RU2082112C1

RU2082112C1 - Track scales

Info

Publication number: RU2082112C1
Application number: RU94017165A
Authority: RU
Inventors: Д.И. Штейн; Е.А. Иконников; В.Н. Солошенко; Б.Н. Стрекалов; Н.З. Цыпин; В.Д. Андрюшин
Original assignee: Российский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта
Priority date: 1994-05-10
Filing date: 1994-05-10
Publication date: 1997-06-20

Abstract

FIELD: railway facilities weighing rail cars on the run without uncoupling. SUBSTANCE: track scales have platform formed by two running beams and mounted on two supports of scales on four transmitters between main rails of rail track. Running beams are connected by screw tie-rods and by paired longitudinal and cross stays at ends. Longitudinal beams and rail packs consisting of two rails each, are secured on supports and ends of rail track ties, respectively. Sensing members of each transmitter is made of magnetoelastic steel with two windings. EFFECT: facilitated weighing of rail cars. 3 cl, 25 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам взвешивания грузовых вагонов на железнодорожном транспорте, в том числе движущихся. The invention relates to a device for weighing freight wagons in railway transport, including moving ones.

Известно весовое устройство, содержащее на двух опорах рельсовый участок с наклеенными на него датчиками [1]
Недостатками устройства являются ненадежность в работе, низкая точность измерения веса движущихся вагонов из-за недолговечности датчиков, т.к. наклейка датчиков на изгибающийся рельсовый участок железнодорожного пути трудоемка, требует постоянного наблюдения и замены вышедших из строя датчиков. Кроме того, затруднена тарировка датчиков на рельсах.A weighting device is known comprising a rail section on two supports with sensors glued to it [1]
The disadvantages of the device are unreliability, low accuracy of measuring the weight of moving wagons due to the fragility of the sensors, because Sticking sensors to a curving rail section of a railway track is laborious, requires constant monitoring and replacement of failed sensors. In addition, the calibration of sensors on rails is difficult.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату являются вагонные весы, состоящие из смонтированной в двух опорах на четырех датчиках между основными рельсами железнодорожного пути платформы, выполненной из двух ездовых балок с опорными пластинами по их концам, соединенных винтовыми тягами и установленных с возможностью регулирования зазоров в горизонтальной плоскости между рельсами на платформе и основными рельсами на опорах продольными и поперечными струнками, причем датчики подключены к генератору возбуждения и через электронный блок и аналого-цифровой преобразователь к электронно-вычислительной машине [2]
Недостаток известных весов состоит в появлении дополнительных динамических составляющих погрешности при изменении колебаний вагонов при въезде с железнодорожного пути на платформу весов, что снижает точность взвешивания, кроме того, имеются большие объемы строительных работ при строительстве бетонного фундамента глубокого заложения, что повышает стоимость установки весов.The closest in technical essence and the achieved result are carriage scales, consisting of a platform mounted in two supports on four sensors between the main rails of the railway track of the platform, made of two rideable beams with support plates at their ends, connected by screw rods and installed with the possibility of adjusting the gaps in a horizontal plane between the rails on the platform and the main rails on the supports with longitudinal and transverse strings, the sensors being connected to an excitation generator and through the electronic unit and the analog-to-digital converter to the electronic computer [2]
A disadvantage of the known scales is the appearance of additional dynamic error components when changing the vibrations of cars when entering from the railway track onto the weighing platform, which reduces the accuracy of weighing, in addition, there are large volumes of construction work during the construction of a deep concrete foundation, which increases the cost of installing the scales.

Предлагаемое устройство решает задачу повышения точности взвешивания движущихся вагонов за счет упрощения конструкции и замены бетонного фундамента рельсовыми пакетами, закрепленными на опорах и концах шпал железнодорожного пути. The proposed device solves the problem of increasing the accuracy of weighing moving wagons by simplifying the design and replacing the concrete foundation with rail packages fixed to the supports and ends of the railway sleepers.

Поставленная цель достигается тем, что вагонные весы, состоящие из смонтированной в двух опорах на четырех датчиках между основными рельсами железнодорожного пути платформы, выполненной из двух ездовых балок с опорными пластинами по их концам, соединенных винтовыми тягами и установленных с возможностью регулирования зазоров в горизонтальной плоскости между рельсами на платформе и основными рельсами на опорах продольными и поперечными струнками, причем датчики подключены к генератору возбуждения и через электронный блок и аналого-цифровой преобразователь к электронно-вычислительной машине, снабжены установленными рядом друг с другом по обоим краям опор относительно боковых сторон платформы продольными балками и рельсовыми пакетами, закрепленными с двух концов на опорах посредством длинных болтов на гребенках и гаек, причем рельсовые пакеты дополнительно закреплены по вей их длине на соответствующих концах шпал посредством захватов, установленных с возможностью охвата снизу нижней пластиной, с боковых сторон двумя короткими болтами и сверху упором с гайкой, при этом платформа выполнена длиной, равной

где l_г.у. длина грузоприемного участка, м,
l_д.у.=(26/37)•l_г.у. длина дополнительного участка, м.This goal is achieved in that the wagon scales, consisting of a platform mounted in two supports on four sensors between the main rails of the railway track of the platform, made of two rideable beams with support plates at their ends, connected by screw rods and installed with the possibility of adjusting the gaps in the horizontal plane between rails on the platform and the main rails on the supports with longitudinal and transverse strings, and the sensors are connected to the excitation generator and through the electronic unit and analog a leveling converter to an electronic computer, equipped with longitudinal beams and rail packages mounted next to each other on both sides of the supports relative to the sides of the platform, fixed at both ends to the supports by means of long bolts on the combs and nuts, and rail packages are additionally fixed by the length at the respective ends of the sleepers by means of grippers installed with the possibility of coverage from below by a lower plate, from the sides by two short bolts and from above by a stop with a nut, with that platform is made equal to the length of

where l _g.u. length of the cargo area, m,
l _do = (26/37) • l _g.u. length of additional section, m

Чувствительный элемент каждого датчика выполнен из магнитоупругой стали прямоугольным с двумя перекрещивающимися в отверстиях под углом 90^oC обмотками и с двумя выступами в верхней и нижней частях, закрепленными в корпусе между опорными поверхностями фланца и крышки посредством двух центрирующих колец, установленных с возможностью фиксации соответствующих на чувствительных элементах выступов в углублениях опорных поверхностей фланца и крышки.The sensitive element of each sensor is made of magnetoelastic steel rectangular with two windings intersecting in the holes at an angle of 90 ^o C and with two protrusions in the upper and lower parts fixed in the housing between the supporting surfaces of the flange and the cover by means of two centering rings mounted with the possibility of fixing corresponding to sensitive elements of the protrusions in the recesses of the supporting surfaces of the flange and the cover.

Первичные обмотки датчиков последовательно подключены к генератору возбуждения, а их вторичные обмотки к измерительным каналам электронного блока, в состав каждого из которых входят соединенные последовательно первичный преобразователь и корректор нелинейности, причем первичный преобразователь содержит последовательно соединенные синхронный детектор, нормирующий усилитель, фильтр нижних частот и выходной усилитель, а корректор нелинейности состоит из аналого-цифрового преобразователя АЦП, дифференциального и суммирующих усилителей, двух постоянных программируемых запоминающих устройств ППЗУ смещения и наклона и трех цифро-аналоговых преобразователей ЦАП входа, смещения и наклона, при этом выход АЦП подключен к цифровому входу ЦАП входа и адресным входам ППЗУ смещения и ППЗУ наклона, выходы двух последних подключены соответственно ко входам ЦАП смещения и ЦАП наклона. Кроме этого, выход ЦАП входа соединен обратной связью с АЦП и с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен со входом корректора нелинейности, а выход с аналоговым входом ЦАП наклона. При этом выходы ЦАП входа, ЦАП смещения и ЦАП наклона соединены со входами суммирующего усилителя с выходом, являющимся выходом измерительного канала, а выходы каждого измерительного канала электронного блока подключены через сумматор и соответствующие им АЦП к электронно-вычислительной машине. The primary windings of the sensors are connected in series to the excitation generator, and their secondary windings to the measuring channels of the electronic unit, each of which includes a series-connected primary converter and a nonlinearity corrector, the primary converter comprising a series-connected synchronous detector, a normalizing amplifier, a low-pass filter, and an output amplifier, and the nonlinearity corrector consists of an analog-to-digital converter of the ADC, differential and summing amplifiers lei, two permanent programmable memory devices for the bias and tilt EPROMs and three digital-to-analog converters of the DAC input, bias and tilt, while the ADC output is connected to the digital input of the DAC input and address inputs of the bias and ROM tilt ROMs, the outputs of the latter two are connected respectively to the inputs DAC bias and DAC tilt. In addition, the output of the DAC input is connected by feedback to the ADC and with the first input of the differential amplifier, the second input of which is connected to the input of the nonlinearity corrector, and the output is with the analog input of the tilt DAC. In this case, the outputs of the DAC input, the bias DAC and the slope DAC are connected to the inputs of the summing amplifier with the output being the output of the measuring channel, and the outputs of each measuring channel of the electronic unit are connected through the adder and the corresponding ADCs to the electronic computer.

Предлагаемые весы, обладая указанными признаками, позволяют взвешивать грузовые вагоны, а благодаря указанным отличительным признакам у них повышается надежность и точность взвешивания движущихся вагонов на бесфундаментных весах. The proposed scales, possessing the indicated features, allow weighing freight cars, and thanks to these distinctive features, they increase the reliability and accuracy of weighing moving cars on baseless scales.

В известных весах-аналогах (смотри источники, указанные выше) не обеспечивается надежность взвешивания движущихся вагонов из-за неравножесткости железнодорожного пути и фундамента весов. В этом случае неизбежны жесткие удары колес вагона на рельсах фундамента при переезде и быстрый износ стыков, что вызовет значительные колебания, снижение точности взвешивания. In known analogue scales (see sources indicated above) the reliability of weighing moving cars is not ensured due to the unequal rigidity of the railway track and the foundation of the scales. In this case, hard impacts of the wagon wheels on the foundation rails during moving and rapid wear of the joints are unavoidable, which will cause significant fluctuations, reducing the accuracy of weighing.

Новизна предлагаемых весов характеризуется совокупностью их отличительных признаков: выполнение опор с рельсовыми пакетами захватов, датчиков и электронного блока. The novelty of the proposed scales is characterized by a combination of their distinguishing features: the implementation of supports with rail packages of grippers, sensors and electronic unit.

Первичные обмотки датчиков последовательно подключены к генератору возбуждения, а их вторичные обмотки, соединенные с электронным блоком, имеющим отдельные измерительные каналы, в состав каждого из которых входит первичный преобразователь и корректор нелинейности. Первичный преобразователь содержит синхронный детектор, нормирующий усилитель, фильтр и выходной усилитель, а корректор нелинейности выполнен из аналого-цифрового преобразователя, трех цифро-аналоговых преобразователей. Первый цифро-аналоговый преобразователь ЦАП входа соединен обратной связью с аналого-цифровым преобразователем, второй цифро-аналоговый преобразователь ЦАП смещения, подключенный к ППЗУ смещения и третий цифро-аналоговый преобразователь ЦАП наклона, подключенный к ППЗУ наклона, подсоединены через суммирующий усилитель к сумматору. The primary windings of the sensors are connected in series to the excitation generator, and their secondary windings connected to an electronic unit having separate measuring channels, each of which includes a primary converter and a nonlinearity corrector. The primary converter contains a synchronous detector, a normalizing amplifier, a filter and an output amplifier, and the nonlinearity corrector is made of an analog-to-digital converter, three digital-to-analog converters. The first digital-to-analog converter of the DAC input is connected by feedback to the analog-to-digital converter, the second digital-to-analog converter of the DAC to bias connected to the bias ROM and the third to digital-to-analog converter of the tilt DAC connected to the tilt ROM, are connected through the summing amplifier to the adder.

Кроме того, определена из нового соотношения длина платформы по длинам грузоприемного и измерительного (дополнительного) участка.2 Указанными свойствами не обладает ни одно из известных устройств. Следовательно, предлагаемое техническое решение обладает существенными признаками. In addition, the platform length was determined from the new ratio according to the lengths of the receiving and measuring (additional) sections. 2 None of the known devices has the indicated properties. Therefore, the proposed technical solution has significant features.

Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведен общий вид описываемых весов; на фиг. 2 то же вид сверху; на фиг. 3 узел А на фиг. 2; на фиг. 4 сечение по Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 сечение по В-В на фиг. 3; на фиг. 6 сечение по Г-Г на фиг. 3; на фиг. 7 сечение по Д-Д на фиг. 3; на фиг. 8 сечение по Е-Е на фиг. 3; на фиг. 9 узел крепления датчика под платформой; на фиг. 10 ездовая балка платформы; на фиг. 11 сечение по Ж-Ж на фиг. 10; на фиг. 12 вид сверху платформы; на фиг. 13 электронный блок; на фиг. 14 датчик, вид сбоку; на фиг. 15 вид сверху датчика; на фиг. 16 сечение по 3-3 датчика на фиг. 15; на фиг. 17 схема соединений кабелей; на фиг. 18 схема первичного преобразователя; на фиг. 19 схема корректора нелинейности; на фиг. 20 - измеренная и откорректированная характеристика канала; на фиг. 21 колебание вагона на платформе весов; на фиг. 22, 23 блок-схемы расчета веса вагона; на фиг. 24 изменение суммарного сигнала U; на фиг. 25 АРМ оператора весов и в таблице распечатка весов вагонов на ЭВМ. In FIG. 1 shows a General view of the described weights; in FIG. 2 the same top view; in FIG. 3, node A in FIG. 2; in FIG. 4 a section along BB in FIG. 3; in FIG. 5 a section along BB in FIG. 3; in FIG. 6 cross-section along DG in FIG. 3; in FIG. 7 is a section along DD in FIG. 3; in FIG. 8 is a cross-section along EE in FIG. 3; in FIG. 9 sensor mount under the platform; in FIG. 10 platform ride beam; in FIG. 11 is a section along FJ in FIG. ten; in FIG. 12 top view of the platform; in FIG. 13 electronic unit; in FIG. 14 sensor, side view; in FIG. 15 top view of the sensor; in FIG. 16, a section through 3-3 of the sensor in FIG. 15; in FIG. 17 cable connection diagram; in FIG. 18 circuit of the primary Converter; in FIG. 19 non-linearity corrector circuit; in FIG. 20 - measured and adjusted channel response; in FIG. 21 oscillations of the carriage on the weighing platform; in FIG. 22, 23 block diagrams of calculating the weight of the car; in FIG. 24 change in the total signal U; in FIG. 25 AWP operator scales and in the table listing the weights of cars on a computer.

Вагонные весы ШИС состоят из платформы 1, установленной на датчиках 2 в двух опорах 3, которые посредством рельсовых пакетов 4 закреплены в верхних частях с обеих сторон на концах шпал 5. Нижние части опор 3 установлены на земляное полотно 6 железнодорожного пути 7. Опоры 3 расположены на расстоянии друг от друга с возможностью размещения рельсов 8 платформы 1 с зазорами δ по концам между концами основных рельсов 9 железнодорожного пути 7, закрепленных посредством шпонок 10 на опорах 3. Платформа 1 состоит из двух ездовых балок 11 с рельсами 8, соединенных между собой в три яруса винтовыми тягами 12 с гайками. В поперечной горизонтальной плоскости каждая балка 11 соединена двумя поперечными струнками 13, с одной стороны пропущенных через отверстия 14 в балках 11, а с другой стороны закрепленных на кронштейнах 15 в продольных балках 16. В продольной горизонтальной плоскости каждая балка 11 соединена двумя продольными струнками 17, установленных в разные стороны на кронштейнах 18 и пропущенных в отверстии 19 различных опор 3. Концы поперечных 13 и продольных 17 струнок выполнены винтовыми с двумя гайками 20. SIS carriage scales consist of a platform 1 mounted on sensors 2 in two supports 3, which are fastened by rail packages 4 in the upper parts on both sides at the ends of the sleepers 5. The lower parts of the supports 3 are mounted on the subgrade 6 of the railway track 7. The supports 3 are located at a distance from each other with the possibility of placing rails 8 of the platform 1 with gaps δ at the ends between the ends of the main rails 9 of the railway track 7, fixed by means of dowels 10 on the supports 3. Platform 1 consists of two driving beams 11 with rails 8, connected interconnected in three tiers by screw rods 12 with nuts. In the transverse horizontal plane, each beam 11 is connected by two transverse strings 13, on the one hand passed through holes 14 in the beams 11, and on the other hand mounted on brackets 15 in the longitudinal beams 16. In the longitudinal horizontal plane, each beam 11 is connected by two longitudinal strings 17, installed in different directions on the brackets 18 and missed in the hole 19 of the various supports 3. The ends of the transverse 13 and longitudinal 17 strings are made screw with two nuts 20.

Продольные балки 16 смонтированы посредством гребенок 21 с винтами 22 и гайками 23 на концах опор 3, образуя вместе с ними правильный четырехугольник. Рельсовый пакет 4, состоящий из двух свободно уложенных на опоры 3 и концы шпал 5 рельсов, закреплен посредством гребенок 24 с винтами 25 и гайками 26 к опорам 3, а к шпалам 5 посредством захватов 27. Каждый захват 27 состоит из нижней пластины 28 с двумя винтами 29, между которыми размещена шпала 5, и двух упоров 30, повернутых на угол 90^o по отношению к нижней пластине 28 и прижатых гайками 31 к рельсам рельсового пакета 4.The longitudinal beams 16 are mounted by means of combs 21 with screws 22 and nuts 23 at the ends of the supports 3, forming together with them a regular quadrangle. The rail package 4, consisting of two rails freely laid on the supports 3 and the ends of the sleepers 5, is fixed by means of combs 24 with screws 25 and nuts 26 to the supports 3, and to the sleepers 5 by means of grippers 27. Each gripper 27 consists of a lower plate 28 with two screws 29, between which the sleeper 5 is located, and two stops 30, rotated through an angle of 90 ^o with respect to the lower plate 28 and pressed by nuts 31 to the rails of the rail package 4.

На горизонтальных полках 32 опор 3 размещены основания 33 для датчиков 2, установленных под выступающими концами ездовых балок 11. Последние имеют для датчиков 2 опорные пластины 34, регулируемые по высоте или при их различном наборе, съемные. On the horizontal shelves 32 of the supports 3 there are bases 33 for sensors 2 mounted under the protruding ends of the driving beams 11. The latter have support plates 34 for the sensors 2, which are adjustable in height or with a different set of them, removable.

В датчике 2 используется чувствительный элемент (сердечник) 35 магнитоанизотропного типа. Чувствительный элемент 35 с первичной и вторичной обмотками установлен в корпусе 36 между фланцем 37 и крышкой 38. The sensor 2 uses a sensing element (core) 35 magnetoanisotropic type. The sensing element 35 with primary and secondary windings is installed in the housing 36 between the flange 37 and the cover 38.

Крышка 38 датчика 2, центрирующая по отношению к горизонтальной поверхности соответствующей опорной пластины 34 приложенную силу Р в чувствительном элементе 35 и снижающая влияние поперечных сил, выполнена сферической. The cover 38 of the sensor 2, centering with respect to the horizontal surface of the corresponding support plate 34, the applied force P in the sensing element 35 and reducing the influence of transverse forces, is made spherical.

Крышка 38 соединена с корпусом 36 посредством резьбы и зафиксирована составом на основе эпоксидной смолы. The cover 38 is connected to the housing 36 by means of a thread and is fixed with an epoxy resin composition.

Внутренняя полость корпуса 36 заполнена эластичным компаундом на основе касторового масла. The internal cavity of the housing 36 is filled with an elastic compound based on castor oil.

Первичные обмотки датчиков 2 подключены к генератору возбуждения 39, а вторичные обмотки к электронному блоку 40 аналого-цифровому преобразователю АЦП 41 и ЭВМ 42. The primary windings of the sensors 2 are connected to the excitation generator 39, and the secondary windings to the electronic unit 40 of the analog-to-digital converter ADC 41 and computer 42.

Электронный блок 40 содержит четыре измерительных канала I-IV, в состав каждого из которых входит первичный преобразователь 43 и корректор нелинейности (функциональной преобразователь) 44, и сумматор 45. На плате первичного преобразователя 43 расположен синхронный детектор 46, нормирующий усилитель 47, фильтр нижних частот 48 и выходной усилитель 49. The electronic unit 40 contains four measuring channels I-IV, each of which includes a primary transducer 43 and a nonlinearity corrector (functional transducer) 44, and an adder 45. A synchronous detector 46, a normalizing amplifier 47, and a low-pass filter are located on the board of the primary transducer 43. 48 and output amplifier 49.

Корректор нелинейности 44 предназначен для исправления нелинейности функции преобразования измерительного канала с целью получения линейной зависимости выходного напряжения U от действующего на датчиках усилий Р. Корректор нелинейности 44 содержит аналого-цифровой преобразователь 50, три цифро-аналоговых преобразователя 51-53, суммирующий усилитель 54, выполненный на базе операционного усилителя 55 и резистора 56-58, двух постоянных программируемых запоминающих устройств 59-60 и дифференциального усилителя 61. The nonlinearity corrector 44 is intended to correct the nonlinearity of the conversion function of the measuring channel in order to obtain a linear dependence of the output voltage U on the force sensors R. The nonlinearity corrector 44 contains an analog-to-digital converter 50, three digital-to-analog converters 51-53, a summing amplifier 54, made based on an operational amplifier 55 and a resistor 56-58, two permanent programmable memory devices 59-60 and a differential amplifier 61.

Весы устанавливаются в путь и работают следующим образом. Сначала производят нарезку пути в месте установки весов длиной 12,5 м. Снимают краном существующее звено и устанавливают технологический пакет, состоящий из платформы 1 на опорах 3, рельсовых пакетов 4, основных рельсов 9 и шпал 5. Предварительно делают присыпку гравием в открытом котловане земляного полотна 6 под опоры 3. Скрепляют накладками основные рельсы 9 железнодорожного пути 7 и обкатывают весы гружеными вагонами. При этом опоры 3 лежат на земляном полотне 6 и удерживаются от расползания продольными балками 16, а от провисания рельсовыми пакетами 4. Гребенки 21, 24 из винтов 22, 25 пропущены в сквозные отверстия в опорах 3 и балках 16, а также между рельсами рельсовых пакетов 4 фиксируются гайками 23, 26 и упорами 30. Надежность работы рельсовых пакетов 4 повышается за счет крепления их рельсов захватами 27 из нижних пластин 28, винтов 29, гаек 31 и упоров 30 к концам расположенных под ними шпал 5. В этом случае платформа 1 из двух ездовых балок 11 с рельсами 8 растянута в горизонтальной плоскости двумя поперечными 13 и двумя продольными 17 струнками. Последние установлены на соответствующих кронштейнах 15, 18 в отверстиях 14, 19 и фиксируются с двух сторон гайками 20. Таким образом, снижается влияние горизонтальных сил на чувствительные элементы 35 датчиков 2 и меньше искажаются сигналы от проходящих по весам вагонов. Ездовые балки 11 имеют поперечное крепление в виде винтовых тяг 12, что позволяет включить в работу под нагрузкой одновременно все четыре датчика 2, установленные под платформой 1. The scales are set in the way and work as follows. First, the path is cut at the place of installation of the scales 12.5 m long. The existing link is removed by a crane and the technological package is installed, consisting of platform 1 on supports 3, rail packages 4, main rails 9 and sleepers 5. Pre-make gravel in an open excavation pit canvases 6 under supports 3. Fasten the main rails 9 of the railway track 7 with overlays and run the scales with loaded wagons. In this case, the supports 3 lie on the subgrade 6 and are prevented from sprawling by the longitudinal beams 16, and from sagging by the rail packages 4. The combs 21, 24 of the screws 22, 25 are passed through holes in the supports 3 and the beams 16, and also between the rails of the rail packages 4 are fixed with nuts 23, 26 and stops 30. The reliability of the rail packages 4 is enhanced by fixing their rails with grippers 27 from the lower plates 28, screws 29, nuts 31 and stops 30 to the ends of the sleepers 5 underneath. In this case, the platform 1 of two riding beams 11 with rails 8 stretched in the mountains the horizontal plane with two transverse 13 and two longitudinal 17 strings. The latter are mounted on the respective brackets 15, 18 in the holes 14, 19 and are fixed on both sides by nuts 20. Thus, the influence of horizontal forces on the sensing elements 35 of the sensors 2 is reduced and the signals from the cars passing along the weights are less distorted. Driving beams 11 have a transverse mount in the form of screw rods 12, which allows you to include in the work under load at the same time all four sensors 2 installed under the platform 1.

Основные рельсы 9 и рельсы 8, по которым едут колеса вагона, крепятся соответственно к шпалам 5, опорам 3 и платформе 1 при помощи подкладок и клемных соединений. Концы рельсов 8, 9 имеют отверстия под шпонки 10, установленные на опорах 3 и платформе 1, что препятствует закрыванию при изменении наружной температуры стыковых зазоров d Вес вагонов передается через их колеса, находящиеся на рельсах 8 платформы 1, по концам через плоские опорные пластины 34 на сферические крышки 38 датчиков 2. Датчики 2, расположенные на выступающих горизонтальных полках 32, преобразуют приложенные усилия в чувствительных элементах 35 в электрические сигналы. Последние размещаются в герметических корпусах 36 между фланцами 37 и крышками 38. При съемном креплении фланцев 37 к основаниям 33, датчики 2 могут быть легко заменены при подъеме ездовых балок 11 домкратами и выкручивании крепежных винтов. The main rails 9 and rails 8, along which the wheels of the car go, are attached respectively to the sleepers 5, supports 3 and platform 1 with the help of pads and terminal connections. The ends of the rails 8, 9 have holes for the keys 10 mounted on the supports 3 and the platform 1, which prevents closing of the joint gaps when the outside temperature changes d The weight of the cars is transmitted through their wheels located on the rails 8 of the platform 1, at the ends through the flat support plates 34 on the spherical covers 38 of the sensors 2. The sensors 2, located on the protruding horizontal shelves 32, convert the applied forces in the sensing elements 35 into electrical signals. The latter are housed in sealed enclosures 36 between the flanges 37 and the covers 38. When the flanges 37 are removably attached to the bases 33, the sensors 2 can be easily replaced when lifting the beams 11 with jacks and unscrewing the fixing screws.

Обязательным условием взвешивания на платформенных весах является заранее определенная длина платформы 1
L= l_г.у.+l_д.у., м
где l_г.у. длина грузоприемного участка, м;
l_д.у. длина дополнительного участка, м.A prerequisite for weighing on a platform scale is the predetermined length of the platform 1
L = l _g.u. + l _do , m
where l _g.u. length of the cargo area, m;
l _do length of additional section, m

Сигнал на взвешивание снимается в тот момент, когда все четыре колеса вагона наехали на рельсы 8 платформы 1. Колебания вагона записываются в виде A=A_max•sin wt+Φ
где A_max максимальная амплитуда, мм;
w частота колебаний, с^-1;
v начальная фаза.The weighing signal is removed at the moment when all four wheels of the car ran onto the rails 8 of platform 1. The oscillations of the car are written in the form A = A _max • sin wt + Φ
where A _{max is the} maximum amplitude, mm;
w oscillation frequency, s ^-1 ;
v initial phase.

Правильный выбор длины платформы необходим для учета на точность взвешивания и влияния вертикальных колебаний движущегося по всем вагона. Только в случае выделения не менее одного полного периода колебаний можно обеспечить заданную точность обработки сигнала U. Частота колебаний груженого вагона составляет в среднем 2,2 Гц, а порожного вагона составляет 7 Гц, При взвешивании на весах одно колебание груженого вагона укладывается на дополнительной длине платформы с учетом длины базы тележки вагона, равной 1,84 м. При этом путь, пройденный тележкой со скоростью U=10 км/ч, будет равен

Полная длина платформы будет составлять
L=1,85+1,26=3,11 м
с округлением получаем L=3,15 м
В случае порожнего вагона

L=1,85+0,39=2,24 м.The correct choice of the length of the platform is necessary to take into account the accuracy of weighing and the influence of vertical vibrations of a moving car throughout. Only in the event that at least one full period of oscillations is distinguished, it is possible to ensure the specified signal processing accuracy U. The frequency of oscillations of a loaded wagon is on average 2.2 Hz, and that of an empty wagon is 7 Hz. taking into account the length of the base of the carriage carriage, equal to 1.84 m. In this case, the path traveled by the carriage with a speed of U = 10 km / h will be equal to

The full length of the platform will be
L = 1.85 + 1.26 = 3.11 m
with rounding we get L = 3.15 m
In the case of an empty wagon

L = 1.85 + 0.39 = 2.24 m.

При увеличении скорости необходимо увеличивать длину измерительного участка l_д.у., чтобы в нем укладывалось хотя бы одно полное колебание.With increasing speed, it is necessary to increase the length of the measuring section l _DU so that at least one complete oscillation fits within it.

Таким образом, при взвешивании вагонов со скоростью до 10 км/ч оптимальная длина дополнительного участка составляет 1,3 м:

Генератор возбуждения 39, например, типа Г5-72, подключенный к электросети, формирует сигнал возбуждения датчиков 2, имеющий прямоугольную форму с частотой повторения импульсов 512 Гц. Этот сигнал поступает на последовательно соединенные первичные обмотки датчиков 2 всех измерительных каналов. Выходной сигнал каждого датчика 2 с его вторичной обмотки поступает в электронный блок 40 на соответствующий первичный преобразователь 43 своего канала.Thus, when weighing cars with a speed of up to 10 km / h, the optimal length of the additional section is 1.3 m:

The excitation generator 39, for example, type G5-72, connected to the mains, generates an excitation signal of the sensors 2 having a rectangular shape with a pulse repetition rate of 512 Hz. This signal is fed to the series-connected primary windings of the sensors 2 of all measuring channels. The output signal of each sensor 2 from its secondary winding enters the electronic unit 40 to the corresponding primary Converter 43 of its channel.

В первичном преобразователе 43 этот сигнал детектируется синхронным детектором 46, сигнал синхронизации прямоугольной формы и частоты 512 Гц, на который подается с соответствующего выхода генератора возбуждения 39, нормируется по коэффициенту усиления в нормирующем усилителе 47 таким образом, чтобы выходное напряжение канала при заданном максимальном усилии P_max, воздействующем на датчик 2, имело стандартное значение, например 10 В. Фильтруется в фильтре нижних частот 48 с целью выделения его постоянной составляющей, которая усиливается в выходном усилителе 49, построением, например, на базе микросхемы операционного усилителя. С помощью переменного резистора в выходном усилителе 49 осуществляется установка нулевого значения напряжения сигнала на выходе первичного преобразователя 43 в отсутствии усилия, воздействующего на датчик 2.In the primary Converter 43, this signal is detected by a synchronous detector 46, the synchronization signal of a rectangular shape and a frequency of 512 Hz, which is supplied from the corresponding output of the excitation generator 39, is normalized by the gain in the normalizing amplifier 47 so that the output voltage of the channel at a given maximum force P _max acting on the sensor 2 had a standard value, for example, 10 V. It is filtered in a low-pass filter 48 in order to isolate its constant component, which is amplified at the output bottom amplifier 49, the construction, for example, based on a chip operational amplifier. Using a variable resistor in the output amplifier 49, the signal voltage at the output of the primary converter 43 is set to zero in the absence of the force acting on the sensor 2.

Выходной сигнал с первичного преобразователя 43 поступает на корректор нелинейности 44, предназначенный для линеризации зависимости выходного напряжения измерительного канала от усилия, воздействующего на датчик 2. Принцип действия корректора нелинейности 44 заключается в том, что диапазон его входных напряжений U_вх.к.н., представляющих собой выходные напряжения U_{вых.п.п.} первичного преобразователя 43, разбивается на 32 равные зоны (см. фиг. 20), в каждой из которых характеристика U_{вых.п.п.} (P) смещается и корректируется на наклону таким образом, чтобы зависимость выходного напряжения канала U_вых. от усилия P, воздействующего на датчик, максимально близко совместилась с требуемой линейной зависимостью U_вых=K•P, где K коэффициент пропорциональности.The output signal from a primary transducer 43 is supplied to the equalizer 44 nonlinearity, intended for linerizatsii depending measuring channel of the output voltage from the force acting on the sensor 2. The principle of non-linearity corrector action 44 is that the range of its input voltages U _vh.k.n. representing the output voltage U _o.p.p. the primary transducer 43, is divided into 32 equal zones (see Fig. 20), in each of which the characteristic U _ex.p.p. (P) is biased and corrected on the slope so that the dependence of the output voltage of the channel U _o. by force P, acting on the sensor, as closely aligned with the desired linear relation U = _O • K P, where K a proportionality factor.

Величины смещения и коррекция по наклону, рассчитанные для каждой зоны по специальной программе, записываются соответственно в два постоянных программируемых запоминающих устройства (ППЗУ) смещения 59 и наклона 60, которые программируются индивидуально для каждого измерительного канала, исходя из предварительно измеренных характеристик U_{вых.п.п.}(P).The bias values and tilt correction calculated for each zone according to a special program are recorded respectively in two permanent programmable storage devices (ROM) of bias 59 and tilt 60, which are programmed individually for each measuring channel, based on previously measured characteristics of U _{output. P.} (P).

Корректор нелинейности 44 работает следующим образом (см. фиг. 19). The nonlinearity corrector 44 operates as follows (see FIG. 19).

В аналого-цифровом преобразователе (АЦП) 50 входной сигнал корректора нелинейности преобразуется в двоичный пятиразрядный код, который используется в качестве адреса зоны и подается на цифровые входы цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 51 и адресные входы ППЗУ смещения 59 и ППЗУ наклона 60. Выходное напряжение корректора нелинейности 44 образуется путем суммирования в суммирующем усилителе 54 изменяющихся в зависимости от адреса зоны выходных напряжений ЦАП входа 51, ЦАП смещения 52 и ЦАП наклона 53. ЦАП входа 51 формирует напряжение обратной связи для АЦП 50, представляющее собой 32-х уровневое ступенчатое напряжение, уровни ступеней которого равны среднему входному напряжению U_вхi в каждой зоне. ЦАП смещения 52 преобразует в напряжение U_i величину смещения, считываемую в виде цифрового кода из ППЗУ смещения 59. Значение этого кода зависит от адреса зоны, поступающего на адресные входы ППЗУ смещения 59 из АЦП 50. (Отрезок AB на фиг. 20 принимается параллельным отрезку CD). ЦАП наклона 53 корректирует крутизну характеристики U_{вых.п.п.} в каждой зоне. (Отрезок CD поворачивается до совмещения с отрезком EF). ЦАП 53 работает в режиме перемножителя. На его аналоговый вход подается разность входного напряжения корректора нелинейности 44 и напряжения с выхода ЦАП входа 51, которая формируется дифференциальным усилителем 61. Коэффициент передачи ЦАП наклона 53 определяется цифровым кодом, считываемым из ППЗУ наклона 60. Значение этого кода зависит от адреса зоны, поступающего на адресные входы ППЗУ наклона 60 из АЦП 50. Таким образом, выходные сигналы ЦАП входа 51, ЦАП смещения 52 и ЦАП наклона 53 поступают соответственно на резисторы 56, 57, 58 и операционного усилителя 56 суммирующего усилителя 54, с выхода которого сигнал поступает на соответствующий вход сумматора 45.In the analog-to-digital converter (ADC) 50, the input signal of the nonlinearity corrector is converted into a five-digit binary code, which is used as the zone address and is fed to the digital inputs of the digital-to-analog converter (DAC) 51 and the address inputs of the offset ROM 59 and the slope 60 ROM. Output the voltage of the nonlinearity corrector 44 is formed by summing in the summing amplifier 54 the output voltage DAC of the input 51, the DAC of the bias 52 and the DAC of the slope 53 varying depending on the address of the zone. The DAC of the input 51 generates a feedback voltage communication to the ADC 50, which is a 32-level step voltage, steps levels which are equal to the average input voltage U _vhi in each zone. The bias DAC 52 converts the bias value into a voltage U _i , which is read in the form of a digital code from the bias EEPROM 59. The value of this code depends on the address of the zone supplied to the address inputs of the bias EEPROM 59 from the ADC 50. (The segment AB in Fig. 20 is taken as a parallel segment CD). The slope DAC 53 corrects the slope of the U _output characteristic _. in each zone. (Segment CD rotates to align with segment EF). DAC 53 operates in multiplier mode. The difference between the input voltage of the nonlinearity corrector 44 and the voltage from the output of the DAC of the input 51, which is formed by the differential amplifier 61, is supplied to its analog input. The transmission coefficient of the DAC of the tilt 53 is determined by the digital code read from the tilt 60 of the ROM. The value of this code depends on the address of the zone address inputs of the ROM slope 60 from the ADC 50. Thus, the output DAC signals of the input 51, the DAC bias 52 and the DAC of the slope 53 are respectively fed to the resistors 56, 57, 58 and the operational amplifier 56 of the summing amplifier 54, s Exit which signal is supplied to a corresponding input of the adder 45.

Выходные сигналы всех четырех измерительных каналов суммируются в сумматоре 45, выходной сигнал которого становится пропорционален величине усилия от веса тележек вагона. The output signals of all four measuring channels are summed in the adder 45, the output signal of which becomes proportional to the magnitude of the effort from the weight of the wagon trolleys.

С выхода сумматора 45 сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь 41, например, типа К111ЗПВА1, преобразующий сигнал в цифровую форму. С выхода АЦП 41 сигнал вводится в ЭВМ 42 и после программной обработки по заданному алгоритму получаем вес первой и второй тележек вагона и его вес в целом (фиг. 22-24). From the output of the adder 45, the signal is fed to an analog-to-digital Converter 41, for example, type K111ZPVA1, which converts the signal into digital form. From the output of the ADC 41, the signal is input to the computer 42 and after software processing according to the specified algorithm, we obtain the weight of the first and second wagon trolleys and its weight as a whole (Fig. 22-24).

Программное обеспечение АРМ реализовано на языке "СИ" в среде "TURBO" для распознавания типоразмеров существующих грузовых вагонов при всевозможных вариантах сцепления (по данным Альбома-справочника "Грузовые вагоны колеи 1520 мм железных дорог СССР" М. Транспорт, 1989, 176 с.). Взвешивание вагонов на ходу включает в себя решение следующих задач:
распознавание типа локомотивов;
распознавание типа вагонов (их осности);
определение скорости движения вагонов;
определение веса.The AWP software is implemented in the SI language in the TURBO environment for recognizing the standard sizes of existing freight cars with all kinds of adhesion (according to the Album-reference book “Freight cars of the 1520 mm gauge of the USSR railways” M. Transport, 1989, 176 pp.) . Car weighing on the go includes solving the following tasks:
recognition of the type of locomotive;
recognition of the type of cars (their axis);
determination of the speed of movement of cars;
determination of weight.

Обработка одного состава многоуровневая, основанная на том, что при движении вагонов по данной весовой платформе график функции сигнала имеет ступенчатую форму. Ступенька это есть уровень сигнала U в течение времени от смены до смены числа осей на платформе. Программа использует особенности формы сигнала, при которой скорость изменения сигнала U при наезде и съезде оси на платформу весов выше скорости изменения сигнала от колебаний вагона и выше определенной величины K=const. The processing of one train is multi-level, based on the fact that when the cars move along a given weight platform, the signal function graph has a stepped shape. A step is a signal level U during the time from a shift to a change in the number of axes on the platform. The program uses the features of the waveform at which the rate of change of the signal U during hitting and moving the axis to the weighing platform is higher than the rate of change of the signal from the car’s vibrations and above a certain value K = const.

Первый уровень включает выделение всех подряд ступенек U с определением среднего веса и длины данной и соседних ступенек во времени при опросе измерительного канала со скважностью 2 мс. Второй уровень включает выделение в аналоговом сигнале АЦП ступенек, соответствующих нахождению на платформе 2-осной тележки вагона. The first level includes the selection of all steps U in a row with the determination of the average weight and length of the given and neighboring steps in time when interrogating the measuring channel with a duty cycle of 2 ms. The second level includes the selection in the analog signal of the ADC steps corresponding to being on the platform of a 2-axis carriage carriage.

На фиг. 25 и в таблице приведены распечатки данных на принтере ЭВМ ЕС-1841 по взвешиванию 16 вагонов. In FIG. 25 and the table shows printouts of data on an EC-1841 computer printer for weighing 16 wagons.

Claims

1. Carriage scales, consisting of a platform mounted in two supports on four sensors between the main rails of the railway track of the platform, made of two driving beams with support plates at their ends, connected by screw rods and installed with the possibility of adjusting the gaps in the horizontal plane between the rails on the platform and the main rails on the supports with longitudinal and transverse strings, and the sensors are connected to the excitation generator and, through the electronic unit and the analog-to-digital converter to the computer, I distinguish in that they are provided with longitudinal beams and rail packages mounted next to each other on both sides of the supports relative to the sides of the platform, fixed at both ends to the supports by means of long bolts on the combs and nuts, the rail packages being further fixed along the entire length at the respective ends sleepers by means of grippers installed with the possibility of covering the bottom of the bottom plate, on the sides with two short bolts and the top with a nut, while the platform is made with a length equal to
L l _g.u + l _d.u 63 / 37l _g.u ,
where l _{g the} length of the _receiving section;
l _d.u 26 / 37l _{g.u the} length of the additional section.

2. The balance according to p. 1, characterized in that the sensitive element of each sensor is made of magnetoelastic steel rectangular with two windings intersecting in the holes at an angle of 90 ^o and with two protrusions in the upper and lower parts, fixed in the housing between the supporting surfaces of the flange and the cover , by means of two centering rings mounted with the possibility of fixing the protrusions corresponding to the sensing elements in the recesses of the supporting surfaces of the flange and the cover.

3. Scales according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the primary windings of the sensors are connected in series to the excitation generator, and their secondary windings
to the measuring channels of the electronic unit, each of which includes a series-connected primary converter and a nonlinearity corrector, the primary converter comprising a synchronous detector, a normalizing amplifier, a low-pass filter and an output amplifier connected in series, and the nonlinearity corrector consists of an analog-to-digital converter, differential and summing amplifiers, two permanent programmable memory bias and tilt and three digital-to-analog pre Browsers of input, bias and tilt, while the output of the analog-to-digital converter is connected to the digital input of the digital-to-analog input converter and to the address inputs of the programmable memory tilt device, the outputs of the last two are connected respectively to the inputs of the digital-to-analog bias converter and digital-to-analog tilt converter, and the output of the digital-to-analog input converter connected by feedback with an analog-to-digital converter and with the first input of differential an amplifier, the second input of which is connected to the input of the nonlinearity corrector, an output with an analog input of a digital-to-analogue tilt converter, while the outputs of a digital-to-analogue converter, a digital-to-analogue bias converter, and a digital-to-analogue tilt converter are connected to the inputs of the summing amplifier with the output being the output of the measuring channel, and the outputs of each measuring the channel of the electronic unit is connected through an adder and their corresponding analog-to-digital converter to a computer.