專利名稱：用于軌道線路線形維護(hù)的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，特別涉及一種用于軌道線路線形維護(hù)的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
軌道交通因其用地少、運(yùn)能大、速度快、噪音少以及能耗低等優(yōu)點(diǎn)取得很快的發(fā)展，但是在機(jī)車運(yùn)行和線路建設(shè)中，軌道將不可避免地產(chǎn)生不平順。軌道不平順是指軌道幾何形狀及其空間位置的偏差，主要包括軌道方向、高低、水平等不平順。軌道不平順不僅會影響車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性和舒適度，還會對行車速度產(chǎn)生很大的影響，甚至還可能對設(shè)備造成損壞。研究軌道的不平順，加強(qiáng)軌道的線形維護(hù)，是線路管理及維護(hù)的核心。測量軌道的不平順的一種有效的方法就是在車輛上安裝一些傳感器(如加速度傳感器)對水平及豎直方向的不平順進(jìn)行檢測。國內(nèi)外對軌道不平順的檢測方法都取得了一定的進(jìn)展，但因?yàn)橛糜跈z測的各種傳感器信號較為復(fù)雜，信號中往往既有需要調(diào)理放大的模擬信號，又有便于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臄?shù)字信號(如RS485信號)，且對各種傳感器信號采集的精度、高速同步性以及采集系統(tǒng)的便攜性等要求高，目前仍沒有一個(gè)很有效的用于軌道車輛線路線形維護(hù)的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠集多路傳感器及供電、數(shù)模轉(zhuǎn)換、信號調(diào)理、信號同步采集及軟件控制功能于一體。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種集多路傳感器及供電、數(shù)模轉(zhuǎn)換、信號調(diào)理、信號同步采集及軟件控制于一體的基于PXI總線的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其能夠同步采集多路傳感器的模擬及數(shù)字信號，用于不平順檢測及軌道線路線形維護(hù)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種用于軌道線路線形維護(hù)的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其與車輛上多路傳感器連接，接收、處理并同步采集其各自輸出的數(shù)字量或模擬量的傳感器信號；所述多路傳感器，包含間隙傳感器、加速度傳感器、速度傳感器以及定位傳感器；與之對應(yīng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包含若干數(shù)模轉(zhuǎn)換卡，其對應(yīng)接收多路間隙傳感器輸出的各路氣隙信號，和多路速度傳感器輸出的各路速度信號，并對該些數(shù)字量的信號進(jìn)行解碼及數(shù)模轉(zhuǎn)換；信號調(diào)理卡，其與所述加速度傳感器連接，對其輸出的模擬量的加速度信號進(jìn)行調(diào)理放大；還與所述定位傳感器連接，對其輸出的數(shù)字量的定位信號進(jìn)行解碼；若干數(shù)據(jù)采集板卡，其分別與所述若干數(shù)模轉(zhuǎn)換卡及所述信號調(diào)理卡連接，對其分別處理后的信號進(jìn)行同步采集。所述采集系統(tǒng)中還包含為所述數(shù)模轉(zhuǎn)換卡、信號調(diào)理卡、數(shù)據(jù)采集板卡，提供基于 PXI總線的硬件平臺，其進(jìn)一步包含有進(jìn)行并行執(zhí)行控制的PXI控制器。所述間隙傳感器及速度傳感器輸出的均為RS-485信號；[0013]每個(gè)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換卡進(jìn)一步包含依次連接的以下部件485轉(zhuǎn)換器，其對應(yīng)接收所述RS-485的傳感器信號，并將該些485差分信號轉(zhuǎn)換為 TTL電平；可編程邏輯器件，其對所述485轉(zhuǎn)換器輸出的信號進(jìn)行RS-485解碼，并提供該數(shù)模轉(zhuǎn)換卡的狀態(tài)指示；數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，其對所述可編程邏輯器件輸出的信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，發(fā)送相應(yīng)的模擬量至后續(xù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板卡。所述信號調(diào)理卡的其中一路信號通道，對模擬量的所述加速度信號進(jìn)行濾波放大；所述信號調(diào)理卡的其中另一路信號通道，還進(jìn)一步包含485轉(zhuǎn)換器，其對所述定位傳感器輸出的RS-485的定位標(biāo)志板信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換；可編程邏輯器件，其對所述485轉(zhuǎn)換器輸出的信號做識別及展寬后，發(fā)送至后續(xù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板卡。所述PXI硬件平臺還設(shè)置有PXI機(jī)箱、電源及輸入輸出設(shè)備；所述輸入輸出設(shè)備包含一體化設(shè)置的顯示器及鍵盤。所述采集系統(tǒng)的所有硬件設(shè)備，放置在車載的機(jī)柜中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型是基于PXI總線的便攜式車載系統(tǒng)，其在車輛行駛時(shí)，接收車輛上間隙傳感器、加速度傳感器、速度傳感器以及定位傳感器給出的多路傳感器信號其中，氣隙信號及速度信號進(jìn)入對應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換卡，進(jìn)行RS-485解碼以及模擬量轉(zhuǎn)化；加速度信號進(jìn)入信號調(diào)理卡進(jìn)行信號濾波放大；定位信號進(jìn)入信號調(diào)理卡進(jìn)行RS-485解碼。然后，上述經(jīng)處理的所有信號一起進(jìn)入對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板卡進(jìn)行各路信號的同步采集。本實(shí)用新型解決了軌道車輛上多路不同傳感器信號的解碼、數(shù)模轉(zhuǎn)換、調(diào)理放大以及同步采集，具有精度高、集成度高以及穩(wěn)定可靠的有益效果，為多路不同的傳感器信號的數(shù)據(jù)采集的可靠實(shí)施提供了保障，同時(shí)為軌道梁的線形維護(hù)提供了有效的數(shù)據(jù)支持。

圖1是本實(shí)用新型所述車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理圖；圖2是本實(shí)用新型所述車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中數(shù)模轉(zhuǎn)換卡的功能模塊圖；圖3是本實(shí)用新型所述車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中信號調(diào)理卡的功能模塊圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。如圖1所示，本實(shí)用新型所述用于軌道線路線形維護(hù)的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在車輛行駛時(shí)，接收車輛上間隙傳感器、加速度傳感器、速度傳感器以及定位傳感器給出的多路傳感器信號其中，輸入的各路氣隙信號與其中一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換卡10相連，經(jīng)RS-485解碼與數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸入至其中一個(gè)數(shù)據(jù)采集板卡30 ；輸入的各路速度信號與另一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換卡 10相連，經(jīng)RS-485解碼與數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸入至另一個(gè)數(shù)據(jù)采集板卡30 ；輸入的各路加速度信號及定位信號與信號調(diào)理卡20相連，經(jīng)過信號調(diào)理的各路信號再輸入至第三個(gè)數(shù)據(jù)采集板卡30 ；由所述數(shù)據(jù)采集板卡30進(jìn)行上述各路信號的同步采集。所述數(shù)模轉(zhuǎn)換卡10，信號調(diào)理卡20、數(shù)據(jù)采集板卡30都是基于PXI總線，所以該采集系統(tǒng)中還提供了一個(gè)PXI控制器40。具體的，配合參見圖1、圖2所示，圖2是所述數(shù)模轉(zhuǎn)換卡10的功能模塊圖。上述多路傳感器中，間隙傳感器及速度傳感器輸出的均為RS-485信號；該些RS-485的傳感器信號進(jìn)入對應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換卡10之后，先各自經(jīng)過一個(gè)485轉(zhuǎn)換器11，將485差分信號轉(zhuǎn)換為 TTL電平；再將經(jīng)轉(zhuǎn)換后的信號輸入至CPLD可編程邏輯器件12，以實(shí)現(xiàn)RS-485解碼；然后將讀取后的η路信號以串行形式發(fā)送至η片DA數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片13，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出相應(yīng)的模擬量供數(shù)據(jù)采集板卡30采集；同時(shí)通過CPLD可編程邏輯器件12作出狀態(tài)指示。本實(shí)施例中，485轉(zhuǎn)換器11采用htersil公司的ISL8;3485芯片。CPLD可編程邏輯器件12采用EPMl270芯片，EPMl270是ALTERA公司推出的MAXII可編程邏輯器件。DA數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片13采用AD公司的DAC8512芯片，DAC8512有內(nèi)置參考電壓源，使用單一的+5V 電源供電，3線式串行輸入接口，是電壓輸出型的12位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。配合參見圖1、圖3所示，圖3是所述信號調(diào)理卡20的功能模塊圖。上述多路傳感器中，多路加速度傳感器輸出的均為模擬信號；信號調(diào)理卡20對輸入的該些加速度信號進(jìn)行濾波放大。上述多路傳感器中，定位傳感器輸出RS-485的定位標(biāo)志板信號，則先輸入該信號調(diào)理卡20的485轉(zhuǎn)換器21做電平轉(zhuǎn)換，然后再輸入至CPLD可編程邏輯器件22做信號識別及展寬；最終將調(diào)理后的信號輸出至對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板卡30。本實(shí)施例中，信號調(diào)理卡20采用NI公司的SCC-LP系列的SCC-LP04雙通道低通濾波器模塊。485轉(zhuǎn)換器21采用htersil公司的ISL8;3485芯片。CPLD可編程邏輯器件 22，也采用EPM1270芯片，EPMl270是ALTERA公司推出的MAXII可編程邏輯器件。另外，本實(shí)施例中，進(jìn)行信號同步采集的所述數(shù)據(jù)采集板卡30，采用OT公司的 PXI-4472B數(shù)據(jù)采集板卡，其具有8通道M位振動(dòng)優(yōu)化的動(dòng)態(tài)信號采集模塊。本實(shí)用新型中通過一個(gè)PXI硬件平臺，設(shè)置的PXI機(jī)箱、PXI控制器、電源及一體化顯示器與鍵盤等，為上述各個(gè)板卡提供了基于PXI總線的平臺。所述PXI控制器，采用NI 公司的NI PXI-8106 PXI控制器，其擁有基于2. 16 GHz Intel Core 2 Duo T7400雙核處理器，能提供并行執(zhí)行能力從而以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確可靠的測量。所述采集系統(tǒng)的上述所有硬件設(shè)備都安放于一便攜式車載機(jī)柜中。對所述采集系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)控制的采集軟件，是基于LABVIEW開發(fā)的。綜上所述，本實(shí)用新型所述車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是基于PXI總線的便攜式車載系統(tǒng)，其在車輛行駛時(shí)，接收車輛上間隙傳感器、加速度傳感器、速度傳感器以及定位傳感器給出的多路傳感器信號其中，氣隙信號及速度信號進(jìn)入對應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換卡10，進(jìn)行 RS-485解碼以及模擬量轉(zhuǎn)化；加速度信號進(jìn)入信號調(diào)理卡20進(jìn)行信號濾波放大；定位信號進(jìn)入信號調(diào)理卡20進(jìn)行RS-485解碼。然后，上述經(jīng)處理的所有信號一起進(jìn)入對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板卡30進(jìn)行各路信號的同步采集。本實(shí)用新型解決了軌道車輛上多路不同傳感器信號的解碼、數(shù)模轉(zhuǎn)換、調(diào)理放大以及同步采集，具有精度高、集成度高以及穩(wěn)定可靠的有益效果，為多路不同的傳感器信號的數(shù)據(jù)采集的可靠實(shí)施提供了保障，同時(shí)為軌道梁的線形維護(hù)提供了有效的數(shù)據(jù)支持。[0037] 盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種用于軌道線路線形維護(hù)的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與車輛上多路傳感器連接，接收、處理并同步采集其各自輸出的數(shù)字量或模擬量的傳感器信號；所述多路傳感器，包含間隙傳感器、加速度傳感器、速度傳感器以及定位傳感器； 與之對應(yīng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包含若干數(shù)模轉(zhuǎn)換卡(10)，其對應(yīng)接收多路間隙傳感器輸出的各路氣隙信號，和多路速度傳感器輸出的各路速度信號，并對該些數(shù)字量的信號進(jìn)行解碼及數(shù)模轉(zhuǎn)換；信號調(diào)理卡(20)，其與所述加速度傳感器連接，對其輸出的模擬量的加速度信號進(jìn)行調(diào)理放大；還與所述定位傳感器連接，對其輸出的數(shù)字量的定位信號進(jìn)行解碼；若干數(shù)據(jù)采集板卡(30)，其分別與所述若干數(shù)模轉(zhuǎn)換卡(10)及所述信號調(diào)理卡(20) 連接，對其分別處理后的信號進(jìn)行同步采集。
2.如權(quán)利要求1所述車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述采集系統(tǒng)中還包含為所述數(shù)模轉(zhuǎn)換卡(10)、信號調(diào)理卡(20)、數(shù)據(jù)采集板卡 (30)，提供基于PXI總線的硬件平臺，其進(jìn)一步包含有進(jìn)行并行執(zhí)行控制的PXI控制器 (40)。
3.如權(quán)利要求2所述車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于， 所述間隙傳感器及速度傳感器輸出的均為RS-485信號； 每個(gè)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換卡(10)進(jìn)一步包含依次連接的以下部件485轉(zhuǎn)換器(11)，其對應(yīng)接收所述RS-485的傳感器信號，并將該些485差分信號轉(zhuǎn)換為TTL電平；可編程邏輯器件(12)，其對所述485轉(zhuǎn)換器(11)輸出的信號進(jìn)行RS-485解碼，并提供該數(shù)模轉(zhuǎn)換卡(10)的狀態(tài)指示；數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片(13)，其對所述可編程邏輯器件(12)輸出的信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，發(fā)送相應(yīng)的模擬量至后續(xù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板卡(30 )。
4.如權(quán)利要求3所述車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述信號調(diào)理卡(20)的其中一路信號通道，對模擬量的所述加速度信號進(jìn)行濾波放大；所述信號調(diào)理卡(20)的其中另一路信號通道，還進(jìn)一步包含485轉(zhuǎn)換器(21)，其對所述定位傳感器輸出的RS-485的定位標(biāo)志板信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換；可編程邏輯器件(22)，其對所述485轉(zhuǎn)換器(21)輸出的信號做識別及展寬后，發(fā)送至后續(xù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板卡(30 )。
5.如權(quán)利要求2或4所述車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述PXI硬件平臺還設(shè)置有PXI機(jī)箱、電源及輸入輸出設(shè)備；所述輸入輸出設(shè)備包含一體化設(shè)置的顯示器及鍵盤。
6.如權(quán)利要求5所述車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于， 所述采集系統(tǒng)的所有硬件設(shè)備，放置在車載的機(jī)柜中。
專利摘要一種用于軌道線路線形維護(hù)的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由對應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換卡接收氣隙信號及速度信號進(jìn)行RS-485解碼以及模擬量轉(zhuǎn)化；由信號調(diào)理卡對接收的加速度信號進(jìn)行信號濾波放大，并對定位信號進(jìn)行RS-485解碼；經(jīng)處理的所有信號一起進(jìn)入對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集板卡進(jìn)行同步采集。本實(shí)用新型是集多路傳感器及供電、數(shù)模轉(zhuǎn)換、信號調(diào)理、信號同步采集及軟件控制于一體的基于PXI總線的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有精度高、集成度高以及穩(wěn)定可靠的有益效果，為多路不同的傳感器信號的數(shù)據(jù)采集的可靠實(shí)施提供了保障，同時(shí)為軌道梁的線形維護(hù)提供了有效的數(shù)據(jù)支持。
文檔編號G01D21/02GK202166434SQ20112022508
公開日2012年3月14日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者葉豐, 張弛, 成廣偉, 李文沛, 王志軍, 袁亦竑, 趙亞軍, 邵俊昌, 陳定祥 申請人:上海磁浮交通發(fā)展有限公司, 上海磁浮交通工程技術(shù)研究中心