基于DSP的高速列車測(cè)振儀

0 引 言
列車的振動(dòng)性能，包括舒適性、平穩(wěn)性的檢測(cè)與*價(jià)是新型列車研究、檢驗(yàn)過(guò)程中的一項(xiàng)重要工作。隨著我國(guó)鐵路新型高速列車研究、研制及實(shí)驗(yàn)運(yùn)行工作的大面積展開，十分需要一種方便、快捷的便攜式列車振動(dòng)測(cè)試儀。

　　國(guó)內(nèi)有多家單位開展了研制工作，例如，北京化工大學(xué)開發(fā)的基于DSP的便攜式測(cè)振儀，河北工業(yè)大學(xué)研制的便攜式車輛振動(dòng)測(cè)試分析系統(tǒng)，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的便攜式測(cè)振儀等。這些專用儀器對(duì)常規(guī)速度列車的振動(dòng)檢測(cè)是比較有效的，信號(hào)控制與數(shù)據(jù)采集也比較方便。但這些設(shè)計(jì)多采用有線傳輸方式，對(duì)于高速列車，檢測(cè)人員在密閉的車箱內(nèi)，而振動(dòng)檢測(cè)包括車體下方的轉(zhuǎn)向架、軸箱多處測(cè)點(diǎn)，車下到車上的電纜布線就成了很大的問(wèn)題。而且，對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的高速列車，檢測(cè)布線因?yàn)闀?huì)嚴(yán)重影響車體的氣密性，所以幾乎是不可能的，即便可以也是非常不便的。

　　北方交通大學(xué)機(jī)電學(xué)院研制的無(wú)線便攜式列車測(cè)振儀，雖采用了無(wú)線傳輸，但記錄的數(shù)據(jù)通過(guò)最終IC卡下載至地面PC，由地面分析軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

　　因此針對(duì)高速列車振動(dòng)性能檢測(cè)的特點(diǎn)及要求，有必要將測(cè)振系統(tǒng)分為車內(nèi)接收端+車下數(shù)據(jù)采集器兩部分，二者之間采用無(wú)線連接，解決布線難的問(wèn)題。本文對(duì)測(cè)振儀關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，研制了以DSP、藍(lán)牙、GPS為基礎(chǔ)的便攜式列車測(cè)振儀，介紹了在高速列車線路實(shí)驗(yàn)中的試用情況。

　　1 系統(tǒng)方案

　　按照GB 5599-85，列車測(cè)振儀主要測(cè)試參數(shù)是車體、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、軸箱的振動(dòng)加速度以及車體和構(gòu)架之間、構(gòu)架和軸箱間的相對(duì)位移。

　　列車測(cè)振儀分為傳感器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收存儲(chǔ)4部分，該系統(tǒng)一方面是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，它可以可通過(guò)藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)與PC／PDA的無(wú)線連接，進(jìn)行信號(hào)的采集、處理、顯示提供了與PC之間進(jìn)行有線數(shù)據(jù)通信的接口，在沒(méi)有藍(lán)牙設(shè)備的情況下，也可以把系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)送到微機(jī)進(jìn)行二次處理，既實(shí)現(xiàn)硬件冗余性設(shè)計(jì)，又方便了系統(tǒng)調(diào)試。檢測(cè)參數(shù)振動(dòng)加速度位移軸箱轉(zhuǎn)向架構(gòu)架車體二系一系通道。

　　此外系統(tǒng)還采用了GPS手持定位儀(如圖1)，獲取*價(jià)列車振動(dòng)性能必需的運(yùn)行速度信號(hào)。

　　為確保列車測(cè)振儀能正常穩(wěn)定的工作以下問(wèn)題必須解決：

　　(1)不能犧牲數(shù)據(jù)采集的精度來(lái)?yè)Q取便攜性；

　　(2)數(shù)采盒在車底只能采用電池供電，因此系統(tǒng)功耗必須低；

　　(3)系統(tǒng)要能適應(yīng)復(fù)雜的實(shí)地檢測(cè)環(huán)境；

　　(4)為確保數(shù)據(jù)有效傳輸，無(wú)線傳輸必須有強(qiáng)抗干擾能力；

　　(5)無(wú)線傳輸速率要滿足系統(tǒng)基本要求。