CN113654635B - 用于磁浮车辆的称重系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁浮车辆的称重系统及装置，该用于磁浮车辆的称重装置包括称重测量单元、辅助顶升装置和控制单元；其中，所述称重测量单元包括成组配置的多个弹性测量元件，每个所述弹性测量元件包括弹性本体、应变片和通讯模块；其中，所述弹性本体具有用于与磁浮车辆的滑撬适配的第一表面和用于承载轨面适配的第二表面；所述应变片嵌装在所述弹性本体内，所述通讯模块设置在所述弹性本体上，以传送所述应变片获取的数据信号；所述辅助顶升装置用于顶升磁浮车辆的电磁铁模块，以便滑撬与承载轨面之间形成安装间距；所述控制单元用于根据所述称重测量单元传送的所述数据信号进行处理。应用本方案，在满足精确称重需求的基础上，具有较好可操作性。

Description

用于磁浮车辆的称重系统及装置

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种用于磁浮车辆的称重系统及装置。

背景技术

高速磁浮列车时速可达600公里，填补了航空与高速铁路客运之间的旅行速度空白，对于完善立体高速客运交通网具有重大的技术和经济意义。与此同时，对磁浮车辆的重量等性能参数有了更高的要求，以确保车辆运行的平稳性和车行驶安全。

众所周知，一般轨道车辆的称重试验装置为固定式的，是针对轮轨车辆结构特点定制的。实际称重作业时，需要车辆移动至称重装置上，无法应用于磁浮车辆的称重。

有鉴于此，亟待针对磁浮车辆的精确称重需求提供创新解决方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于磁浮车辆的称重系统及装置，在满足精确称重需求的基础上，具有较好可操作性。

本发明提供的用于磁浮车辆的称重装置，包括称重测量单元、辅助顶升装置和控制单元；其中，所述称重测量单元包括成组配置的多个弹性测量元件，每个所述弹性测量元件包括弹性本体、应变片和通讯模块；其中，所述弹性本体具有用于与磁浮车辆的滑撬适配的第一表面和用于承载轨面适配的第二表面；所述应变片嵌装在所述弹性本体内，所述通讯模块设置在所述弹性本体上，以传送所述应变片获取的数据信号；所述辅助顶升装置用于顶升磁浮车辆的电磁铁模块，以便滑撬与承载轨面之间形成安装间距；所述控制单元用于根据所述称重测量单元传送的所述数据信号进行处理。

优选地，所述弹性本体的第二表面开设有内凹部。

优选地，每个所述弹性测量元件包括多个应变片，所述弹性本体为条形板片状，所述多个应变片配置为：沿所述弹性本体的长度方向，依次间隔嵌装在所述弹性本体内。

优选地，每个所述弹性测量元件还包括集线模块和模数转换模块；多个所述应变片串联或并联且电信号接线汇至所述集线模块，所述模数转换模块用于将所述集线模块输出的电信号转换为数据信号，且其输出端与所述通讯模块连接；所述通讯模块、所述集线模块和所述模数转换模块均设置在所述弹性本体的一侧端，且所述集线模块和所述模数转换模块贴合设置。

优选地，所述多个弹性测量元件设置为至少两组。

优选地，所述多个弹性测量元件设置为四组，分别与磁浮车辆两侧的滑撬对应设置。

优选地，每组所述弹性测量元件配置有通讯电缆，以连通所述控制单元与组内各所述弹性测量元件的通信模块。

优选地，所述通讯模块包括地址编号，传送所述应变片获取的数据信号的同时还传送地址编号信息。

优选地，所述辅助顶升装置设置为多个，沿所述电磁铁模块依次间隔设置。

本发明还提供一种用于磁浮车辆的称重系统，包括称重装置和称重管理系统，所述称重装置采用如前所述的用于磁浮车辆的称重装置；所述称重管理系统用于分析所述称重测量单元获取的所述数据信号，并通过用户交互界面显示分析确定的称重数据。

针对现有轨道车辆，本发明另辟蹊径针对磁浮车辆的称重技术提出了解决方案，具体地，其称重测量单元包括成组配置的多个弹性测量元件，实际操作时，通过辅助顶升装置顶起磁浮车辆的电磁铁模块，在滑撬与承载轨面之间形成安装间距，以将每个弹性测量元件的弹性本体插装在磁浮车辆的滑撬与承载轨面之间；这样，车辆无需沿轨面移动即可安全可靠地放置弹性测量元件，可操作性较好。弹性本体在车重作用下产生形变后，嵌装在弹性本体内的应变片随之产生电阻值的变化，从而引起电信号变化，并通过通讯模块将应变片获取的数据信号传送至控制单元进行处理，由此，能够全面完整地收集称重数据信号，为获得精确称重数据提供良好的技术保障。

在本发明的优选方案中，该弹性本体的第二表面开设有内凹部，也即弹性本体朝向承载轨面的一侧表面开设有内凹部，车重作用于弹性本体时，该内凹部可进一步提供了形变冗余空间。这样，通过受压可产生相对较大的形变量，使得各部位的形变量不完全相同，由此应变片可处于非均匀变形的状态，能够进一步提高测量精度。

在本发明的另一优选方案中，每个弹性测量元件还包括集线模块和模数转换模块，多个应变片串联或并联且电信号接线汇至集线模块，进而通过模数转换模块将集线模块输出的电信号转换为数据信号，并通讯模块完成传送。本方案中，集线模块和模数转换模块贴合设置，也就是说，模数转换模块紧靠集线模块，可减少传输过程中信号的衰减和干扰，能够进一步提高测量精度。

附图说明

图1为具体实施方式所述称重装置的使用状态示意图；

图2为图1中所示称重装置中各称重测量单元的布置关系示意图；

图3为图1的Ⅰ部放大图；

图4为具体实施方式中所述称重测量单元的结构示意图；

图5为具体实施方式中所述称重测量单元的电路原理图。

图中：

弹性测量元件1、弹性本体11、第一表面111、第二表面112、内凹部1121、应变片12、通讯模块13、模数转换模块14、集线模块15、控制单元2、辅助顶升装置3、滑撬4、电磁铁模块5、车体6、承载轨面7、通讯电缆8。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

不失一般性，本实施方式以图1所示磁浮车辆作为描述主体，详细说明本实施方式所述称重装置的具体实现方案。该磁浮车辆的电磁铁模块5位于车体6下方，垂向设置的滑撬4对称设置在电磁铁模块5的顶部梁体上，高速磁浮车辆处于非悬浮状态，滑撬用于支撑车辆的重量。应当理解，该磁浮车辆的滑撬4和电磁铁模块5非本申请的核心发明点所在，并对本申请请求保护的技术方案未构成实质性限制。

请一并参见图1和图2，其中，图1为本实施方式所述称重装置的使用状态示意图，图2为图1中所示称重装置中各称重测量单元的布置关系示意图。

结合图1和图2所示，用于磁浮车辆的称重装置包括称重测量单元、控制单元2和辅助顶升装置3。实际应用时，通过辅助顶升装置3顶起磁浮车辆后，以便滑撬4与承载轨面7之间形成安装间距，再将称重测量单元置于磁浮车辆的滑撬4与承载轨面7之间，用于采集车辆称重数据。

请一并参见图3，该图3为图1的Ⅰ部放大图。

其中，称重测量单元包括成组配置的多个弹性测量元件1，这里的“成组”配置，是指相对于磁浮车辆同一侧的滑撬4设置的多个弹性测量元件1，也就是说，在称重时，每组中各弹性测量元件1位于同一侧滑撬4与承载轨面7之间。每个弹性测量元件1包括弹性本体11、应变片12和通讯模块13，请参见图4，该图为弹性测量元件的整体结构示意图。

该弹性本体11具有用于与磁浮车辆的滑撬4适配的第一表面111和用于承载轨面7适配的第二表面112；应变片12嵌装在弹性本体11内，这样，弹性本体11在车重作用下产生形变时，嵌装在弹性本体11内的应变片12随之产生电阻值的变化，从而引起电信号变化。弹性本体11的结构简单，性能稳定，能保持较好的性能和较长的使用寿命。

如图4所示，通讯模块设置13也在弹性本体11上，以传送应变片12获取的数据信号；控制单元2用于根据称重测量单元传送的数据信号进行处理。例如但不限于，通过统一的用户操作系统，完成数据的收集、整理和分析。

这样，将弹性测量元件1放置在滑撬4与承载轨面7之间时，无需移动车辆即可安全可靠地进行操作，通过通讯模块13将应变片12获取的数据信号传送至控制单元2进行处理，能够全面完整地收集称重数据信号，为获得精确称重数据提供良好的技术保障。

为了进一步提高测量精度，结合图3和图4所示，弹性本体11的第二表面112开设有内凹部1121。也即，该内凹部1121开设在弹性本体11朝向承载轨面7的一侧表面。车重作用于弹性本体11时，该内凹部1121可进一步提供了形变冗余空间，通过受压可产生相对较大的形变量，使得各部位的形变量不完全相同，由此应变片12可处于非均匀变形的状态，可提高测量精度。

图中所示，内凹部1121的截面呈内凹弧状，实际上，内凹部1121的截面也可以为其他内凹槽状，只要满足上述提供冗余空间的功能均在本申请请求保护的范围内。

本方案中，弹性测量元件1上设置有三个应变片12。图中所示的弹性本体11为条形板片状，沿弹性本体11的长度方向，三个应变片12依次间隔嵌装在弹性本体11内。三个应变片12可以串联或者并联，受压形变后输出变化的电流信号或电压信号，以精确分析称重数据。

需要说明的是，本实施例图示以每个弹性测量元件1上设置三个应变片12为优选示意，实际上，应变片12可根据需要设置为其他复数个，而非局限于图中所示的三个。

另外，本方案如，每个弹性测量元件1还包括集线模块15和模数转换模块14。请一并参见图5，该图为图4中所示弹性测量元件1的原理图。

多个应变片12串联或并联且电信号接线汇至集线模块15，模数转换模块14用于将集线模块15输出的电信号转换为数据信号，且其输出端与通讯模块13连接；通讯模块13、集线模块15和模数转换模块14均设置在弹性本体11的一侧端，在满足数据采集基本功能的基础上，实现了数据信号的可靠传送。

结合图4所示，集线模块15和模数转换模块14贴合设置。换言之，模数转换模块14紧靠集线模块15，可减少传输过程中信号的衰减和干扰，能够进一步提高测量精度。

再如图2所示，弹性测量元件1设置为四组，每组包括四个弹性测量元件1，分别与磁浮车辆两侧的滑撬4一一对应设置。每组弹性测量元件1配置有通讯电缆8，以连通控制单元2与组内各弹性测量元件1的通信模块13。优选采用RS485通讯电缆。

控制单元2可以为集中控制台，具体由UPS电源、工控机、RS485集线器、显示屏、称重管理系统组成，以将称重测量单元传输的数据进行收集，并传送给称重管理系统。如此设置，使用RS485通讯电缆将各称重测量单元连接起来，汇集到RS485集线器中，通过RS485集线器连接转接至工控机。工控机通过RS485通信电缆将称重的数值信号读取到称重管理系统中。

作为优选，通讯模块13可包括地址编号，传送数据信号的同时还传送地址编号信息。由此，RS485接线顺序可不受称重测量单元1放置位置的限制，极大地方便了进行检测称重前的相关操作，作业效率较高。

具体地，称重管理系统可对称重数据进行分析、计算车辆的均衡分析情况，用户界面可实时显示称重的数据，与用户进行交互，完成称重试验。称重管理系统采用分级管理的模式，分为管理员和普通用户，管理员可对设备参数进行设置、更改显示界面、报表格式及信息，普通用户可对设备进行操作、数据查询、生成称重报表。

下面简要说明本实施例所述用于磁浮车辆的称重装置的操作过程：

进行称重试验时，将待称重的磁浮车辆停放在磁浮轨道上，使用辅助顶升装置3将电磁铁模块5顶起，抬高车辆。为避免车辆局部顶升部位与非顶升部位的高度差过高，使用多个辅助顶升装置3顺次将各电磁铁模块5顶起不同的高度，从而使滑撬4脱离承载轨面7一定的距离。具体地，辅助顶升装置3设置为多个，沿所述电磁铁模块5依次间隔设置。

当距离大于弹性测量元件1的厚度时，将弹性测量元件1放入滑撬4下方即可。顺次顶起相邻部位的电磁铁模块5，将弹性测量元件1放置于滑撬4下方，直到全部弹性测量元件1依次放置在相应滑撬4的下方。

当然，针对具有十六个滑撬4的待测磁浮车辆来说，弹性测量元件1数量也可以少于16个。至少可以为两组，每组至少为一个弹性测量元件1；基于此，在未放置弹性测量元件1的滑撬4下方，放置一块与弹性测量元件1大致等厚度的垫板(图中未示出)，待放置弹性测量元件1的滑撬4处的数据信自记录后，将该弹性测量元件1与垫板交换位置，直到全部滑撬4均对应完成称重并记录。然后，将十六个滑撬测得称重数据汇总至称重管理系统，进行整车的称重数据分析、生成用户要求的称重试验报告。

除前述用于磁浮车辆的称重装置外，本实施方式还提供一种用于磁浮车辆的称重系统，包括称重管理系统和前述用于磁浮车辆的称重装置；其中，称重管理系统用于分析所述称重测量单元获取的所述数据信号，并通过用户交互界面显示分析确定的称重数据。

需要说明的是，本实施方式中的UPS电源、工控机、RS485集线器和显示屏等功能构成的具体实现方式，非本申请的核心发明点所在，本领域普通技术人员可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.用于磁浮车辆的称重装置，其特征在于，包括：

称重测量单元，包括成组配置的多个弹性测量元件，每个所述弹性测量元件包括弹性本体、应变片和通讯模块；其中，所述弹性本体具有用于与磁浮车辆的滑撬适配的第一表面和用于承载轨面适配的第二表面，所述弹性本体的第二表面开设有内凹部，且内凹部的截面呈内凹弧状；所述应变片嵌装在所述弹性本体内，所述通讯模块设置在所述弹性本体上，以传送所述应变片获取的数据信号；

辅助顶升装置，用于顶升磁浮车辆的电磁铁模块，以便滑撬与承载轨面之间形成安装间距；

控制单元，用于根据所述称重测量单元传送的所述数据信号进行处理。

2.根据权利要求1所述的用于磁浮车辆的称重装置，其特征在于，每个所述弹性测量元件包括多个应变片，所述弹性本体为条形板片状，所述多个应变片配置为：沿所述弹性本体的长度方向，依次间隔嵌装在所述弹性本体内。

3.根据权利要求2所述的用于磁浮车辆的称重装置，其特征在于，每个所述弹性测量元件还包括集线模块和模数转换模块；多个所述应变片串联或并联且电信号接线汇至所述集线模块，所述模数转换模块用于将所述集线模块输出的电信号转换为数据信号，且其输出端与所述通讯模块连接；所述通讯模块、所述集线模块和所述模数转换模块均设置在所述弹性本体的一侧端，且所述集线模块和所述模数转换模块贴合设置。

4.根据权利要求3所述的用于磁浮车辆的称重装置，其特征在于，所述多个弹性测量元件设置为至少两组。

5.根据权利要求4所述的用于磁浮车辆的称重装置，其特征在于，所述多个弹性测量元件设置为四组，分别与磁浮车辆两侧的滑撬对应设置。

6.根据权利要求5所述的用于磁浮车辆的称重装置，其特征在于，每组所述弹性测量元件配置有通讯电缆，以连通所述控制单元与组内各所述弹性测量元件的通信模块。

7.根据权利要求2所述的用于磁浮车辆的称重装置，其特征在于，所述通讯模块包括地址编号，所述传送所述应变片获取的数据信号的同时还传送地址编号信息。

8.根据权利要求7所述的用于磁浮车辆的称重装置，其特征在于，所述辅助顶升装置设置为多个，沿所述电磁铁模块依次间隔设置。

9.用于磁浮车辆的称重系统，包括称重装置和称重管理系统，所述称重装置采用权利要求1至8中任一项所述的用于磁浮车辆的称重装置；所述称重管理系统用于分析所述称重测量单元获取的所述数据信号，并通过用户交互界面显示分析确定的称重数据。