一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置。該檢測(cè)裝置包括安裝在列車(chē)客室內(nèi)的加速度傳感器(1)、數(shù)據(jù)采集單元、自供電電源單元和數(shù)據(jù)傳輸單元(4)，以及安裝在駕駛室內(nèi)的個(gè)人計(jì)算機(jī)(5)和指示單元(6)，所述的個(gè)人計(jì)算機(jī)(5)為安裝有LabVIEW軟件的計(jì)算機(jī)，所述的自供電電源單元分別連接加速度傳感器(1)、數(shù)據(jù)采集單元和個(gè)人計(jì)算機(jī)(5)，所述的數(shù)據(jù)采集單元分別連接加速度傳感器(1)和數(shù)據(jù)傳輸單元(4)，所述的數(shù)據(jù)傳輸單元(4)連接所述的個(gè)人計(jì)算機(jī)(5)，還連接指示單元(6)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有自供能、使用方便、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄、檢測(cè)結(jié)果科學(xué)可靠等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于LabV IEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置，尤其是涉及一種基于 LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著城市化建設(shè)步伐的加快，中心城市不斷在向周邊輻射，城市軌道交通建設(shè)的 緊迫性也在增加。然而，地鐵在運(yùn)行過(guò)程中存在著不同程度的車(chē)體晃動(dòng)等問(wèn)題，直接關(guān)系到 乘客的乘坐舒適性，甚至對(duì)列車(chē)運(yùn)行安全也會(huì)產(chǎn)生諸多不利影響，因此，增加乘坐舒適度、 提升車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性成為了是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。市面上現(xiàn)有的檢測(cè)儀在使用方便性、 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄、檢測(cè)結(jié)果科學(xué)性方面的欠缺。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于 LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置。
[0004] 本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0005] -種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置包括安裝 在列車(chē)客室內(nèi)的加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、自供電電源單元和數(shù)據(jù)傳輸單元，以及安裝 在駕駛室內(nèi)的個(gè)人計(jì)算機(jī)和指示單元，所述的個(gè)人計(jì)算機(jī)為安裝有LabVIEW軟件的計(jì)算機(jī)， 所述的自供電電源單元分別連接加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集單元和個(gè)人計(jì)算機(jī)，所述的數(shù)據(jù) 采集單元分別連接加速度傳感器和數(shù)據(jù)傳輸單元，所述的數(shù)據(jù)傳輸單元連接所述的個(gè)人計(jì) 算機(jī)，該個(gè)人計(jì)算機(jī)連接指示單元。
[0006] 所述的加速度傳感器為三軸加速度傳感器，并設(shè)置多個(gè)，分別安裝在乘客座椅后 方、前后轉(zhuǎn)向架上以及客室車(chē)體底部。
[0007] 所述的自供電電源單元包括依次連接的振動(dòng)發(fā)電裝置、充電變流器、蓄能器和DC/ DC變換器，所述的DC/DC變換器還分別連接至加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集單元和個(gè)人計(jì)算機(jī)。
[0008] 所述的蓄能器為蓄電池或超級(jí)電容。
[0009] 所述的振動(dòng)發(fā)電裝置為壓電陶瓷發(fā)電裝置或振動(dòng)發(fā)電機(jī)。
[0010] 所述的數(shù)據(jù)采集單元包括信號(hào)調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集卡，所述的信號(hào)調(diào)理電路輸入 端連接加速度傳感器，輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡輸入端，數(shù)據(jù)采集卡輸出端連接數(shù)據(jù)傳輸單 J L 〇
[0011] 所述的信號(hào)調(diào)理電路為帶通濾波器，所述的數(shù)據(jù)采集卡為A/D轉(zhuǎn)換器。
[0012] 所述的數(shù)據(jù)傳輸單元為有線傳輸模塊或無(wú)線傳輸模塊。
[0013] 所述的指示單元包括安裝在駕駛室前面板上的對(duì)應(yīng)相應(yīng)的舒適度等級(jí)的五個(gè)LED 指示燈。
[0014] 該裝置還包括用于在舒適度值低于設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警的揚(yáng)聲器，該揚(yáng)聲器連接個(gè) 人計(jì)算機(jī)。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] (1)在列車(chē)客室內(nèi)多方位安裝加速度傳感器，包括乘客座椅后方、前后轉(zhuǎn)向架上以 及客室車(chē)體底部，通過(guò)多點(diǎn)測(cè)量不同位置的數(shù)據(jù)從而通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行整合分析，其測(cè) 評(píng)過(guò)程更具有普遍性和科學(xué)性，對(duì)于最后結(jié)果的呈現(xiàn)更具說(shuō)服力；
[0017] (2)數(shù)據(jù)采集單元首先通過(guò)設(shè)置的帶通濾波器對(duì)加速度傳感器采集的加速度進(jìn)行 濾波處理，濾除高頻和低頻噪聲，并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，進(jìn)而將數(shù)字量 提供給個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化處理，處理速度快，結(jié)果可靠；
[0018] (3)通過(guò)LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)顯示以及保存的功能，處理方式更加簡(jiǎn) 潔，結(jié)果可以更清晰直觀地呈現(xiàn)給駕駛員或其他使用者；
[0019] ⑷指示單元設(shè)置五個(gè)LED指示燈，分別對(duì)應(yīng)"舒適"、"較舒適"、"一般"、"不舒適" 和"很不舒適"五個(gè)舒適度等級(jí)，使得在列車(chē)停止后駕駛員更直觀地獲取列車(chē)整個(gè)過(guò)程的舒 適度狀態(tài)；
[0020] (5)設(shè)置的揚(yáng)聲器能夠在舒適度值低于設(shè)定值時(shí)對(duì)駕駛員作出提醒，提高列車(chē)運(yùn) 行舒適度；
[0021] (6)電源單元為自供能系統(tǒng)，通過(guò)振動(dòng)發(fā)電裝置、充電變流器，為蓄能器充電，再經(jīng) 過(guò)DC/DC變換器供電給加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡和個(gè)人計(jì)算機(jī)，該檢測(cè)裝置整體不需要外 接電源，擺脫電池供電的束縛。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖2為實(shí)用新型舒適度檢測(cè)裝置的檢測(cè)算法流程圖。
[0024]圖中，1為加速度傳感器，2為信號(hào)調(diào)理電路，3為數(shù)據(jù)采集卡，4為數(shù)據(jù)傳輸單元，5 為個(gè)人計(jì)算機(jī)，6為指示單元，7為揚(yáng)聲器，8為振動(dòng)發(fā)電裝置，9為充電變流器，10為蓄能器， 11為DC/DC變換器。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0026] 實(shí)施例
[0027]如圖1所示，一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝 置包括安裝在列車(chē)客室內(nèi)的加速度傳感器1、數(shù)據(jù)采集單元、自供電電源單元和數(shù)據(jù)傳輸單 元4,以及安裝在駕駛室內(nèi)的個(gè)人計(jì)算機(jī)5和指示單元6，，所述的個(gè)人計(jì)算機(jī)5為安裝有 LabVIEW軟件的計(jì)算機(jī)，所述的自供電電源單元分別連接加速度傳感器1和數(shù)據(jù)采集單元， 所述的數(shù)據(jù)采集單元分別連接加速度傳感器1和數(shù)據(jù)傳輸單元4,所述的數(shù)據(jù)傳輸單元4連 接所述的個(gè)人計(jì)算機(jī)5，還連接指示單元6。
[0028]所述的加速度傳感器1為三軸加速度傳感器，并設(shè)置多個(gè)，分別安裝在乘客座椅后 方、前后轉(zhuǎn)向架上以及客室車(chē)體底部。由于城市軌道交通客流量較大，各傳感器的安裝不能 影響乘客的正常乘坐，故將傳感器架設(shè)在乘客無(wú)法接觸的區(qū)域，同時(shí)多方位安裝加速度傳 感器1，通過(guò)多點(diǎn)測(cè)量不同位置的數(shù)據(jù)從而通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)5進(jìn)行整合分析，其測(cè)評(píng)過(guò)程更 具有普遍性和科學(xué)性，對(duì)于最后結(jié)果的呈現(xiàn)更具說(shuō)服力。所述的自供電電源單元包括依次 連接的振動(dòng)發(fā)電裝置8、充電變流器9、蓄能器10和DC/DC變換器11，所述的DC/DC變換器11還 分別連接至加速度傳感器1、數(shù)據(jù)采集單元和個(gè)人計(jì)算機(jī)5。所述的蓄能器10為蓄電池或超 級(jí)電容，所述的振動(dòng)發(fā)電裝置8為壓電陶瓷發(fā)電裝置或振動(dòng)發(fā)電機(jī)。電源單元為自供能系 統(tǒng)，通過(guò)振動(dòng)發(fā)電裝置8、充電變流器9,為蓄能器10充電，再經(jīng)過(guò)DC/DC變換器11供電給加速 度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡和個(gè)人計(jì)算機(jī)，該檢測(cè)裝置整體不需要外接電源，擺脫電池供電的束 縛。
[0029]所述的數(shù)據(jù)采集單元包括信號(hào)調(diào)理電路2和數(shù)據(jù)采集卡3,所述的信號(hào)調(diào)理電路2 輸入端連接加速度傳感器1，輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡3輸入端，數(shù)據(jù)采集卡3輸出端連接數(shù)據(jù) 傳輸單元4。所述的信號(hào)調(diào)理電路2為帶寬為1~80Hz的帶通濾波器，所述的數(shù)據(jù)采集卡3為 A/D轉(zhuǎn)換器。數(shù)據(jù)采集單元首先通過(guò)設(shè)置的帶通濾波器對(duì)加速度傳感器1采集的加速度進(jìn)行 濾波處理，濾除高頻和低頻噪聲，并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，進(jìn)而將數(shù)字量 提供給個(gè)人計(jì)算機(jī)5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化處理，處理速度快，結(jié)果可靠。所述的數(shù)據(jù) 傳輸單元4為有線傳輸模塊或無(wú)線傳輸模塊。數(shù)據(jù)傳輸單元4將采集的加速度傳送給個(gè)人計(jì) 算機(jī)5后，通過(guò)LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)顯示以及保存的功能，處理方式更加簡(jiǎn)潔， 結(jié)果可以更清晰直觀地呈現(xiàn)給駕駛員或其他使用者。
[0030] 所述的指示單元6包括安裝在駕駛室前面板上的五個(gè)LED指示燈，各LED指示燈對(duì) 應(yīng)相應(yīng)的舒適度等級(jí)，包括"舒適"、"較舒適"、"一般"、"不舒適"和"很不舒適"五個(gè)舒適度 等級(jí)，使得在列車(chē)停止后駕駛員更直觀地獲取列車(chē)整個(gè)過(guò)程的舒適度狀態(tài)。另外該裝置還 包括用于在舒適度值低于設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警的揚(yáng)聲器7,該揚(yáng)聲器7連接個(gè)人計(jì)算機(jī)5,在運(yùn) 行過(guò)程中若舒適度低于設(shè)定值后，揚(yáng)聲器7能對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒，提高列車(chē)運(yùn)行舒適度。
[0031] 圖2所示為基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置的檢測(cè)算法，包括 以下步驟：
[0032]執(zhí)行步驟101，設(shè)定三軸加速度傳感器的采集參數(shù)，包括列車(chē)運(yùn)行總時(shí)間等；
[0033]執(zhí)行步驟102,三軸加速度傳感器分別以lkHZ采樣率進(jìn)行三軸加速度的檢測(cè)，并將 檢測(cè)的模擬量發(fā)送給數(shù)據(jù)采集單元；
[0034] 執(zhí)行步驟103,數(shù)據(jù)采集單元中的帶通濾波器對(duì)模擬量進(jìn)行濾波并傳輸至A/D轉(zhuǎn)換 器；
[0035] 執(zhí)行步驟104，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給個(gè)人計(jì)算機(jī)5;
[0036] 執(zhí)行步驟105,計(jì)算舒適度等級(jí)和加速度變化率等級(jí)；
[0037]其中舒適度等級(jí)計(jì)算具體為:LabVIEW程序?qū)⒉杉降募铀俣葦?shù)據(jù)代入舒適度計(jì) 算公式進(jìn)行計(jì)算，該計(jì)算公式為：
[0038] N = + a：，
[0039] 其中ax、ay、az分別為x、y、z軸加速度，N為該瞬時(shí)時(shí)刻的列車(chē)舒適度值，將N與舒適 度指標(biāo)N mv進(jìn)行比較后，獲得相應(yīng)的等級(jí)Nt;
[0040] 加速度變化率等級(jí)計(jì)算具體為:LabVIEW程序?qū)⒉杉降母飨蚣铀俣葦?shù)據(jù)進(jìn)行分 別求導(dǎo)，代入計(jì)算公式：
[0041 ] 4, ^ Pj^(-)2 + Bi-)1 + , a 、 dt dt dt
[0042]式中，Q、A、B、C均為參考人體感官承受閾值的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可通過(guò)調(diào)研統(tǒng)計(jì)總結(jié)得 到，通常列車(chē)運(yùn)行方向（x軸方向）的加速度變化率值對(duì)乘客舒適度影響最大，其次為y軸方 向，z軸向影響最小，本實(shí)施例中，定義Q為2，A為6，B為2，C為1，將計(jì)算的值與加速度變化 率指標(biāo)ACR進(jìn)行對(duì)比，獲得相應(yīng)的等級(jí)Acrt;
[0043]執(zhí)行步驟106，將計(jì)算得到的Nt和Acrt求和獲得舒適度綜合值Nsyn，實(shí)時(shí)記錄N syn值， 并在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，'"值在各個(gè)區(qū)間的時(shí)間段七山山……tk內(nèi)被做均值記錄，同時(shí)實(shí) 時(shí)顯示于前面板上;隊(duì)#值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，報(bào)警單元工作，提示司機(jī)改進(jìn)駕駛方式以達(dá)到舒 適值范圍；
[0044] 執(zhí)行步驟107,判斷是列車(chē)是否到站，若是繼續(xù)執(zhí)行步驟108,否則返回步驟102; [0045]執(zhí)行步驟1 0 8，列車(chē)全程運(yùn)行結(jié)束后，將各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的Ns y n值按照公式 k ivni ? (?進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算得到加權(quán)時(shí)間1/，其中Nsyni為ti時(shí)段的舒適度綜合值； J=1
[0046] 執(zhí)行步驟109，最后將加權(quán)時(shí)間1/與總時(shí)間t做比值，根據(jù)公式n = t/V計(jì)算出n值， n即為該列車(chē)運(yùn)行全程最終舒適度值；
[0047] 執(zhí)行步驟110:將數(shù)值n與舒適度等級(jí)評(píng)價(jià)表(評(píng)價(jià)表中各級(jí)數(shù)值根據(jù)人體感官閾 值進(jìn)行確定)進(jìn)行比較后，得到"舒適"、"較舒適"、"一般"、"不舒適"、"很不舒適"五個(gè)等級(jí)， 作為列車(chē)運(yùn)行全程舒適度評(píng)價(jià)結(jié)果，并通過(guò)對(duì)應(yīng)的LED顯示燈進(jìn)行顯示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置，其特征在于，該檢測(cè)裝置 包括安裝在列車(chē)客室內(nèi)的加速度傳感器(1)、數(shù)據(jù)采集單元、自供電電源單元和數(shù)據(jù)傳輸單 元(4)，以及安裝在駕駛室內(nèi)的個(gè)人計(jì)算機(jī)(5)和指示單元(6)，所述的個(gè)人計(jì)算機(jī)(5)為安 裝有LabVIEW軟件的計(jì)算機(jī)，所述的自供電電源單元分別連接加速度傳感器（1)、數(shù)據(jù)采集 單元和個(gè)人計(jì)算機(jī)(5)，所述的數(shù)據(jù)采集單元分別連接加速度傳感器（1)和數(shù)據(jù)傳輸單元 (4 )，所述的數(shù)據(jù)傳輸單元(4)連接所述的個(gè)人計(jì)算機(jī)(5 )，該個(gè)人計(jì)算機(jī)(5)連接指示單元 (6)〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置，其 特征在于，所述的加速度傳感器（1)為三軸加速度傳感器，并設(shè)置多個(gè)，分別安裝在乘客座 椅后方、前后轉(zhuǎn)向架上以及客室車(chē)體底部。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置，其 特征在于，所述的自供電電源單元包括依次連接的振動(dòng)發(fā)電裝置(8)、充電變流器(9)、蓄能 器（10)和DC/DC變換器（11)，所述的DC/DC變換器（11)還分別連接至加速度傳感器（1)、數(shù)據(jù) 采集單元和個(gè)人計(jì)算機(jī)(5)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置，其 特征在于，所述的蓄能器(10)為蓄電池或超級(jí)電容。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置，其 特征在于，所述的振動(dòng)發(fā)電裝置(8)為壓電陶瓷發(fā)電裝置或振動(dòng)發(fā)電機(jī)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置，其 特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集單元包括信號(hào)調(diào)理電路(2)和數(shù)據(jù)采集卡(3)，所述的信號(hào)調(diào)理 電路(2)輸入端連接加速度傳感器（1)，輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡(3)輸入端，數(shù)據(jù)采集卡(3) 輸出端連接數(shù)據(jù)傳輸單元(4)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置，其 特征在于，所述的信號(hào)調(diào)理電路(2)為帶通濾波器，所述的數(shù)據(jù)采集卡(3)為A/D轉(zhuǎn)換器。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置， 其特征在于，所述的數(shù)據(jù)傳輸單元(4)為有線傳輸模塊或無(wú)線傳輸模塊。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置，其 特征在于，所述的指示單元(6)包括安裝在駕駛室前面板上的對(duì)應(yīng)相應(yīng)的舒適度等級(jí)的五 個(gè)LED指示燈。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LabVIEW的自供能城軌列車(chē)運(yùn)行舒適度檢測(cè)裝置， 其特征在于，該裝置還包括用于在舒適度值低于設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警的揚(yáng)聲器(7)，該揚(yáng)聲器 (7)連接個(gè)人計(jì)算機(jī)(5)。
【文檔編號(hào)】G01M17/08GK205506417SQ201620045390
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年1月18日
【發(fā)明人】宋瑞剛, 韋洋洋, 仇唐彬, 林立, 姜云, 黎萱
【申請(qǐng)人】上海工程技術(shù)大學(xué)