衡车辆停车位置检测方法，其特征在于：

<mrow> <msub> <mi>AD</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>/</mo> <mn>4</mn> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <mrow> <mi>A</mi> <mi>D</mi> <mi>n</mi> </mrow> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mi>n</mi> <mo>/</mo> <mn>4</mn> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>n</mi> <mo>/</mo> <mn>2</mn> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <mi>A</mi> <mi>D</mi> <mi>n</mi> </mrow>

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