[實用新型]列車舒適度和平穩(wěn)性檢測儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120523194.5
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN202362157U
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林建輝;劉璐;馮艷波;劉曉靜;王迎科;易彩
• 申請（專利權(quán)）人: 林建輝
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所 32211
• 代理人: 路接洲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及車輛的運行動力測驗，尤其是一種列車舒適度和平穩(wěn)性檢測儀。

背景技術(shù)

國內(nèi)高校和科研院所在舒適度和平穩(wěn)性測試儀的研制方面取得了突出的成績。西南交通大學(xué)從虛擬儀器、單片機、DSP處理器和基于軟核的SOPC處理器的角度，對測試儀進行了研究；北方交通大學(xué)以ARM處理器為平臺，通過嵌入式Linux操作系統(tǒng)，對測試儀進行了探討；鐵道科學(xué)研究院的三維加速度及平穩(wěn)性指標儀，采用DSP技術(shù)實時計算平穩(wěn)性指標，通過內(nèi)置計數(shù)器及GPS提供準確速度信息；另外，武漢理工大學(xué)、浙江理工大學(xué)等高校也對此進行了深入的研究。通過國內(nèi)的研究可以發(fā)現(xiàn)，早期的舒適度與平穩(wěn)性測試儀多以虛擬儀器技術(shù)為核心，以個人計算機為載體，可以滿足數(shù)據(jù)分析與處理的要求，但靈活性不足，體積稍顯龐大。隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，以DSP處理器和ARM處理器為核心的解決方案開始出現(xiàn)，DSP處理器以其強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，可以做到數(shù)據(jù)的實時處理，但在人機接口和控制方面略顯不足，而ARM處理器則與之相反，人機接口豐富而數(shù)據(jù)處理能力不足。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是：提供一種能夠準確測量并實時顯示列車的舒適度和平穩(wěn)性。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種列車舒適度和平穩(wěn)性檢測儀，包括工控機主板，所述的工控機主板上設(shè)置有USB接口以及LCD接口，工控機主板通過以太網(wǎng)接口與計算機相連接；所述的工控機主板的輸入端連接有高速模擬量輸入卡，輸出端通過LCD接口連接液晶套件；所述的高速模擬量輸入卡的輸入信號由與之連接的2階有源濾波器提供，所述的2階有源濾波器的輸入端連接加速度傳感器。所述的加速度傳感器包括列車車體垂、橫、縱三個方向上的加速度傳感器。正常情況下列車車體各個方向的振動加速度值都小于1g，而且特性頻率一般都在10Hz以內(nèi)，因此檢測儀采用ZW9609A-2型號的IC應(yīng)變3向加速度傳感器，其頻響范圍為DC-2500Hz，測量范圍為2g，輸出電壓信號為0～5V。

本實用新型所述的高速模擬量輸入卡完全遵守PC/104總線規(guī)范，具有16路單端輸入通道，因此能夠?qū)?路模擬信號同時進行采集，并通過PC/104總線接口傳送到主板中。內(nèi)置一個5級可調(diào)的可編程增益放大器(PGA)，每個通道可以獨立設(shè)置增益，輸入量程從10V到采樣速率可均勻分配給使能的通道，還可設(shè)置分頻系數(shù)以降低采樣速率。PCM-8208BS為16位卡，共有4個只讀寄存器和4個只寫寄存器，內(nèi)置1K深度的FIFO，可使能滿中斷、半滿中斷、空中斷。所有輸入端口都具備過壓保護功能。具備耐壓2500VDC的隔離保護。

本實用新型所述的檢測儀的檢測方法，包括以下步驟：

1)通過計算列車車體在一段時間內(nèi)垂、橫、縱3個方向振動加速度的加權(quán)有效值的綜合值，得到列車車體綜合乘坐舒適度指標值和等級；

2)將測得的加速度按頻率分組，計算每個頻率段中不同加速度的平穩(wěn)性指標值，然后對各個頻率段的平穩(wěn)性指標值進行加權(quán)處理，得到列車的橫向、垂向平穩(wěn)性指標值和等級；

3)利用設(shè)計的圖形用戶界面，實時顯示三向加速度曲線及數(shù)值、舒適度和平穩(wěn)性的指標值及等級；

4)把檢測儀采集到的原始振動加速度信號傳輸給計算機進行檢驗計算，將計算結(jié)果和檢測儀的檢測結(jié)果進行對比分析，驗證檢測儀的準確性。

所述的檢測儀的平穩(wěn)性指標和等級的刷新頻率是0.5Hz、舒適度指標和等級的刷新頻率是0.2Hz、三向加速度值的刷新頻率是1.9531Hz、三向加速度曲線的刷新頻率是7.8125Hz。

在檢測過程中，傳感器檢測列車車體垂、橫、縱3個方向的振動加速度，通過PCM-8208BS高速模擬量輸入卡傳入EPC-8000I-L工控機主板進行計算和分析，得到列車車體的實時舒適度與平穩(wěn)性指標值，并根據(jù)UIC513《鐵路車輛內(nèi)旅客振動舒適性評價準則》和GB5595-85《鐵道車輛動力學(xué)性能評定和實驗鑒定規(guī)范》進行等級判斷，最后將加速度的實時曲線及數(shù)值、舒適度和平穩(wěn)性的指標值及等級實時地輸出到液晶屏上。另外，測試儀還具有原始數(shù)據(jù)和實時運算結(jié)果的保存、與計算機通訊等功能。

本實用新型的有益效果是：本實用新型所述的硬件采用基于EPC-8000系列工控機主板的嵌入式SoC智能平臺，利用其資源豐富、接口齊全、功耗低、可靠性高的特點省去了一大部分的硬件設(shè)計；軟件采用Linux操作系統(tǒng)，在保證實時性的同時，加強了人機界面的設(shè)計，使得測試儀不僅能夠?qū)崟r地準確測量并顯示列車的舒適度和平穩(wěn)性，而且還具有豐富的人機界面、高穩(wěn)定性、方便使用等特點。