CN115979402B - 无梁式不断轨自动轨道衡计量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及称重计量技术领域，提出了无梁式不断轨自动轨道衡计量系统，包括枕桥式轨道衡称重传感器、主控单元、压力检测电路和峰值检测电路，枕桥式轨道衡称重传感器设置在铁道两侧钢轨的下方，用于检测单个列车车轮重量，压力检测电路的输入端连接枕桥式轨道衡称重传感器的输出端，压力检测电路的输出端连接主控单元，峰值检测电路的输入端连接压力检测电路的输出端，峰值检测电路的输出端连接主控单元。通过上述技术方案，解决了现有技术中无梁式不断轨自动轨道衡计量精度低的问题。

Description

无梁式不断轨自动轨道衡计量系统

技术领域

本发明涉及称重计量技术领域，具体的，涉及无梁式不断轨自动轨道衡计量系统。

背景技术

无梁式不断轨自动轨道衡是一种对载重列车进行动态称量的计量设备，它可对行进中的载重列车不停车、不摘钩快速连续的进行动态称量。现有的无梁式不断轨轨道衡产品主要是由剪力传感器、轨垫式称重传感器、钢轨、土建基础、称重仪表、称重软件组成。其工作原理在钢轨下方和钢轨轨腰处分别安装剪力传感器和轨垫式称重传感器实现重量的测量。其剪力传感器安装在钢轨轨腰处，主要是测量钢轨不断开的剪切力。轨垫式称重传感器安装在钢轨下面，主要从测量火车的重量信号，把两种信号进行合成就形成了具有重量的矩形信号。从而计算出每个火车车轮和火车转向架的重量。在把车轮重量和转向架重量按照火车的组合要求，计算出每一节火车的重量。

其中，剪力传感器主要是安装在钢轨轨腰处，需要对钢轨进行打孔安装，安装此种传感器会破坏钢轨原有结构，可能会对钢轨造成无法避免的损伤。另外剪力传感器测量的是钢轨的应力变形，其测量的精度都不是很高，这对轨道衡的称重带来不少的误差。另外剪力传感器安装在铁路钢轨的轨腰处和钢轨的安装方式是紧配合，当铁路钢轨受到温度的影响会有热胀冷缩，从而反应到剪力传感器，也对其测量造成较大误差。

发明内容

本发明提出无梁式不断轨自动轨道衡计量系统，解决了现有技术中无梁式不断轨自动轨道衡计量精度低的问题。

本发明的技术方案如下：

无梁式不断轨自动轨道衡计量系统，包括枕桥式轨道衡称重传感器、主控单元、压力检测电路和峰值检测电路，所述枕桥式轨道衡称重传感器设置在铁道两侧钢轨的下方，用于检测单个列车车轮重量，所述压力检测电路的输入端连接所述枕桥式轨道衡称重传感器的输出端，所述压力检测电路的输出端连接所述主控单元，所述峰值检测电路的输入端连接所述压力检测电路的输出端，所述峰值检测电路的输出端连接所述主控单元，

所述峰值检测电路包括电阻R26、运放U10、电阻R27、电阻R28、电阻R29、运放U11、二极管D3、运放U12、电阻R30、电阻R31、运放U13、电阻R32、电阻R33、电阻R34、运放U14、电阻R35、电阻R36和电阻R37，

所述运放U10的同相输入端通过所述电阻R26连接所述压力检测电路的输出端，所述运放U10的输出端连接所述运放U10的反相输入端，所述运放U10的输出端通过所述电阻R27连接所述运放U11的同相输入端，所述运放U11的反相输入端通过所述电阻R29接地，所述运放U11的输出端通过所述电阻R28连接所述运放U11的反相输入端，所述运放U11的输出端连接所述二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极连接所述运放U12的同相输入端，所述运放U12的输出端连接所述运放U12的反相输入端，所述运放U12的输出端连接所述主控单元，

所述运放U12的输出端通过所述电阻R30连接所述运放U13的同相输入端，所述运放U13的同相输入端通过所述电阻R31接地，所述运放U13的反相输入端通过所述电阻R35连接所述运放U10的输出端，所述运放U13的输出端通过所述电阻R32连接所述运放U13的反相输入端，所述运放U13的输出端通过所述电阻R33连接所述运放U14的反相输入端，所述运放U14的同相输入端通过所述电阻R34接地，所述运放U14的输出端通过所述电阻R36连接所述运放U14的反相输入端，所述运放U14的输出端通过所述电阻R37连接所述运放U11的同相输入端。

进一步，本发明中所述压力检测电路包括电阻R11、电容C3、电阻R12、电阻R13、电容C4、运放U5、电阻R24、电容C6、电阻R23、电容C5、运放U6、电阻R25、电阻R16、电阻R20、电阻R21、运放U9和电阻R17，

所述电阻R11的第一端连接所述枕桥式轨道衡称重传感器的第一输出端，所述电阻R11的第二端通过所述电容C3连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的同相输入端通过所述电阻R12接地，所述运放U5的输出端通过所述电阻R13连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端通过所述电容C4连接所述电阻R11的第二端，所述运放U5的输出端连接所述电阻R16的第一端，所述电阻R16的第二端连接所述运放U9的反相输入端，

所述电阻R24的第一端连接所述枕桥式轨道衡称重传感器的第二输出端，所述电阻R24的第二端通过所述电容C6连接所述运放U6的反相输入端，所述运放U6的同相输入端通过所述电阻R25接地，所述运放U6的输出端通过所述电阻R23连接所述运放U6的反相输入端，所述运放U6的输出端通过所述电容C5连接所述电阻R24的第二端，所述运放U6的输出端连接所述电阻R20的第一端，所述电阻R20的第二端连接所述运放U9的同相输入端，所述运放U9的同相输入端通过所述电阻R21接地，所述运放U9的输出端通过所述电阻R17连接所述运放U9的反相输入端，所述运放U9的输出端连接所述主控单元。

进一步，本发明中所述压力检测电路还包括电阻R14、运放U7、电阻R15、电阻R18、电阻R19、运放U8和电阻R22，所述电阻R14的第一端连接所述运放U5的输出端，所述电阻R14的第二端连接所述运放U7的同相输入端，所述运放U7的反相输入端通过所述电阻R18连接所述运放U8的反相输入端，所述运放U7的输出端通过所述电阻R15连接所述运放U7的反相输入端，所述运放U7的输出端连接所述电阻R16的第一端，

所述电阻R22的第一端连接所述运放U6的输出端，所述电阻R22的第二端连接所述运放U8的同相输入端，所述运放U8的输出端通过所述电阻R19连接所述运放U8的反相输入端，所述运放U8的输出端连接所述电阻R20的第一端。

进一步，本发明中所述压力检测电路还包括电容C8、电阻R38、电容C9、电容C10、电阻R39、运放U15、电阻R30、电阻R41和电阻R42，所述电容C8的第一端连接所述运放U9的输出端，所述电容C8的第二端通过所述电阻R38连接所述电容C10的第一端，所述电容C9的第一端连接所述电容C10的第一端，所述电容C9的第二端接地，所述运放U15的同相输入端通过所述电阻R39接地，所述运放U15的输出端通过所述电阻R40连接所述运放U15的反相输入端，所述运放U15的输出端通过所述电阻R42连接所述电容C10的第一端，所述运放U15的输出端连接所述主控单元。

进一步，本发明中所述压力检测电路还包括调零放大电路，所述调零放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、运放U1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、运放U2、电阻R8、电阻R9、运放U3、电容C1、电阻R10和采样保持器U4，所述运放U1的反相输入端通过所述电阻R1连接所述运放U15的输出端，所述运放U1的同相输入端通过所述电阻R3接地，所述运放U1的输出端通过所述电阻R4连接所述运放U1的反相输入端，所述运放U1的输出端通过所述电阻R5连接所述运放U2的反相输入端，所述运放U2的同相输入端通过所述电阻R6接地，所述运放U2的输出端通过所述电阻R7连接所述运放U2的反相输入端，所述运放U2的输出端连接所述主控单元，

所述运放U2的输出端通过所述电阻R8连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的同相输入端通过所述电阻R9接地，所述运放U3的输出端通过所述电容C1连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端通过所述电阻R10连接所述采样保持器U4的输入端，所述采样保持器U4的控制端连接所述主控单元，所述采样保持器U4的输出端通过所述电阻R2连接所述运放U1的反相输入端。

进一步，本发明中所述调零放大电路还包括电阻R46、非门U18、非门U19、电阻R45、电容C12、电阻R43、与非门U16、电容C11、电阻R44、和非门U17，所述电阻R46的第一端连接所述主控单元，所述电阻R46的第二端连接所述非门U18的输入端，所述非门U18的输出端连接所述非门U19的输入端，所述非门U19的输出端通过所述电阻R45连接所述非门U18的输入端，所述非门U18的输出端通过所述电容C12连接所述与非门U16的第一输入端，所述与非门U16的第一输入端通过所述电阻R43连接5V电源，所述与非门U16的输出端通过所述电容C11连接所述非门U17的输入端，所述非门U17的输入端通过所述电阻R44接地，所述非门U17的输出端连接所述与非门U16的第一输入端，所述非门U17的输出端连接所述采样保持器U4的控制端。

本发明的工作原理及有益效果为：

本发明中，通过在铁道两侧钢轨的下方设置枕桥式轨道衡称重传感器，计量单个车轮的重量，并将单个车轮的重量信号转变为电信号，经压力检测电路放大处理后送至主控单元。通常一节列车装配有8个车轮，将8个车轮经过枕桥式轨道衡称重传感器时所检测的瞬时重量累计，即可得到单节车厢的重量，然后将每节车厢的重量相加，即可得到整个列车的重量。单个车轮瞬时重量的计算公式为：W(t)=qv；其中，q(kg/m)为单个车轮的负荷值，由枕桥式轨道衡称重传感器检测得到，v(m/s)为列车的行驶速度。每个车轮经过枕桥式轨道衡称重传感器时，枕桥式轨道衡称重传感器都将会产生一个峰值，峰值检测电路用于检测枕桥式轨道衡称重传感器所产生的峰值，通过检测两次峰值的间隔时间即可得到前后两个车轮经过轨道衡称重传感器的时间差，并根据前后两个车轮经过轨道衡称重传感器的时间差和前后两个车轮之间的距离计算列车的行驶速度。

具体的，峰值检测电路的工作原理为：运放U10的同相输入端用于接收压力检测电路输出放大后的车轮重量信号，运放U10构成跟随器，提高整个电路的输入阻抗，以保证压力检测电路输出的电信号能量不受影响。将运放U10输出的信号经运放U11放大后输出，二极管D3、电容C7和运放U12构成峰值检波电路，用来检测每节车厢的车轮经过枕桥式轨道衡称重传感器时所产生的峰值信号。最后将采集到的峰值信号送至主控单元。运放U13和运放U14构成反馈电路。其中，运放U13构成了差动放大电路（减法放大器），用于将运放U10输出的信号车轮重量信号与经峰值检测后的信号相减得到其差值，经运放U14构成的反相放大电路后，得到与差值大小相等、方向相反的补偿信号，该补偿信号与运放U10输出的信号车轮重量信号一起叠加在运放U11的同相输入端，以补偿二极管D3的漏电对测量峰值的损耗。本发明提高了峰值的检测精度，进而提高了车轮累计重量的精度。

本发明中，通过峰值检测电路实现列车行驶速度的检测，省去了专门用来测速的测速传感器，节约了成本；同时，本发明借鉴了皮带秤的称重原理，还省掉了剪力传感器，解决了剪力称重传感器安装在钢轨轨腰处破坏钢轨的原有强度，给铁路运输造成安全隐患。另外原有的无梁式轨道衡根据连挂的长度限制无法把轨道衡的称量去做的很长，取消剪力传感器无梁式自动轨道衡因为提取重量的算法发生改变，为了提高检测的精准度，可以对计量的区域设置多个枕桥式轨道衡称重传感器，最后取所有枕桥式轨道衡称重传感器计量数据的平均值作为最终的计量结果，从而提高自动轨道衡的称量精度。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明中峰值检测电路的电路图；

图2为本发明中枕桥式轨道衡称重传感器的安装示意图；

图3为本发明中压力检测电路的电路图；

图4为本发明中滤波电路的电路图；

图5为本发明中调零放大电路的电路图；

图6为本发明中电平转换电路的电路图。

图中：1、枕桥式轨道衡称重传感器，2、钢轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

实施例1

如图1-图2所示，本实施例提出了无梁式不断轨自动轨道衡计量系统，包括枕桥式轨道衡称重传感器、主控单元、压力检测电路和峰值检测电路，枕桥式轨道衡称重传感器设置在铁道两侧钢轨的下方，用于检测单个列车车轮重量，压力检测电路的输入端连接枕桥式轨道衡称重传感器的输出端，压力检测电路的输出端连接主控单元，峰值检测电路的输入端连接压力检测电路的输出端，峰值检测电路的输出端连接主控单元，峰值检测电路包括电阻R26、运放U10、电阻R27、电阻R28、电阻R29、运放U11、二极管D3、运放U12、电阻R30、电阻R31、运放U13、电阻R32、电阻R33、电阻R34、运放U14、电阻R35、电阻R36和电阻R37，运放U10的同相输入端通过电阻R26连接压力检测电路的输出端，运放U10的输出端连接运放U10的反相输入端，运放U10的输出端通过电阻R27连接运放U11的同相输入端，运放U11的反相输入端通过电阻R29接地，运放U11的输出端通过电阻R28连接运放U11的反相输入端，运放U11的输出端连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接运放U12的同相输入端，运放U12的输出端连接运放U12的反相输入端，运放U12的输出端连接主控单元，运放U12的输出端通过电阻R30连接运放U13的同相输入端，运放U13的同相输入端通过电阻R31接地，运放U13的反相输入端通过电阻R35连接运放U10的输出端，运放U13的输出端通过电阻R32连接运放U13的反相输入端，运放U13的输出端通过电阻R33连接运放U14的反相输入端，运放U14的同相输入端通过电阻R34接地，运放U14的输出端通过电阻R36连接运放U14的反相输入端，运放U14的输出端通过电阻R37连接运放U11的同相输入端。

传统的无梁式不断轨轨道衡工作原理是在钢轨下方和钢轨轨腰处分别安装剪力传感器和轨垫式称重传感器实现重量的测量，其剪力传感器安装在钢轨轨腰处，主要是测量钢轨不断开的剪切力，轨垫式称重传感器安装在钢轨下面，主要从测量火车的重量信号，把两种信号进行合成就形成了具有重量的矩形信号，从而计算出每个火车车轮和火车转向架的重量。再把车轮重量和转向架重量按照火车的组合要求，计算出每一节火车的重量。由于剪力传感器主要是安装在钢轨轨腰处，需要对钢轨进行打孔安装，安装此种传感器会破坏钢轨原有结构，可能会对钢轨造成无法避免的损伤。另外剪力传感器测量的是钢轨的应力变形，其测量的精度都不是很高，这对轨道衡的称重带来不少的误差。

因此，本实施例中去掉剪力传感器，在铁道两侧的钢轨的下方设置枕桥式轨道衡称重传感器，枕桥式轨道衡称重传感器用于计量单个车轮的重量，并将列车单个车轮的重量信号转变为电信号，经压力检测电路放大处理后送至主控单元。这时由于去掉了剪力传感器，因此无法检测到列车在行驶的过程中压过钢轨时，钢轨不断开的剪切力。这时枕桥式轨道衡称重传感器只能计量处于静止状态下的列车重量，为了解决该问题，本实施例通过枕桥式轨道衡称重传感器的累计重量来计量列车的重量。通常一节列车装配有8个车轮（每侧4个车轮），列车在行驶的过程中，钢轨下设置的枕桥式轨道衡称重传感器会检测到4个车轮经过时的重量，将8个车轮经过枕桥式轨道衡称重传感器时所检测的重量累计，即可得到单节车厢的重量，然后将每节车厢的重量相加，即可得到整个列车的重量。

一段时间t内的车轮累计重量的计算公式为：W(t)=qv；

其中，q(kg/m)为单个车轮的负荷值；v(m/s)为列车的行驶速度，t为一节车厢的第一个车轮经过传感器的时刻，与最后一个车轮经过传感器的时刻之间的差值。

需要说明的是，理论上只需在铁道两侧的钢轨下方分别设置一个枕桥式轨道衡称重传感器，即可实现单个车轮重量的计算，本实施例在铁道两侧的钢轨下方分别设置6个枕桥式轨道衡称重传感器，如图2所示，6个枕桥式轨道衡称重传感器检测结果的平均值作为单个车轮重量的数值，进一步提高了车轮称重的准确性。

当每节车厢的车轮经过枕桥式轨道衡称重传感器时，枕桥式轨道衡称重传感器都将会产生一个峰值，峰值检测电路用于检测枕桥式轨道衡称重传感器所产生的峰值，通过判断两个车轮之间峰值的时间即可得出列车的行驶速度。

具体的，峰值检测电路的工作原理为：运放U10的同相输入端用于接收压力检测电路输出放大后的车轮重量信号，运放U10构成跟随器，其作用是提高整个电路的输入阻抗，以保证压力检测电路输出的电信号能量不受影响。将运放U10输出的信号经运放U11放大后输出，二极管D3、电容C7和运放U12构成峰值检波电路，用来检测每节车厢的车轮经过枕桥式轨道衡称重传感器时所产生的峰值信号。最后将采集到的峰值信号送至主控单元。

在实际应用中，峰值检波电路会存在一些缺陷，如：二极管D3随着外界温度的变化，二极管D3两端电位差变化而产生不稳定的泄漏电流，使输入运放U10的峰值与运发U12输出的峰值电压有偏差。为了克服上述缺陷，加入反馈电路，反馈电路由运放U13和运放U14构成。其中，运放U13构成了差动放大电路（减法放大器），用于将运放U10输出的信号车轮重量信号与经峰值检测后的信号相减得到其差值，经运放U14构成的反相放大电路后，得到与差值大小相等、方向相反的补偿信号，该补偿信号与运放U10输出的信号车轮重量信号一起叠加在运放U11的同相输入端，以补偿二极管D3的漏电对测量峰值的损耗。本发明提高了峰值的检测精度，进而提高了车轮累计重量的精度。

本实施例中，通过峰值检测电路实现列车行驶速度的检测，省去了专门用来测速的测速传感器，节约了成本；同时，本实施例中还去掉了剪力传感器，解决了剪力称重传感器安装在钢轨轨腰处破坏钢轨的原有强度，给铁路运输造成安全隐患，另外原有的无梁式轨道衡根据连挂的长度限制无法把轨道衡的称量去做的很长，取消剪力传感器无梁式自动轨道衡因为提取重量的算法发生改变，为了提高检测的精准度，可以对计量的区域设置多个枕桥式轨道衡称重传感器，最后取所有枕桥式轨道衡称重传感器检测数据的平均值作为检测结果，从而提高自动轨道衡的称量精度。

如图3所示，本实施例中压力检测电路包括电阻R11、电容C3、电阻R12、电阻R13、电容C4、电阻R24、电容C6、电阻R23、电容C5、运放U6、电阻R25、电阻R16、电阻R20、电阻R21、运放U9和电阻R17，电阻R11的第一端连接枕桥式轨道衡称重传感器的第一输出端，电阻R11的第二端通过电容C3连接运放U5的反相输入端，运放U5的同相输入端通过电阻R12接地，运放U5的输出端通过电阻R13连接运放U5的反相输入端，运放U5的输出端通过电容C4连接电阻R11的第二端，运放U5的输出端连接电阻R16的第一端，电阻R16的第二端连接运放U9的反相输入端，电阻R24的第一端连接枕桥式轨道衡称重传感器的第二输出端，电阻R24的第二端通过电容C6连接运放U6的反相输入端，运放U6的同相输入端通过电阻R25接地，运放U6的输出端通过电阻R23连接运放U6的反相输入端，运放U6的输出端通过电容C5连接电阻R24的第二端，运放U6的输出端连接电阻R20的第一端，电阻R20的第二端连接运放U9的同相输入端，运放U9的同相输入端通过电阻R21接地，运放U9的输出端通过电阻R17连接运放U9的反相输入端，运放U9的输出端连接主控单元。

本实施例中，由于枕桥式轨道衡称重传感器输出的电信号比较微弱，需要对其进行放大，以便主控单元处理，压力检测电路用于放大枕桥式轨道衡称重传感器输出的电信号。

具体的，压力检测电路的工作原理为：为了将枕桥式轨道衡称重传感器输出的电信号有效的传输至主控单元，枕桥式轨道衡称重传感器输出的电信号分别加至运放U5和运放U6的反相输入端，运放U5和运放U6构成电荷放大变换电路，电荷放大变换电路可以提高电路的输入端阻抗，将枕桥式轨道衡称重传感器输出的电荷量的变化转换为电压量的变化，同时有很好的噪声抑制能力。经电荷放大变换电路放大后的电压信号分别加至运放U9的输入端，运放U9构成双输入、单输出的差动放大电路，用于减小零漂，同时实现与主控单元的匹配。

如图3所示，本实施例中压力检测电路还包括电阻R14、运放U7、电阻R15、电阻R18、电阻R19、运放U8和电阻R22，电阻R14的第一端连接运放U5的输出端，电阻R14的第二端连接运放U7的同相输入端，运放U7的反相输入端通过电阻R18连接运放U8的反相输入端，运放U7的输出端通过电阻R15连接运放U7的反相输入端，运放U7的输出端连接电阻R16的第一端，电阻R22的第一端连接运放U6的输出端，电阻R22的第二端连接运放U8的同相输入端，运放U8的输出端通过电阻R19连接运放U8的反相输入端，运放U8的输出端连接电阻R20的第一端。

本实施例，电荷放大变换电路的主要作用是为了提高电路的输入阻抗，其信号放大能力并不大，因此放大后的电信号无法被主控单元有效识别，因此，本实施例在电荷放大变换电路和双输入、单输出的差动放大电路之间加入双输入、双输出的差动放大电路，运放U7和运放U8构成了双输入、双输出的差动放大电路，对电荷放大变换电路输出的电信号进一步放大，差动放大电路可以放大差模信号，抑制共模信号。

如图4所示，本实施例压力检测电路还包括电容C8、电阻R38、电容C9、电容C10、电阻R39、运放U15、电阻R30、电阻R41和电阻R42，电容C8的第一端连接运放U9的输出端，电容C8的第二端通过电阻R38连接电容C10的第一端，电容C9的第一端连接电容C10的第一端，电容C9的第二端接地，运放U15的同相输入端通过电阻R39接地，运放U15的输出端通过电阻R40连接运放U15的反相输入端，运放U15的输出端通过电阻R42连接电容C10的第一端，运放U15的输出端连接主控单元。

在实际应用中，枕桥式轨道衡称重传感器在检测车轮重量的过程中会引入大量的干扰信号，该干扰信号会和车轮重量信号一同被压力检测电路放大，这时有用信号可能会被放大后的干扰信号所覆盖，从而影响列车重量的计量精度。因此，必须对这些干扰信号进行滤波。

电容C8、电阻R38、电容C9、电容C10、电阻R39、运放U15、电阻R30、电阻R41和电阻R42构成二阶带通滤波电路，用于滤除运放U9输出电压信号中的高频杂波信号，以及噪声信号，从而提高列车重量的计量精度。

如图5所示，本实施例中压力检测电路还包括调零放大电路，调零放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、运放U1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、运放U2、电阻R8、电阻R9、运放U3、电容C1、电阻R10和采样保持器U4，运放U1的反相输入端通过电阻R1连接运放U15的输出端，运放U1的同相输入端通过电阻R3接地，运放U1的输出端通过电阻R4连接运放U1的反相输入端，运放U1的输出端通过电阻R5连接运放U2的反相输入端，运放U2的同相输入端通过电阻R6接地，运放U2的输出端通过电阻R7连接运放U2的反相输入端，运放U2的输出端连接主控单元，运放U2的输出端通过电阻R8连接运放U3的反相输入端，运放U3的同相输入端通过电阻R9接地，运放U3的输出端通过电容C1连接运放U3的反相输入端，运放U3的输出端通过电阻R10连接采样保持器U4的输入端，采样保持器U4的控制端连接主控单元，采样保持器U4的输出端通过电阻R2连接运放U1的反相输入端。

本实施例中，电荷放大变换电路和差动放大电路虽然有一定的抑制零漂的能力，但其抑制零漂的能力有限，由于枕桥式轨道衡称重传感器经常暴露在外界环境中，随着环境温度的影响，枕桥式轨道衡称重传感器以及电子元器件容易产生漂移，影响列车重量计量精度的因素很多，其中影响较大的一个因素就是由枕桥式轨道衡称重传感器以及电子元器件的漂移所引起的系统误差，为了消除系统误差对列车重量计量精度的影响，本实施例在运放U15和主控单元之间加入了调零放大电路。

具体的，调零放大电路的工作原理为：运放U1和运放U2均为放大倍数为1的放大电路，当采样保持器U4的控制端（CLK引脚）为低电平时，该电路处于补偿状态，这时若枕桥式轨道衡称重传感器以及电子元器件产生漂移，造成运放U1反相输入端的电压Bi不为0时，此时运放U2输出端的电压与运放U1输入端的电压相同，该电压加至运放U3的反相输入端，运放U3构成积分器，运放U3的输出电压经过时间T=C1*R8后，达到-Bi，此时采样保持器U4输出为-Bi。运放U3和采样保持器U4构成了反馈积分环节，因此，经反馈积分环节的校正，可以保证调零放大电路的输出Vo1=0，从而达到消除系统误差的目的。当采样保持器U4的控制端（CLK引脚）为高电平时，该电路处于保持状态，即Bi=Vo1。

其中，电容C1和电阻R8决定了补偿的时间。

如图6所示，本实施例中调零放大电路还包括电阻R46、非门U18、非门U19、电阻R45、电容C12、电阻R43、与非门U16、电容C11、电阻R44和非门U17，电阻R46的第一端连接主控单元，电阻R46的第二端连接非门U18的输入端，非门U18的输出端连接非门U19的输入端，非门U19的输出端通过电阻R45连接非门U18的输入端，非门U18的输出端通过电容C12连接与非门U16的第一输入端，与非门U16的第一输入端通过电阻R43连接5V电源，与非门U16的输出端通过电容C11连接非门U17的输入端，非门U17的输入端通过电阻R44接地，非门U17的输出端连接与非门U16的第一输入端，非门U17的输出端连接采样保持器U4的控制端。

本实施例中电阻R46、非门U18、非门U19、电阻R45、电容C12、电阻R43、与非门U16、电容C11、电阻R44和非门U17构成电平转换电路，用于输出0-5V的方波控制采样保持器U4控制端，电平转换电路是用施密特触发器去触发的单稳电路，电阻R46和电阻R45决定触发器反转电平，对输入信号有限幅、整形的作用，其中，非门U18和非门U19构成施密特触发器，与非门U16和非门U17构成单稳态电路，当主控单元向电平转换电路的输入端输入触发信号时，非门U18的输出为“0”，经电容C12和电阻R43产生一负跳变触发单稳态电路，使其进入暂稳态，暂稳态的时间可由电容C11和电阻R44决定。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.无梁式不断轨自动轨道衡计量系统，其特征在于，包括枕桥式轨道衡称重传感器、主控单元、压力检测电路和峰值检测电路，所述枕桥式轨道衡称重传感器设置在铁道两侧钢轨的下方，用于检测单个列车车轮重量，所述压力检测电路的输入端连接所述枕桥式轨道衡称重传感器的输出端，所述压力检测电路的输出端连接所述主控单元，所述峰值检测电路的输入端连接所述压力检测电路的输出端，所述峰值检测电路的输出端连接所述主控单元，

所述峰值检测电路包括电阻R26、运放U10、电阻R27、电阻R28、电阻R29、运放U11、二极管D3、运放U12、电阻R30、电阻R31、运放U13、电阻R32、电阻R33、电阻R34、运放U14、电阻R35、电阻R36和电阻R37，

所述运放U10的同相输入端通过所述电阻R26连接所述压力检测电路的输出端，所述运放U10的输出端连接所述运放U10的反相输入端，所述运放U10的输出端通过所述电阻R27连接所述运放U11的同相输入端，所述运放U11的反相输入端通过所述电阻R29接地，所述运放U11的输出端通过所述电阻R28连接所述运放U11的反相输入端，所述运放U11的输出端连接所述二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极连接所述运放U12的同相输入端，所述运放U12的输出端连接所述运放U12的反相输入端，所述运放U12的输出端连接所述主控单元，

所述运放U12的输出端通过所述电阻R30连接所述运放U13的同相输入端，所述运放U13的同相输入端通过所述电阻R31接地，所述运放U13的反相输入端通过所述电阻R35连接所述运放U10的输出端，所述运放U13的输出端通过所述电阻R32连接所述运放U13的反相输入端，所述运放U13的输出端通过所述电阻R33连接所述运放U14的反相输入端，所述运放U14的同相输入端通过所述电阻R34接地，所述运放U14的输出端通过所述电阻R36连接所述运放U14的反相输入端，所述运放U14的输出端通过所述电阻R37连接所述运放U11的同相输入端。

2.根据权利要求1所述的无梁式不断轨自动轨道衡计量系统，其特征在于，所述压力检测电路包括电阻R11、电容C3、电阻R12、电阻R13、电容C4、运放U5、电阻R24、电容C6、电阻R23、电容C5、运放U6、电阻R25、电阻R16、电阻R20、电阻R21、运放U9和电阻R17，

所述电阻R11的第一端连接所述枕桥式轨道衡称重传感器的第一输出端，所述电阻R11的第二端通过所述电容C3连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的同相输入端通过所述电阻R12接地，所述运放U5的输出端通过所述电阻R13连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端通过所述电容C4连接所述电阻R11的第二端，所述运放U5的输出端连接所述电阻R16的第一端，所述电阻R16的第二端连接所述运放U9的反相输入端，

所述电阻R24的第一端连接所述枕桥式轨道衡称重传感器的第二输出端，所述电阻R24的第二端通过所述电容C6连接所述运放U6的反相输入端，所述运放U6的同相输入端通过所述电阻R25接地，所述运放U6的输出端通过所述电阻R23连接所述运放U6的反相输入端，所述运放U6的输出端通过所述电容C5连接所述电阻R24的第二端，所述运放U6的输出端连接所述电阻R20的第一端，所述电阻R20的第二端连接所述运放U9的同相输入端，所述运放U9的同相输入端通过所述电阻R21接地，所述运放U9的输出端通过所述电阻R17连接所述运放U9的反相输入端，所述运放U9的输出端连接所述主控单元。

3.根据权利要求2所述的无梁式不断轨自动轨道衡计量系统，其特征在于，所述压力检测电路还包括电阻R14、运放U7、电阻R15、电阻R18、电阻R19、运放U8和电阻R22，所述电阻R14的第一端连接所述运放U5的输出端，所述电阻R14的第二端连接所述运放U7的同相输入端，所述运放U7的反相输入端通过所述电阻R18连接所述运放U8的反相输入端，所述运放U7的输出端通过所述电阻R15连接所述运放U7的反相输入端，所述运放U7的输出端连接所述电阻R16的第一端，

所述电阻R22的第一端连接所述运放U6的输出端，所述电阻R22的第二端连接所述运放U8的同相输入端，所述运放U8的输出端通过所述电阻R19连接所述运放U8的反相输入端，所述运放U8的输出端连接所述电阻R20的第一端。

4.根据权利要求2所述的无梁式不断轨自动轨道衡计量系统，其特征在于，所述压力检测电路还包括电容C8、电阻R38、电容C9、电容C10、电阻R39、运放U15、电阻R30、电阻R41和电阻R42，所述电容C8的第一端连接所述运放U9的输出端，所述电容C8的第二端通过所述电阻R38连接所述电容C10的第一端，所述电容C9的第一端连接所述电容C10的第一端，所述电容C9的第二端接地，所述运放U15的同相输入端通过所述电阻R39接地，所述运放U15的输出端通过所述电阻R40连接所述运放U15的反相输入端，所述运放U15的输出端通过所述电阻R42连接所述电容C10的第一端，所述运放U15的输出端连接所述主控单元。

5.根据权利要求4所述的无梁式不断轨自动轨道衡计量系统，其特征在于，所述压力检测电路还包括调零放大电路，所述调零放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、运放U1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、运放U2、电阻R8、电阻R9、运放U3、电容C1、电阻R10和采样保持器U4，所述运放U1的反相输入端通过所述电阻R1连接所述运放U15的输出端，所述运放U1的同相输入端通过所述电阻R3接地，所述运放U1的输出端通过所述电阻R4连接所述运放U1的反相输入端，所述运放U1的输出端通过所述电阻R5连接所述运放U2的反相输入端，所述运放U2的同相输入端通过所述电阻R6接地，所述运放U2的输出端通过所述电阻R7连接所述运放U2的反相输入端，所述运放U2的输出端连接所述主控单元，

所述运放U2的输出端通过所述电阻R8连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的同相输入端通过所述电阻R9接地，所述运放U3的输出端通过所述电容C1连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端通过所述电阻R10连接所述采样保持器U4的输入端，所述采样保持器U4的控制端连接所述主控单元，所述采样保持器U4的输出端通过所述电阻R2连接所述运放U1的反相输入端。

6.根据权利要求5所述的无梁式不断轨自动轨道衡计量系统，其特征在于，所述调零放大电路还包括电阻R46、非门U18、非门U19、电阻R45、电容C12、电阻R43、与非门U16、电容C11、电阻R44、和非门U17，所述电阻R46的第一端连接所述主控单元，所述电阻R46的第二端连接所述非门U18的输入端，所述非门U18的输出端连接所述非门U19的输入端，所述非门U19的输出端通过所述电阻R45连接所述非门U18的输入端，所述非门U18的输出端通过所述电容C12连接所述与非门U16的第一输入端，所述与非门U16的第一输入端通过所述电阻R43连接5V电源，所述与非门U16的输出端通过所述电容C11连接所述非门U17的输入端，所述非门U17的输入端通过所述电阻R44接地，所述非门U17的输出端连接所述与非门U16的第一输入端，所述非门U17的输出端连接所述采样保持器U4的控制端。