動(dòng)態(tài)軌道衡稱(chēng)重誤差的分析

文/王立峰

現(xiàn)今，神華黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司的翻車(chē)作業(yè)是連續(xù)不間斷的推動(dòng)作業(yè)，動(dòng)態(tài)軌道衡可以更加精準(zhǔn)、有效的將煤炭重量予以計(jì)量。然而不可忽視的是動(dòng)態(tài)稱(chēng)重也有自身的劣勢(shì)，由于其是在車(chē)輛行駛計(jì)算之中進(jìn)行稱(chēng)重的，相應(yīng)的就無(wú)法避免受到外界環(huán)境、路面不平穩(wěn)、車(chē)輛振動(dòng)與翻車(chē)機(jī)作業(yè)過(guò)程中撥車(chē)機(jī)實(shí)施作業(yè)過(guò)程之中對(duì)于列車(chē)的影響，而最終出現(xiàn)干擾信號(hào)的情況，所以怎么規(guī)避這些因素，就得要加大動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的精準(zhǔn)度。衡器是稱(chēng)重物體的關(guān)鍵工具，已經(jīng)有幾千年的歷史了，在世界科學(xué)技術(shù)水平逐步發(fā)展的形勢(shì)之下，衡器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。電子衡器已經(jīng)成為了主流產(chǎn)品，已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)與民用生活之中十分關(guān)鍵的產(chǎn)品之一，但雖然是電子衡器，精準(zhǔn)性與快速性也成為了很難同步的技術(shù)指標(biāo)。所以，全動(dòng)態(tài)電子衡器的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)也在不斷的研究之中，電子動(dòng)態(tài)軌道衡計(jì)量系統(tǒng)和神華黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司管控技術(shù)平臺(tái)的高效融合已經(jīng)逐步的發(fā)展無(wú)人值守的自動(dòng)化作業(yè)，這已經(jīng)逐步的發(fā)展成為該領(lǐng)域之內(nèi)的領(lǐng)先者。

1 衡器的發(fā)展史

從古至今，稱(chēng)重技術(shù)的作用十分關(guān)鍵，在全世界范圍之內(nèi)最早的計(jì)量器具可以追溯到中東的埃及，在我們國(guó)家也有幾千年的歷史，在黃帝“設(shè)五量”之中，權(quán)衡則是其中之首。

在古代稱(chēng)重計(jì)量的過(guò)程之中，這是影響十分繁瑣的體力勞動(dòng)，在商品貿(mào)易逐步發(fā)展的形勢(shì)之下，人們也發(fā)明了架盤(pán)天平。到了17世紀(jì)則發(fā)明了不等臂臺(tái)秤，尤其是運(yùn)用了1678年胡克定律之后，則發(fā)明了彈簧秤，雖精確度較差，但因?yàn)樽x數(shù)的便利性，目前也在運(yùn)用之中。

發(fā)展至近代，在新材料發(fā)展發(fā)明與貿(mào)易和工業(yè)發(fā)展的形勢(shì)之下，急需要實(shí)施快速計(jì)量。1921年在世界范圍之內(nèi)首次出現(xiàn)了傾斜杠桿秤，再到20世紀(jì)50年代，相對(duì)簡(jiǎn)便化電子裝置的計(jì)量器具已經(jīng)逐步的進(jìn)入到人們的視野之中，我們國(guó)家的電子衡器發(fā)展則是在20世紀(jì)70年代因?yàn)殡娮钁?yīng)變片式而在稱(chēng)重傳感器技術(shù)之上的得到了突破而起到了質(zhì)的飛躍。各類(lèi)電子衡器也慢慢出現(xiàn)，且得到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)的大范圍運(yùn)用。像是轉(zhuǎn)向架計(jì)量、運(yùn)輸行業(yè)的軸計(jì)量、輕紡工業(yè)的打包計(jì)量、鋼水包澆注件的稱(chēng)重廠以及冶金工業(yè)的物料配備稱(chēng)重等。由此可見(jiàn)，電子秤技術(shù)在社會(huì)之中的作用不可忽視，也逐步的受到了人們的重視。

再到20世紀(jì)末，處在信息技術(shù)革命之中，這很好的促進(jìn)了電子秤的進(jìn)一步發(fā)展，自動(dòng)計(jì)量的快速性與精準(zhǔn)性也愈發(fā)受到人們的重視，其勢(shì)必會(huì)成為主流趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的大范圍運(yùn)用促使該類(lèi)動(dòng)態(tài)計(jì)量方式成為了企業(yè)管理過(guò)程之中尤為關(guān)鍵的步驟，其可以很好的協(xié)助企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)組織與產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)的活動(dòng)，在這種形勢(shì)之下，也出現(xiàn)了將自動(dòng)計(jì)量、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)自動(dòng)打印、自動(dòng)上傳作用融合在于一體的無(wú)人值守工作模式。

在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度逐步提升的背景之下，生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于動(dòng)態(tài)電子衡的標(biāo)準(zhǔn)也得到了顯著提升，不但要提升其在線測(cè)量的速率，還得要提升精度標(biāo)準(zhǔn)。所以，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（ΙPC）控制的動(dòng)態(tài)電子衡器的開(kāi)發(fā)也十分關(guān)鍵。由于運(yùn)用工業(yè)控制計(jì)算而引入到數(shù)字濾波技術(shù)，可以運(yùn)用各類(lèi)繁雜的數(shù)字模型的計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而將其中動(dòng)態(tài)干擾因素予以排除，最終輸送出來(lái)最為精準(zhǔn)化的質(zhì)量數(shù)據(jù)信息。運(yùn)用人工智能技術(shù)的方式來(lái)在線調(diào)整系統(tǒng)數(shù)據(jù)，其不但可以加大動(dòng)態(tài)電氣衡器的運(yùn)用范圍，且其中諸多硬件均可以運(yùn)用軟件來(lái)予以替代，這樣一來(lái)不僅使得硬件電路予以簡(jiǎn)化，還促使后期的維保工作更加方便。無(wú)人值守計(jì)量站則是在形勢(shì)之上來(lái)依照企業(yè)ERP系統(tǒng)與先進(jìn)化的鐵路車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)在該領(lǐng)域之中始終占有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

動(dòng)態(tài)軌道衡主要可以分成三類(lèi)，分別是控制系統(tǒng)、稱(chēng)重系統(tǒng)以及結(jié)語(yǔ)兩者間的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，現(xiàn)今在我們國(guó)家測(cè)力和稱(chēng)重技術(shù)領(lǐng)域之中，動(dòng)態(tài)軌道衡技術(shù)已經(jīng)趨于成熟化，控制系統(tǒng)的微機(jī)技術(shù)也慢慢得到健全，人們也在稱(chēng)重系統(tǒng)的技術(shù)開(kāi)發(fā)與研究之上慢慢的重視起來(lái)。

2 動(dòng)態(tài)軌道衡稱(chēng)重誤差的分析

動(dòng)態(tài)電子軌道衡的關(guān)鍵就在于判別車(chē)型之上，實(shí)質(zhì)上就是在通過(guò)計(jì)量站的時(shí)候動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)如何將車(chē)頭、車(chē)皮和其中每一節(jié)車(chē)皮所對(duì)應(yīng)的前后兩組轉(zhuǎn)向架判斷出來(lái)，最終將該節(jié)車(chē)的重量判斷出來(lái)。判斷車(chē)型的稱(chēng)重系統(tǒng)，目前判斷車(chē)型的方式主要有兩類(lèi)，分別是用軟件判別與硬件判別，在這之中前者是運(yùn)用讀取列車(chē)經(jīng)過(guò)計(jì)量段的之后稱(chēng)重傳感器所輸出的波形文件，再利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行編制的一類(lèi)方式；后者則是運(yùn)用在計(jì)量段之內(nèi)利用接近開(kāi)關(guān)計(jì)算機(jī)來(lái)讀取接近開(kāi)關(guān)的情況，從而判斷出來(lái)是不是合理的計(jì)量。

通常情況之下，運(yùn)用軟件評(píng)判或者是硬件評(píng)判都可以達(dá)到滿意的成效。但是針對(duì)列車(chē)稱(chēng)重問(wèn)題，由于現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境復(fù)雜，硬件評(píng)判的關(guān)鍵部件臨近開(kāi)關(guān)的維保較難，因此運(yùn)用軟件來(lái)進(jìn)行濾波，也就是選擇運(yùn)用軟件車(chē)型判別方式。選擇車(chē)型評(píng)判的方式主要是分析數(shù)學(xué)模型來(lái)找到最為適宜的方式。在選擇數(shù)學(xué)模型的時(shí)候，主要是運(yùn)用辨識(shí)理論、濾波理論和振動(dòng)理論等力學(xué)和數(shù)學(xué)的方式理論來(lái)分析并選擇出來(lái)。在選擇與確定數(shù)學(xué)模型的時(shí)候，首先要了解稱(chēng)重傳感器在受到動(dòng)態(tài)變力作者用的時(shí)候輸出的確波形，隨即在頻域與時(shí)域之中，對(duì)照分析實(shí)際波形的頻域圖與時(shí)域圖，從而得到兩者之間的區(qū)別，最終再運(yùn)用數(shù)學(xué)的方式來(lái)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。

2.1 衡體機(jī)械部分調(diào)整，變化所產(chǎn)生的誤差

對(duì)于衡體機(jī)械部分中所發(fā)生的誤差展開(kāi)分析，其重要參考的是制造中常用的設(shè)計(jì)方案、加工方式、原料選取、加裝檢修和衡體內(nèi)部所爆發(fā)的盈利變化情況。在每一次檢定調(diào)試工作完成之后，誤差實(shí)則是一個(gè)定值，所以該誤差針對(duì)承重結(jié)果來(lái)進(jìn)行分析，隨即可以選擇應(yīng)用相應(yīng)的稱(chēng)重軟件來(lái)予以糾正。動(dòng)態(tài)軌道衡中的衡體，實(shí)則就是在具體進(jìn)行測(cè)量時(shí)候所承載被測(cè)物主要體現(xiàn)，且在動(dòng)態(tài)稱(chēng)重測(cè)量車(chē)輛運(yùn)行的過(guò)程之中。

相應(yīng)的就會(huì)導(dǎo)致涵蓋衡體內(nèi)應(yīng)力之內(nèi)的諸多因素是變幻多端的，例如其之中的間隙、引軌爬行、鋼軌磨損、穩(wěn)固狀態(tài)、各部距離等，像是這些因素的變化不僅會(huì)影響到定值發(fā)生變化，且還會(huì)改變衡體的彈力系數(shù)，這些均可應(yīng)用軟件來(lái)展開(kāi)手動(dòng)變更零點(diǎn)振蕩，這亦便是我們一般所說(shuō)的“調(diào)零”，適當(dāng)?shù)挠跈z衡時(shí)，要把動(dòng)態(tài)軌道衡的非線性因素考量進(jìn)來(lái)，軟件系統(tǒng)參照的是各個(gè)噸位實(shí)施“斜率調(diào)整”，然而因?yàn)閺椓ο禂?shù)發(fā)生變化而出現(xiàn)誤差，最終引發(fā)測(cè)量誤差情況的發(fā)生。

2.2 電氣部分所引起的誤差

動(dòng)態(tài)軌道衡設(shè)備電氣之所以會(huì)出現(xiàn)誤差，主要是因?yàn)楣ぷ鲏勖?、工作質(zhì)量、重力傳感器、電磁干擾以及稱(chēng)重軟件系統(tǒng)等等。在這之中，軟件性能優(yōu)劣十分關(guān)鍵，如今動(dòng)態(tài)軌道衡所出現(xiàn)的判別車(chē)型問(wèn)題，其主要因素便是軟件性能少。因?yàn)閯?dòng)態(tài)軌道衡的工作環(huán)境通常均是處于電化區(qū)段之內(nèi)，改由牽引電流因而產(chǎn)生的磁場(chǎng)和其它強(qiáng)磁感染因素均會(huì)造成稱(chēng)重系統(tǒng)損壞，進(jìn)而使傳感器-計(jì)算機(jī)正門(mén)棟的信號(hào)波形爆發(fā)波動(dòng)、信號(hào)阻礙的頻譜變闊，虛假使軟件系統(tǒng)的抗干擾性變差，適當(dāng)?shù)母蓴_信號(hào)旋即便會(huì)沖擊到判車(chē)，不僅會(huì)發(fā)生“丟車(chē)”情況，而且也會(huì)爆發(fā)測(cè)重波形的錯(cuò)誤取值，最后造成測(cè)量結(jié)果絕不精確。不僅是如此，虛假使選取的重力傳感器的線性范圍不錯(cuò)，那么工作質(zhì)量于使用期限內(nèi)不會(huì)有較大的誤差，然而長(zhǎng)此以往，由于高頻率使用傳感器，就會(huì)導(dǎo)致測(cè)試出現(xiàn)誤差。

2.3 空車(chē)自重所引起的誤差

根據(jù)目前的實(shí)際操作情況來(lái)展開(kāi)分析，因此車(chē)輛所承受的重量重要便是車(chē)輛總重減去車(chē)輛自身重量，不過(guò)車(chē)輛自身重量亦根據(jù)的車(chē)輛于投產(chǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)來(lái)當(dāng)作參照依據(jù)，所以，于車(chē)輛重量和標(biāo)記的軸重有差別時(shí)，旋即便會(huì)組成一個(gè)和動(dòng)態(tài)軌道衡測(cè)試精度有關(guān)的現(xiàn)象。

2.4 機(jī)車(chē)在過(guò)衡時(shí)變速運(yùn)行所產(chǎn)生的誤差

動(dòng)態(tài)軌道衡，實(shí)質(zhì)技術(shù)應(yīng)用剪力傳感器和重力傳感器透過(guò)過(guò)衡車(chē)輛建構(gòu)因而成的垂直壓力與切力轉(zhuǎn)變因而來(lái)的電信號(hào)，適當(dāng)?shù)囊啾銟?gòu)建了測(cè)重的一個(gè)系統(tǒng)，垂直壓力和橫向切力的大小均會(huì)影響到最終的測(cè)量結(jié)果。假設(shè)在一個(gè)相對(duì)理想化的狀態(tài)之下，機(jī)車(chē)牽引車(chē)輛勻速行駛在一個(gè)平直的動(dòng)態(tài)軌道衡之上，動(dòng)態(tài)軌道衡僅僅只是承受來(lái)自于車(chē)輛的重力，相應(yīng)的就可以進(jìn)行精準(zhǔn)化的測(cè)量。然而在具體運(yùn)用的過(guò)程之中，軌道衡衡體部分在保持垂直與水平的狀態(tài)之下可以實(shí)現(xiàn)，其音軌和其他部分想要長(zhǎng)時(shí)間的保持在平穩(wěn)的狀態(tài)。所以，在機(jī)車(chē)于過(guò)衡作業(yè)中加力牽引或是應(yīng)用剎車(chē)的時(shí)候，對(duì)軌道衡而言，會(huì)直接性的導(dǎo)致一個(gè)掃往切力和垂直分力，分力的大小重要受車(chē)輛長(zhǎng)度、軌道坡度、車(chē)輛重量、牽引力和制動(dòng)力等等。虛假使該分力作用的時(shí)間絕不短，旋即可應(yīng)用電氣濾波或是軟件程度來(lái)克服，虛假使作用時(shí)間這么短，便會(huì)直接性的影響到最終的測(cè)量結(jié)果。

3 動(dòng)態(tài)軌道衡稱(chēng)重過(guò)程的自動(dòng)控制

動(dòng)態(tài)軌道衡稱(chēng)重過(guò)程自動(dòng)控制的主要職責(zé)就在于逐步的分解過(guò)衡的列車(chē)，依次識(shí)別出來(lái)煤車(chē)、機(jī)車(chē)以及被稱(chēng)車(chē)輛，從而將每一個(gè)被稱(chēng)車(chē)輛重量和行車(chē)速度計(jì)算出來(lái)。并通過(guò)模擬量判別的方式來(lái)分析臺(tái)面荷載信號(hào)的變化階段實(shí)施稱(chēng)重控制。在控制的階段之中主要涵蓋：首先是可以精準(zhǔn)的找到其中每一個(gè)變載階躍，依據(jù)車(chē)輛理想化的過(guò)衡狀態(tài)，針對(duì)車(chē)輛識(shí)別與列車(chē)行進(jìn)狀態(tài)；其次則是要實(shí)施有效的稱(chēng)重?cái)?shù)值的采樣，將被稱(chēng)車(chē)輛的重量計(jì)算出來(lái)。雙臺(tái)面動(dòng)態(tài)軌道衡車(chē)輛判別方式主要運(yùn)用的是“凸”形方式，并找到過(guò)衡列車(chē)的每一個(gè)轉(zhuǎn)向架，兩個(gè)轉(zhuǎn)向架構(gòu)建而成一輛四軸車(chē)，從而也就實(shí)現(xiàn)了判斷一個(gè)車(chē)輛的工作。機(jī)車(chē)的判別方式基本類(lèi)似，同時(shí)也是依據(jù)機(jī)車(chē)的過(guò)衡特征來(lái)實(shí)現(xiàn)判斷。

動(dòng)態(tài)軌道衡運(yùn)用的是限速稱(chēng)重。行車(chē)速度通常合理控制在3～ 11Km/h之間，行車(chē)速度大于11Km/h就得要實(shí)施超速報(bào)警，在3Km/h之下則要實(shí)施低速報(bào)警。在稱(chēng)重的階段之中要進(jìn)行行車(chē)速度的計(jì)算，并將其當(dāng)做是稱(chēng)重參數(shù)。行車(chē)速度是被稱(chēng)車(chē)輛的一個(gè)軸通過(guò)臺(tái)面的速度，本衡所運(yùn)用的是被稱(chēng)車(chē)輛第3軸，那么假設(shè)被稱(chēng)車(chē)輛是勻速經(jīng)過(guò)臺(tái)面的。第3軸經(jīng)過(guò)臺(tái)面的距離是臺(tái)面的長(zhǎng)度，本衡是2.5m，經(jīng)過(guò)臺(tái)面所運(yùn)用的時(shí)間可以運(yùn)用第3軸經(jīng)過(guò)臺(tái)面的采集次數(shù)和采樣頻率實(shí)施相應(yīng)的計(jì)算，采樣次數(shù)的測(cè)量運(yùn)用的波形判斷來(lái)獲取的。

雙臺(tái)面整車(chē)計(jì)量，實(shí)質(zhì)上就是被稱(chēng)車(chē)輛的前后轉(zhuǎn)向架一同放置在稱(chēng)重臺(tái)面之上的時(shí)候，左右稱(chēng)重臺(tái)面?zhèn)鞲衅魉鶄鬏敵鰜?lái)的信號(hào)段是有效的稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)段，其中的每一個(gè)數(shù)據(jù)值來(lái)為一轉(zhuǎn)向架的臺(tái)面振動(dòng)幅、車(chē)輛振動(dòng)振幅以及穩(wěn)態(tài)值(靜態(tài)重量)等等的A/D轉(zhuǎn)換碼值疊加值。

4 提高稱(chēng)重精度的方法

4.1 強(qiáng)化稱(chēng)重過(guò)程

在沒(méi)有火車(chē)經(jīng)過(guò)的時(shí)候，整個(gè)衡器處在一個(gè)等待計(jì)量的狀態(tài)。在一列火車(chē)行駛而來(lái)的時(shí)候，由于計(jì)算機(jī)判斷主要是從左邊還是右邊而來(lái)，且在彩色屏幕之上顯得的是“從右往左”或者是“從左往右”，另外也正在從“等待計(jì)量”情況轉(zhuǎn)換成為“正在計(jì)量”情況。相應(yīng)的傳感器輸出和節(jié)重之間成正比的輸出信號(hào)，在通過(guò)前置放大濾波之后，因?yàn)槠帘坞娎|輸送到機(jī)房實(shí)施再方法與濾波，那么經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)針對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的采集、循環(huán)、儲(chǔ)存進(jìn)行控制，進(jìn)行整車(chē)或者是轉(zhuǎn)向架進(jìn)行跟蹤采樣進(jìn)行自動(dòng)化，轉(zhuǎn)換，實(shí)施車(chē)速快慢變換，隨即可以隨時(shí)調(diào)整車(chē)重系數(shù)與動(dòng)態(tài)變量，確保計(jì)量檢測(cè)的有效性。

4.2 采用消除長(zhǎng)期累積誤差的方法

動(dòng)態(tài)軌道衡在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)用的過(guò)程之中會(huì)出現(xiàn)累積性誤差，主要是因?yàn)閭鞲衅鏖L(zhǎng)時(shí)間受力而出現(xiàn)變化。在這種形勢(shì)之下，在軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，設(shè)置了專(zhuān)門(mén)的補(bǔ)償流程，來(lái)及時(shí)的補(bǔ)償長(zhǎng)時(shí)間所出現(xiàn)的累積誤差。在運(yùn)用軌道衡一段時(shí)間之后，用戶可以隨時(shí)予以調(diào)整，來(lái)在最大限度之上來(lái)保障軌道衡測(cè)量精準(zhǔn)性。

4.3 提高引路軌性能

在機(jī)械系統(tǒng)環(huán)節(jié)，主要運(yùn)用的加大引路軌性能等的方式，可以減小列車(chē)自身的振動(dòng)幅度，最終從根本之上來(lái)降低測(cè)量所出現(xiàn)的誤差。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，目前，在工業(yè)生產(chǎn)與商業(yè)貿(mào)易逐步發(fā)展的形勢(shì)之下，人們對(duì)于動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)的需求也在變大。動(dòng)態(tài)稱(chēng)重主要是在車(chē)輛行駛階段之中自動(dòng)車(chē)輛的總重或部分重量實(shí)施稱(chēng)重與計(jì)算的環(huán)節(jié)，和靜態(tài)稱(chēng)重對(duì)比分析得知，動(dòng)態(tài)稱(chēng)重不但速度快、時(shí)間短，且可以實(shí)現(xiàn)整車(chē)不摘鉤的進(jìn)行連續(xù)性車(chē)中，并不會(huì)硬性到正?；慕煌āＨ欢鴦?dòng)態(tài)稱(chēng)重也會(huì)有缺點(diǎn)，由于車(chē)輛在行駛的階段之中實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重，就勢(shì)必會(huì)受到車(chē)輛振動(dòng)、路面不平、環(huán)境因素的而引發(fā)的干擾信號(hào)，這嚴(yán)重的影響到了動(dòng)態(tài)稱(chēng)重精確性。由此可見(jiàn)，本文的研究也就顯得十分的有意義。