便携式地铁列车横向振动测量仪的研究

　　1前言

　　城市地铁交通是解决城市交通拥挤状况的有效措施，在一些大城市的交通中发挥了重要作用，比如北京、上海、广州等均建立了比较发达的地铁网络:由于地铁线路的曲线半径较小，地铁车辆在运行中产生的磨耗比较严重，这直接影响地铁车辆运行的稳定性和舒适性。本文主要介绍了自行研制的振动测量仪，并利用该仪器对北京环线地铁的车况和工况做了初步探讨。该仪器具有体积小，重量轻，接线简单，使用灵活方便等特点，并具有良好的人机交互界面。

　　2测量系统

　　测量系统包括下层数据采集和上层软件分析。下层数据采集由测量仪来完成对横向振动信号的采集、记录等功能。数据采集完毕后，通过串口转储到PC机上，再由数据分析处理程序完成对试验数据的分析和管理。

　　2.1测量仪的硬件设计

　　测量仪的设计是上位机数据分析和管理的基础，关系到整个系统的可靠性和准确性，因此该部分设计是系统关键所在。系统结构框图如图1所示。

　　(l)加速度传感器ADXL105

　　本文选用了ADXL105型加速度传感器，它是一种力平衡式微机械式加速度传感器。可测量低频微弱加速度，分辨率达到陀量级，测量范围在一59~+5g之间，动态范围从直流到10OHz，在整个测量范围内，非线性误差小于士0.2%，横向灵敏度小于0.5%等特点。

　　(2)51一CPU一ADuC812

　　选取ADuC812作为下位机，是因为它内部集成了完整的8052内核，带有一个8通道的12位逐次逼近的ADC，转换时间仅为5娜，带有内部校准特性。还带有256字节的SRAM，skB的闪速/电擦除程序存储器。并行端口用于总线形式，最大可扩展16MB的外部数据存储器，同时还带有标准的UART接口。内部自带看门狗定时器wDT可提供从16ms到256ms的预定标时间范围。它的数据采集电路不需要8031过多的干涉，因而与分立方式的AD转换和微控制器相比，效率更高。

　　(3)时钟芯片DS13OZ

　　在测量控制系统中，特别是无人职守的测控系统中，经常需要记录某些具有特殊意义的数据及其出现时间。记录及分析这些特殊意义的数据，对测控系统的性能分析及正常运行具有重要的意义。传统的数据记录方式是隔时采样或定时采样，没有具体的时间记录，因此只能记录数据而无法准确记录出现的时间;若采用单片机计时，一方面需要采用计数器，占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机资源，而且某些测控系统可能不允许。而在本系统中采用DS1302则能很好地解决这个问题。