专利名称：用于轨道线路线形维护的车载数据采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车载数据采集系统，特别涉及一种用于轨道线路线形维护的车载数据采集系统。
背景技术：
轨道交通因其用地少、运能大、速度快、噪音少以及能耗低等优点取得很快的发展，但是在机车运行和线路建设中，轨道将不可避免地产生不平顺。轨道不平顺是指轨道几何形状及其空间位置的偏差，主要包括轨道方向、高低、水平等不平顺。轨道不平顺不仅会影响车辆运行的稳定性和舒适度，还会对行车速度产生很大的影响，甚至还可能对设备造成损坏。研究轨道的不平顺，加强轨道的线形维护，是线路管理及维护的核心。测量轨道的不平顺的一种有效的方法就是在车辆上安装一些传感器(如加速度传感器)对水平及竖直方向的不平顺进行检测。国内外对轨道不平顺的检测方法都取得了一定的进展，但因为用于检测的各种传感器信号较为复杂，信号中往往既有需要调理放大的模拟信号，又有便于远距离传输的数字信号(如RS485信号)，且对各种传感器信号采集的精度、高速同步性以及采集系统的便携性等要求高，目前仍没有一个很有效的用于轨道车辆线路线形维护的车载数据采集系统，能够集多路传感器及供电、数模转换、信号调理、信号同步采集及软件控制功能于一体。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种集多路传感器及供电、数模转换、信号调理、信号同步采集及软件控制于一体的基于PXI总线的车载数据采集系统，其能够同步采集多路传感器的模拟及数字信号，用于不平顺检测及轨道线路线形维护。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种用于轨道线路线形维护的车载数据采集系统，其与车辆上多路传感器连接，接收、处理并同步采集其各自输出的数字量或模拟量的传感器信号；所述多路传感器，包含间隙传感器、加速度传感器、速度传感器以及定位传感器；与之对应，所述数据采集系统，包含若干数模转换卡，其对应接收多路间隙传感器输出的各路气隙信号，和多路速度传感器输出的各路速度信号，并对该些数字量的信号进行解码及数模转换；信号调理卡，其与所述加速度传感器连接，对其输出的模拟量的加速度信号进行调理放大；还与所述定位传感器连接，对其输出的数字量的定位信号进行解码；若干数据采集板卡，其分别与所述若干数模转换卡及所述信号调理卡连接，对其分别处理后的信号进行同步采集。所述采集系统中还包含为所述数模转换卡、信号调理卡、数据采集板卡，提供基于 PXI总线的硬件平台，其进一步包含有进行并行执行控制的PXI控制器。所述间隙传感器及速度传感器输出的均为RS-485信号；[0013]每个所述数模转换卡进一步包含依次连接的以下部件485转换器，其对应接收所述RS-485的传感器信号，并将该些485差分信号转换为 TTL电平；可编程逻辑器件，其对所述485转换器输出的信号进行RS-485解码，并提供该数模转换卡的状态指示；数模转换芯片，其对所述可编程逻辑器件输出的信号进行数模转换后，发送相应的模拟量至后续对应的数据采集板卡。所述信号调理卡的其中一路信号通道，对模拟量的所述加速度信号进行滤波放大；所述信号调理卡的其中另一路信号通道，还进一步包含485转换器，其对所述定位传感器输出的RS-485的定位标志板信号进行电平转换；可编程逻辑器件，其对所述485转换器输出的信号做识别及展宽后，发送至后续对应的数据采集板卡。所述PXI硬件平台还设置有PXI机箱、电源及输入输出设备；所述输入输出设备包含一体化设置的显示器及键盘。所述采集系统的所有硬件设备，放置在车载的机柜中。与现有技术相比，本实用新型所述车载数据采集系统，其优点在于本实用新型是基于PXI总线的便携式车载系统，其在车辆行驶时，接收车辆上间隙传感器、加速度传感器、速度传感器以及定位传感器给出的多路传感器信号其中，气隙信号及速度信号进入对应的数模转换卡，进行RS-485解码以及模拟量转化；加速度信号进入信号调理卡进行信号滤波放大；定位信号进入信号调理卡进行RS-485解码。然后，上述经处理的所有信号一起进入对应的数据采集板卡进行各路信号的同步采集。本实用新型解决了轨道车辆上多路不同传感器信号的解码、数模转换、调理放大以及同步采集，具有精度高、集成度高以及稳定可靠的有益效果，为多路不同的传感器信号的数据采集的可靠实施提供了保障，同时为轨道梁的线形维护提供了有效的数据支持。
图1是本实用新型所述车载数据采集系统的原理图；图2是本实用新型所述车载数据采集系统中数模转换卡的功能�？橥迹煌�3是本实用新型所述车载数据采集系统中信号调理卡的功能�？橥肌�
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式
。如图1所示，本实用新型所述用于轨道线路线形维护的车载数据采集系统，在车辆行驶时，接收车辆上间隙传感器、加速度传感器、速度传感器以及定位传感器给出的多路传感器信号其中，输入的各路气隙信号与其中一个数模转换卡10相连，经RS-485解码与数模转换后输入至其中一个数据采集板卡30 ；输入的各路速度信号与另一个数模转换卡 10相连，经RS-485解码与数模转换后输入至另一个数据采集板卡30 ；输入的各路加速度信号及定位信号与信号调理卡20相连，经过信号调理的各路信号再输入至第三个数据采集板卡30 ；由所述数据采集板卡30进行上述各路信号的同步采集。所述数模转换卡10，信号调理卡20、数据采集板卡30都是基于PXI总线，所以该采集系统中还提供了一个PXI控制器40。具体的，配合参见图1、图2所示，图2是所述数模转换卡10的功能模块图。上述多路传感器中，间隙传感器及速度传感器输出的均为RS-485信号；该些RS-485的传感器信号进入对应的数模转换卡10之后，先各自经过一个485转换器11，将485差分信号转换为 TTL电平；再将经转换后的信号输入至CPLD可编程逻辑器件12，以实现RS-485解码；然后将读取后的η路信号以串行形式发送至η片DA数模转换芯片13，进行数模转换后输出相应的模拟量供数据采集板卡30采集；同时通过CPLD可编程逻辑器件12作出状态指示。本实施例中，485转换器11采用htersil公司的ISL8;3485芯片。CPLD可编程逻辑器件12采用EPMl270芯片，EPMl270是ALTERA公司推出的MAXII可编程逻辑器件。DA数模转换芯片13采用AD公司的DAC8512芯片，DAC8512有内置参考电压源，使用单一的+5V 电源供电，3线式串行输入接口，是电压输出型的12位数模转换芯片。配合参见图1、图3所示，图3是所述信号调理卡20的功能�？橥肌Ｉ鲜龆嗦反衅髦校嗦芳铀俣却衅魇涑龅木Ｄ庑藕牛恍藕诺骼砜�20对输入的该些加速度信号进行滤波放大。上述多路传感器中，定位传感器输出RS-485的定位标志板信号，则先输入该信号调理卡20的485转换器21做电平转换，然后再输入至CPLD可编程逻辑器件22做信号识别及展宽；最终将调理后的信号输出至对应的数据采集板卡30。本实施例中，信号调理卡20采用NI公司的SCC-LP系列的SCC-LP04双通道低通滤波器�？�。485转换器21采用htersil公司的ISL8;3485芯片。CPLD可编程逻辑器件 22，也采用EPM1270芯片，EPMl270是ALTERA公司推出的MAXII可编程逻辑器件。另外，本实施例中，进行信号同步采集的所述数据采集板卡30，采用OT公司的 PXI-4472B数据采集板卡，其具有8通道M位振动优化的动态信号采集模块。本实用新型中通过一个PXI硬件平台，设置的PXI机箱、PXI控制器、电源及一体化显示器与键盘等，为上述各个板卡提供了基于PXI总线的平台。所述PXI控制器，采用NI 公司的NI PXI-8106 PXI控制器，其拥有基于2. 16 GHz Intel Core 2 Duo T7400双核处理器，能提供并行执行能力从而以实现准确可靠的测量。所述采集系统的上述所有硬件设备都安放于一便携式车载机柜中。对所述采集系统进行系统控制的采集软件，是基于LABVIEW开发的。综上所述，本实用新型所述车载数据采集系统，是基于PXI总线的便携式车载系统，其在车辆行驶时，接收车辆上间隙传感器、加速度传感器、速度传感器以及定位传感器给出的多路传感器信号其中，气隙信号及速度信号进入对应的数模转换卡10，进行 RS-485解码以及模拟量转化；加速度信号进入信号调理卡20进行信号滤波放大；定位信号进入信号调理卡20进行RS-485解码。然后，上述经处理的所有信号一起进入对应的数据采集板卡30进行各路信号的同步采集。本实用新型解决了轨道车辆上多路不同传感器信号的解码、数模转换、调理放大以及同步采集，具有精度高、集成度高以及稳定可靠的有益效果，为多路不同的传感器信号的数据采集的可靠实施提供了保障，同时为轨道梁的线形维护提供了有效的数据支持。[0037] 尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求1.一种用于轨道线路线形维护的车载数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统与车辆上多路传感器连接，接收、处理并同步采集其各自输出的数字量或模拟量的传感器信号；所述多路传感器，包含间隙传感器、加速度传感器、速度传感器以及定位传感器； 与之对应，所述数据采集系统，包含若干数模转换卡(10)，其对应接收多路间隙传感器输出的各路气隙信号，和多路速度传感器输出的各路速度信号，并对该些数字量的信号进行解码及数模转换；信号调理卡(20)，其与所述加速度传感器连接，对其输出的模拟量的加速度信号进行调理放大；还与所述定位传感器连接，对其输出的数字量的定位信号进行解码；若干数据采集板卡(30)，其分别与所述若干数模转换卡(10)及所述信号调理卡(20) 连接，对其分别处理后的信号进行同步采集。
2.如权利要求1所述车载数据采集系统，其特征在于，所述采集系统中还包含为所述数模转换卡(10)、信号调理卡(20)、数据采集板卡 (30)，提供基于PXI总线的硬件平台，其进一步包含有进行并行执行控制的PXI控制器 (40)。
3.如权利要求2所述车载数据采集系统，其特征在于， 所述间隙传感器及速度传感器输出的均为RS-485信号； 每个所述数模转换卡(10)进一步包含依次连接的以下部件485转换器(11)，其对应接收所述RS-485的传感器信号，并将该些485差分信号转换为TTL电平；可编程逻辑器件(12)，其对所述485转换器(11)输出的信号进行RS-485解码，并提供该数模转换卡(10)的状态指示；数模转换芯片(13)，其对所述可编程逻辑器件(12)输出的信号进行数模转换后，发送相应的模拟量至后续对应的数据采集板卡(30 )。
4.如权利要求3所述车载数据采集系统，其特征在于，所述信号调理卡(20)的其中一路信号通道，对模拟量的所述加速度信号进行滤波放大；所述信号调理卡(20)的其中另一路信号通道，还进一步包含485转换器(21)，其对所述定位传感器输出的RS-485的定位标志板信号进行电平转换；可编程逻辑器件(22)，其对所述485转换器(21)输出的信号做识别及展宽后，发送至后续对应的数据采集板卡(30 )。
5.如权利要求2或4所述车载数据采集系统，其特征在于，所述PXI硬件平台还设置有PXI机箱、电源及输入输出设备；所述输入输出设备包含一体化设置的显示器及键盘。
6.如权利要求5所述车载数据采集系统，其特征在于， 所述采集系统的所有硬件设备，放置在车载的机柜中。
专利摘要一种用于轨道线路线形维护的车载数据采集系统，由对应的数模转换卡接收气隙信号及速度信号进行RS-485解码以及模拟量转化；由信号调理卡对接收的加速度信号进行信号滤波放大，并对定位信号进行RS-485解码；经处理的所有信号一起进入对应的数据采集板卡进行同步采集。本实用新型是集多路传感器及供电、数模转换、信号调理、信号同步采集及软件控制于一体的基于PXI总线的车载数据采集系统，具有精度高、集成度高以及稳定可靠的有益效果，为多路不同的传感器信号的数据采集的可靠实施提供了保障，同时为轨道梁的线形维护提供了有效的数据支持。
文档编号G01D21/02GK202166434SQ20112022508
公开日2012年3月14日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者叶丰, 张弛, 成广伟, 李文沛, 王志军, 袁亦竑, 赵亚军, 邵俊昌, 陈定祥 申请人:上海磁浮交通发展有限公司, 上海磁浮交通工程技术研究中心
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