一般列車的振動(dòng)性能，基中包括舒適性、平穩(wěn)性的檢測(cè)與評(píng)價(jià)是新型列車研究、檢驗(yàn)過程中的一項(xiàng)非常重要的工作。隨著我國對(duì)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，調(diào)研中發(fā)現(xiàn)需要一種方便、快捷的便攜式列車振動(dòng)測(cè)試儀。
　　目前國內(nèi)有多家單位開展了研制工作，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題。而且，對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)營的高速列車，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。
　　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，二者之間采用無線連接，解決布線難的問題。此文對(duì)測(cè)振儀關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了以藍(lán)牙、DSP、GPS為基礎(chǔ)的便攜式列車測(cè)振儀，以下是介紹在高速列車線路實(shí)驗(yàn)中的試用情況。
　　1 系統(tǒng)方案
　　按照GB5599-85，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)，它可以可通過藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)與PC／PDA的無線連接，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，獲取評(píng)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)定的工作以下問題必須解決：
　　(1)不能犧牲數(shù)據(jù)采集的精度來換取便攜性；
　　(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，無線傳輸必須有強(qiáng)抗干擾能力；
　　(5)無線傳輸速率要滿足系統(tǒng)基本要求。
　　2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　2.1系統(tǒng)硬件
　　在列車測(cè)振儀的數(shù)據(jù)采集過程中，不可避免地會(huì)有電氣化鐵路高壓電力線、動(dòng)車大功率脈沖電壓和脈動(dòng)電流對(duì)有用信號(hào)造成干擾。為了*大程度地抑制或消除混疊現(xiàn)象對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的影響，需要設(shè)置抗混疊濾波器。常用的模擬低通濾波器有3種：
　　(1)巴特沃思濾波器：通帶平坦，相位特性*好；7階以上的截止特性和阻帶衰減率滿足本系統(tǒng)抗混疊濾波器要求。
　　(2)切比雪夫?yàn)V波器：過渡帶陡，但通帶內(nèi)有一定偏差，且相位特性差。
　　(3)濾波器：通帶邊緣過渡帶*陡，但相位特性也*差。
　　故本系統(tǒng)選用MAX7480作為抗混疊濾波器。MAX7480是低功耗8階巴特沃思低通濾波器，中心頻率1 Hz～2 kHz，單+5V供電，工作電流2.9 mA。
　　根據(jù)通道數(shù)及精度、輸入量程、轉(zhuǎn)換速率、功耗、工作電壓等指標(biāo)我們選擇了ADS8381，18位500k逐次逼近(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其高動(dòng)態(tài)范圍改善了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的效能。ADS8381在前8位輸人范圍內(nèi)的非線性小于+／-9.5×10-6，在頻率為500kHz時(shí)功耗為100 mW。ADS8381使用一個(gè)單獨(dú)+5 V電源，溫度范圍為：-40℃到+85℃。

　　TMS320F2812 DSP芯片為數(shù)據(jù)采集的核心，主頻150MHz，可解決數(shù)據(jù)流量大、實(shí)時(shí)性高等問題。它一方面控制多種信號(hào)的采集、緩存以及處理，另一方面負(fù)責(zé)系統(tǒng)與PDA或PC之間的通信。數(shù)據(jù)采集器硬件電路主要包括：DSP*小系統(tǒng)、外擴(kuò)存儲(chǔ)器的接口、SCI串口通信。
　　2.2數(shù)據(jù)傳輸
　　列車測(cè)振儀借助藍(lán)牙通信相連進(jìn)行無線連接。藍(lán)牙通信具有連線簡(jiǎn)單，無須電平轉(zhuǎn)換；可組網(wǎng)，多機(jī)共享；傳輸速率高接口廣泛，和多數(shù)手持設(shè)備／筆記本電腦連接方便等特點(diǎn)。藍(lán)牙采用跳頻機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，故能極大提高數(shù)據(jù)傳送的抗干擾性能。由表1，系統(tǒng)需要的理論帶寬為163.84kbps。本設(shè)備無線傳輸速率可達(dá)400 kbps以上，充分保證了系統(tǒng)性能。視距傳輸可達(dá)100 m，完全能夠勝任大部分測(cè)試場(chǎng)合。
　　2.3系統(tǒng)軟件
　　根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)，振列車測(cè)振儀軟件設(shè)計(jì)主要包括DSP數(shù)據(jù)采集發(fā)送程序設(shè)計(jì)、Notebook人機(jī)界面程序設(shè)計(jì)兩大部分。DSP采集加速度／位移信號(hào)，通過藍(lán)牙傳送到Notebook；Notebook接收、存儲(chǔ)所有傳送的數(shù)據(jù)，同時(shí)繪制變化曲線。
　　DSP數(shù)據(jù)采集發(fā)送程序?qū)崿F(xiàn)的功能如下：
　　(1)通過ADC模塊采集傳感器數(shù)據(jù)；
　　(2)將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行打包；
　　(3)查詢藍(lán)牙模塊狀態(tài)和寫數(shù)據(jù)。
　　列車測(cè)振儀優(yōu)于其他測(cè)振系統(tǒng)的地方不僅在于高精度、高速率、小體積、輕重量，還在于它有基于Notebook良好的人機(jī)界面。進(jìn)一步我們擬采用帶藍(lán)牙的PDA／智能手機(jī)作為接收平臺(tái)。
　　Notebook人機(jī)界面程序主要實(shí)現(xiàn)功能如下：
　　(1)接收、存儲(chǔ)所有列車測(cè)振儀發(fā)送的數(shù)據(jù)；
　　(2)實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)，計(jì)算、顯示、保存平穩(wěn)性和舒適性指標(biāo)；
　　(3)動(dòng)態(tài)繪制變化曲線。
　　3列車測(cè)振儀試用情況
　　在我國某高速列車實(shí)驗(yàn)的振動(dòng)參數(shù)測(cè)試中，對(duì)列車測(cè)振儀進(jìn)行了試用，通過了*高280km／h動(dòng)車組實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的部分?jǐn)?shù)據(jù)，我們可以看出，運(yùn)行中車體的橫垂向振動(dòng)加速度均在0.1 g左右，而軸箱處則高達(dá)數(shù)10g。

　　在高速列車高速運(yùn)行中，在受電氣化鐵路高壓電力線(27.5 kV)、動(dòng)車大功率脈動(dòng)電壓(±2 000V)和脈動(dòng)電流干擾及經(jīng)過橋梁隧道等復(fù)雜路況時(shí)均能保持良好的通信。經(jīng)過了包括-20℃低溫、雨雪、長時(shí)間工作等一系列惡劣條件下的試用，表現(xiàn)出良好的可操控性和穩(wěn)定性。民品級(jí)GPS在250km以上時(shí)速時(shí)初始化困難，但一旦初始化成功，可充分實(shí)現(xiàn)其功能。

　　4結(jié) 論

　　以DSP、Notebook為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用藍(lán)牙、GPS等技術(shù)的列車測(cè)振儀對(duì)于高速列車的振動(dòng)性檢測(cè)具有可靠性。

　　且本測(cè)振儀不僅能用于檢測(cè)列車振動(dòng)性能，在接收端虛擬儀器進(jìn)行外擴(kuò)后能很方便的實(shí)現(xiàn)頻譜分析，故障診斷及其他振動(dòng)測(cè)試