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本文作者：周毛德龔水才作者單位：南昌鐵路局技術(shù)監(jiān)督所

超偏載檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)組成：超偏載檢測(cè)裝置的室外部分包含有稱重設(shè)備和車號(hào)設(shè)備，稱重設(shè)備主要包括稱重臺(tái)面、剪力傳感器和壓力傳感器；車號(hào)設(shè)備包括磁鋼、微波天線、車號(hào)主機(jī)等。超偏載檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

超偏載檢測(cè)裝置的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性除了受到設(shè)備本身的影響外，還受到外部許多因素的影響。

1安裝地點(diǎn)的選擇

超偏載檢測(cè)裝置是一種自動(dòng)識(shí)別檢測(cè)裝置，對(duì)列車過衡速度有較高要求，其安裝位置非常重要。在理想的情況下，超偏載檢測(cè)裝置要求被安裝在一段較長的直線區(qū)段內(nèi)，且該區(qū)段內(nèi)過衡列車應(yīng)該在規(guī)定速度內(nèi)勻速通過。在選址時(shí)，應(yīng)盡量選擇合理的區(qū)段，方可確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。為最大限度地掌握貨物車輛的裝載情況，杜絕貨物超偏載情況引起的事故，超偏載檢測(cè)裝置一般安裝在進(jìn)（出）站信號(hào)機(jī)附近。但進(jìn)（出）站信號(hào)機(jī)附近的線路具有道岔多、彎道多的特點(diǎn)，也處于列車提速出站和降速進(jìn)站的區(qū)段，甚至有些貨物列車進(jìn)站前經(jīng)常停于進(jìn)站信號(hào)機(jī)前（超偏載檢測(cè)裝置上）。過彎道、衡上提速和制動(dòng)等非正常情況下過衡，不但容易損壞超偏載檢測(cè)裝置，而且設(shè)備檢測(cè)出的數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確，易形成誤報(bào)數(shù)據(jù)。

2氣候的影響

受線路的限制，超偏載檢測(cè)裝置被安裝在自然環(huán)境中不同的地段，水、火、雷、電等自然災(zāi)害都有可能對(duì)其造成破壞。在做好防水防火措施的同時(shí)，應(yīng)該完善防雷、防高壓和防斷電功能。消除高壓和斷電對(duì)設(shè)備帶來的危害，可以通過加裝性能優(yōu)良的空氣開關(guān)和儲(chǔ)電能力強(qiáng)的UPS來解決。完善設(shè)備的防雷功能，應(yīng)在雷電流可能流入的途徑中加裝防雷元件，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)房屋加裝防靜電屏蔽層，并做好地線，最大限度地降低雷電流對(duì)設(shè)備的損壞。消除電氣化區(qū)段各種電磁波對(duì)設(shè)備的干擾，為設(shè)備的正常運(yùn)行提供保障。

3稱重系統(tǒng)的影響

稱重系統(tǒng)包含硬件和軟件2部分，軟件部分因不同廠家對(duì)參數(shù)的分析方法和算法不盡相同，在此不做分析，只針對(duì)硬件的影響做簡要分析。稱重部分硬件主要包含稱重臺(tái)面、剪力傳感器和壓力傳感器。

（1）稱重臺(tái)面

稱重臺(tái)面是整個(gè)稱重部分的基礎(chǔ)，一個(gè)穩(wěn)定的稱重臺(tái)面是稱重?cái)?shù)據(jù)可靠的基礎(chǔ)。稱重臺(tái)面主要采用水泥枕或鋼枕框架結(jié)構(gòu)，以碎石道床為基礎(chǔ)，道床應(yīng)飽滿清潔，稱重臺(tái)面與道床結(jié)合平穩(wěn)。如果臺(tái)面不穩(wěn)，傳感器受力不均，輸出信號(hào)不穩(wěn)，就會(huì)影響稱重?cái)?shù)據(jù)的穩(wěn)定。為了保證稱重臺(tái)面的穩(wěn)定，在新安裝超偏載檢測(cè)裝置時(shí)，臺(tái)面各聯(lián)接鋼板的緊固螺母不應(yīng)先緊死，待道床經(jīng)過反復(fù)搗固和過車后再緊死，這樣對(duì)臺(tái)面穩(wěn)定有更好的效果。

（2）剪力傳感器

目前，采用的大部分傳感器是電阻應(yīng)變式稱重傳感器，這是一種把電阻應(yīng)變片粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當(dāng)方式組成電橋的一種將力（重量）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件。傳感器是超偏載檢測(cè)裝置核心部件，直接反映貨車的重量信息。剪力傳感器被安裝在鋼軌的腰部，通過過車時(shí)的受力變形作用到稱重系統(tǒng)中。剪力傳感器直接影響稱重系統(tǒng)的測(cè)速、判輛和過車重量（部分廠家剪力傳感器不參與重量分析），所以剪力傳感器的各項(xiàng)技術(shù)性能和安裝位置都對(duì)稱重系統(tǒng)有著重要的影響。（1）剪力傳感器的技術(shù)參數(shù)。在對(duì)超偏載檢測(cè)裝置進(jìn)行定期檢修時(shí)，除了測(cè)量剪力傳感器的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)外，還應(yīng)著重觀察其近期的過車波形。波形是反應(yīng)傳感器性能好壞的重要參考依據(jù)，通過查看過車波形，可以判斷傳感器是否正常工作，是否處于一個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)。傳感器都有一定的使用壽命（沖擊次數(shù)），隨著使用壽命的接近，傳感器的輸出信號(hào)容易失真，影響到檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，穩(wěn)定性也是衡量傳感器質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，穩(wěn)定性差的傳感器其輸出信號(hào)不穩(wěn)定，導(dǎo)致設(shè)備檢測(cè)出的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。如果發(fā)現(xiàn)有異常波形，應(yīng)及時(shí)判斷波形異常原因并修復(fù)。正常剪力傳感器波形如圖2所示。（2）剪力傳感器的安裝位置。每一個(gè)剪力傳感器都有一個(gè)安裝標(biāo)記點(diǎn)，如圖3所示。通過該點(diǎn)位剪力傳感器可以在垂直或水平方向上安裝，根據(jù)不同廠家做不同選擇。無論是安裝在水平方向還是垂直方向，安裝誤差都不能超過肉眼的判斷范圍，否則會(huì)影響正常過車。在定期檢修時(shí)，如果觀察到剪力傳感器波形異常，在檢查各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)合格后，應(yīng)首先檢查該標(biāo)記點(diǎn)是否有轉(zhuǎn)動(dòng)，如果有應(yīng)盡快回復(fù)到正常位置，以確保傳感器工作正常。（3）剪力傳感器的安裝孔。當(dāng)剪力傳感器的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和安裝位置都正常時(shí)，維修人員經(jīng)常會(huì)看到波形異常的情況出現(xiàn)，從而造成丟車等故障。由于剪力傳感器4個(gè)棱角受力不均造成波形異常。而棱角受力不均有2種可能原因，第一是剪力傳感器自身存在較大圓度誤差；第二是剪力傳感器安裝孔存在較大圓度誤差。如果是第1種情況，應(yīng)立即更換存在缺陷的剪力傳感器。當(dāng)出現(xiàn)第2種情況時(shí)，由于重新打孔一般不符合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，只能對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)整。假定傳感器的工作狀態(tài)如圖3所示，A、B、C、D分別是剪力傳感器的4個(gè)受力棱角，當(dāng)剪力傳感器安裝孔出現(xiàn)誤差時(shí)，一般會(huì)出現(xiàn)A和C或B和D受力過小或者過大，圖3中為A、C受力過小。為消除這種受力不均，可以在受力過小的A、C棱角處加裝超薄硬金屬片。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的維修經(jīng)驗(yàn)，在相對(duì)棱角同時(shí)加裝超薄硬金屬片所得到的效果往往優(yōu)于只在其中1處加裝的效果。

（3）壓力傳感器

同剪力傳感器一樣，壓力傳感器也是電阻應(yīng)變式稱重傳感器，是超偏載檢測(cè)裝置的主要信號(hào)來源。壓力傳感器被安裝在鋼軌的底部，通過過車時(shí)的受力變形作用到稱重系統(tǒng)中。由于安裝位置的特殊性，壓力傳感器能直接感應(yīng)過車重量，其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)、工作狀態(tài)和連接方式直接影響著超偏載檢測(cè)裝置數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。（1）壓力傳感器的技術(shù)參數(shù)。同剪力傳感器相似，除了測(cè)量其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)外，還應(yīng)著重觀察壓力傳感器近期的過車波形。正常過車壓力傳感器波形如圖4所示。壓力傳感器的過車波形是監(jiān)測(cè)壓力工作狀態(tài)的最佳指標(biāo)，可以通過監(jiān)測(cè)壓力波形的變化來判斷超偏載檢測(cè)裝置數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。一旦發(fā)現(xiàn)有異常波形，傳感器波形幅值變化較大，應(yīng)及時(shí)判斷波形異常原因并修復(fù)。壓力異常波形如圖5所示。（2）壓力傳感器的工作狀態(tài)。壓力傳感器用緊固螺母安裝在軌枕和鋼軌之間，再加上絕緣墊、絕緣擋塊、傳感器墊塊等配件才能保證傳感器的正常工作。但是絕緣墊的錯(cuò)位或缺失等情況會(huì)導(dǎo)致傳感器不能處于最佳工作狀態(tài)，所以在檢查傳感器的工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)首先檢查好傳感器的位置及其受力狀況。另外，由于傳感器在過車時(shí)因受力會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，因此保證變形區(qū)間的充足是極為重要的一項(xiàng)檢查項(xiàng)目。壓力傳感器安裝截面如圖6所示。如果傳感器變形區(qū)間被異物填充，當(dāng)列車經(jīng)過稱重臺(tái)面時(shí)，傳感器受力變形受阻，變形便不能真實(shí)反映出所過列車的實(shí)際重量，所得出來的數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確。因此確保壓力傳感器處于良好的工作狀態(tài)對(duì)稱重?cái)?shù)據(jù)的穩(wěn)定和準(zhǔn)確有非常重要的作用。

（4）數(shù)據(jù)采集儀

數(shù)據(jù)采集儀又稱通道，負(fù)責(zé)對(duì)過車時(shí)傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和模/數(shù)轉(zhuǎn)換，對(duì)最終過車數(shù)據(jù)有著決定性的影響。為了保證過車數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和穩(wěn)定，應(yīng)確保采集儀的輸出電壓正常。當(dāng)輸出電壓正常時(shí)，可以用傳感器模擬器來檢測(cè)采集儀的好壞；當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)沒有模擬器時(shí)，可以用工作正常的傳感器來檢測(cè)采集儀，通過查看傳感器0點(diǎn)碼值和信號(hào)電壓來判斷采集儀的工作狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)采集儀故障，為了確保貨運(yùn)行車安全，應(yīng)及時(shí)修復(fù)。

4車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的影響

車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)是超偏載檢測(cè)裝置重要的輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過自動(dòng)識(shí)別每輛過衡車輛的車號(hào)信息并傳至工作計(jì)算機(jī)，與稱重系統(tǒng)檢測(cè)出的貨車重量信息一一合并，得出一趟完整的過車信息。該信息與確報(bào)系統(tǒng)匹配后傳輸?shù)截涍\(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)網(wǎng)，便于貨運(yùn)工作人員及時(shí)掌握貨車裝載情況，排除安全隱患，確保行車安全。車號(hào)系統(tǒng)由車號(hào)主機(jī)、磁鋼和天線構(gòu)成，在除了保證各硬件的技術(shù)性能合格外，重點(diǎn)探討磁鋼的問題。車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)如圖7所示。磁鋼在車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中分為開機(jī)磁鋼和計(jì)軸磁鋼，分別起著開機(jī)和測(cè)速計(jì)軸的作用，是確保列車信息能夠完整地被車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)記錄的關(guān)鍵部件。正常工作要求中除了保證磁鋼的各項(xiàng)技術(shù)性能符合要求外，還需要提高其抗干擾能力，將其引線屏蔽層做接地處理，以防止因干擾導(dǎo)致的判輛計(jì)軸故障。另外，磁鋼的安裝高度應(yīng)根據(jù)不同線路區(qū)別對(duì)待。磁鋼安裝高度是磁鋼上表面距鋼軌上表面的垂直距離，如圖8所示，h即為磁鋼安裝高度。按要求35～38mm為合適的安裝高度范圍，當(dāng)列車過衡速度較高時(shí)，安裝高度應(yīng)相應(yīng)偏大；當(dāng)過衡速度較低時(shí)，安裝高度則應(yīng)相應(yīng)偏小，但均應(yīng)在安裝高度范圍之內(nèi)。

隨著我國經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展，鐵路貨運(yùn)的重要性必將日益明顯。鐵路運(yùn)輸量大、快捷的特點(diǎn)也將促進(jìn)物流的發(fā)展，滿足國計(jì)民生的需要。超偏載檢測(cè)裝置的大量使用，必將在鐵路的貨運(yùn)安全工作中發(fā)揮越來越重要的作用。隨著超偏載檢測(cè)裝置及配套設(shè)備的進(jìn)一步優(yōu)化和客車車號(hào)標(biāo)簽的普及，超偏載檢測(cè)裝置可以對(duì)包括客車在內(nèi)的所有車輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩煽刻峁┍Ｕ稀?/p>