智能计轴传感器的设计

　　1 前言

　　计轴系统的可靠性是由计轴传感器的可靠性和后续计轴处理机的可靠性共同来保障的。目前已有的各种计轴传感器均属于非智能型计轴传感器，基本上都属于为后续计轴主机提供可靠的车轴有/无的信息，而少有预处理，显然，如果能研制一种性能价格比更高的计轴传感器，对提高计轴系统性能，降低整个系统的成本是极为有益的。为此，我们研究了一种新的智能型的计轴传感器设计方案。

　　2 智能计轴传感器机械结构设计

　　图1 给出了智能型计轴传感器的机械结构示意图。

　　该结构中，为了使传感器能更好的适应南方站场防水、防潮、防高温以及抗冲击、抗震动的实际需要，结构上采取以下措施：

　　①.双层结构设计，外层是机械保护层，它采用金属厚板材加工而成，质量较大，以满足抗冲击、抗震动的要求。

　　②.外层的四个侧面为细百叶窗设计，又可遮阳、避雨，又利于通风、散热。

　　③.内外层之间用于固定内层的紧固架，采用坚固而不导热的PVC塑料和橡胶垫，内盒呈“悬空”状态紧固在中间，两盒之间大部为中空结构，减少了热传导，增大自然散热。

　　④.内层为全金属、全密封结构，敏感元件用环氧树脂等防水材料封装在外壳上，敏感元件与传感器主板的连线、电源线、通信线等均采用防水连接，以防湿气和雨水的侵入。

　　⑤.底部也为架空结构，留有排水孔。

　　3 主要算法设计

　　所有智能计轴传感器的三个敏感元件的编号依次为S1、S2、S3(参见图2)。其对应通道采样时的计轴值为(S1)、(S2)、(S3)。

　　3.1 计轴机制设计

　　为了实时完成计轴任务，每当车轮经过敏感元件产生电信号时，智能计轴传感器的微处理机以响应外中断的方式来完成有关的计轴处理。

　　中断设置为上跳沿触发方式。理由之一是为了防止因通道故障引起对中断机制的破坏;理由之二是为了避免三个敏感元件引起中断的冲突。

　　系统为每个通道设置一个响应标志，它们分别是：marks1(S1通道)、marks2(S2通道)、marks3(S3通道)。每当系统初始化或者在区段出清做“复位”时，置这三个标志为0。当系统响应某个通道的计轴中断时，将响应通道的该标志置1。因此，在连续响应3次中断之后，有故障的通道其标志一定是0。

　　如果敏感元件的相互间隔为Ncm，当车速为200KM/h时，其线速度为50M/S，即一个毫秒可运行5cm。这意味车轮在依次经过同一个智能计轴传感器的三个检测元件时引起计轴中断的时间间隔约为(N/5)ms。