铁道货车检测装备提升方法讨论

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本文作者：周毛德龚水才作者单位：南昌铁路局技术监督所

超偏载检测装置的结构组成：超偏载检测装置的室外部分包含有称重设备和车号设备，称重设备主要包括称重台面、剪力传感器和压力传感器；车号设备包括磁钢、微波天线、车号主机等。超偏载检测装置结构如图1所示。

超偏载检测装置的稳定性和准确性除了受到设备本身的影响外，还受到外部许多因素的影响。

1安装地点的选择

超偏载检测装置是一种自动识别检测装置，对列车过衡速度有较高要求，其安装位置非常重要。在理想的情况下，超偏载检测装置要求被安装在一段较长的直线区段内，且该区段内过衡列车应该在规定速度内匀速通过。在选址时，应尽量选择合理的区段，方可确保数据的准确可靠。为最大限度地掌握货物车辆的装载情况，杜绝货物超偏载情况引起的事故，超偏载检测装置一般安装在进（出）站信号机附近。但进（出）站信号机附近的线路具有道岔多、弯道多的特点，也处于列车提速出站和降速进站的区段，甚至有些货物列车进站前经常停于进站信号机前（超偏载检测装置上）。过弯道、衡上提速和制动等非正常情况下过衡，不但容易损坏超偏载检测装置，而且设备检测出的数据也不准确，易形成误报数据。

2气候的影响

受线路的限制，超偏载检测装置被安装在自然环境中不同的地段，水、火、雷、电等自然灾害都有可能对其造成破坏。在做好防水防火措施的同时，应该完善防雷、防高压和防断电功能。消除高压和断电对设备带来的危害，可以通过加装性能优良的空气开关和储电能力强的UPS来解决。完善设备的防雷功能，应在雷电流可能流入的途径中加装防雷元件，对检测点房屋加装防静电屏蔽层，并做好地线，最大限度地降低雷电流对设备的损坏。消除电气化区段各种电磁波对设备的干扰，为设备的正常运行提供保障。

3称重系统的影响

称重系统包含硬件和软件2部分，软件部分因不同厂家对参数的分析方法和算法不尽相同，在此不做分析，只针对硬件的影响做简要分析。称重部分硬件主要包含称重台面、剪力传感器和压力传感器。

（1）称重台面

称重台面是整个称重部分的基础，一个稳定的称重台面是称重数据可靠的基础。称重台面主要采用水泥枕或钢枕框架结构，以碎石道床为基础，道床应饱满清洁，称重台面与道床结合平稳。如果台面不稳，传感器受力不均，输出信号不稳，就会影响称重数据的稳定。为了保证称重台面的稳定，在新安装超偏载检测装置时，台面各联接钢板的紧固螺母不应先紧死，待道床经过反复捣固和过车后再紧死，这样对台面稳定有更好的效果。

（2）剪力传感器

目前，采用的大部分传感器是电阻应变式称重传感器，这是一种把电阻应变片粘贴在弹性敏感元件上，然后以适当方式组成电桥的一种将力（重量）转换成电信号的转换元件。传感器是超偏载检测装置核心部件，直接反映货车的重量信息。剪力传感器被安装在钢轨的腰部，通过过车时的受力变形作用到称重系统中。剪力传感器直接影响称重系统的测速、判辆和过车重量（部分厂家剪力传感器不参与重量分析），所以剪力传感器的各项技术性能和安装位置都对称重系统有着重要的影响。（1）剪力传感器的技术参数。在对超偏载检测装置进行定期检修时，除了测量剪力传感器的各项技术参数外，还应着重观察其近期的过车波形。波形是反应传感器性能好坏的重要参考依据，通过查看过车波形，可以判断传感器是否正常工作，是否处于一个稳定的工作状态。传感器都有一定的使用寿命（冲击次数），随着使用寿命的接近，传感器的输出信号容易失真，影响到检测数据的准确性。同时，稳定性也是衡量传感器质量好坏的一个重要指标，稳定性差的传感器其输出信号不稳定，导致设备检测出的数据不准确。如果发现有异常波形，应及时判断波形异常原因并修复。正常剪力传感器波形如图2所示。（2）剪力传感器的安装位置。每一个剪力传感器都有一个安装标记点，如图3所示。通过该点位剪力传感器可以在垂直或水平方向上安装，根据不同厂家做不同选择。无论是安装在水平方向还是垂直方向，安装误差都不能超过肉眼的判断范围，否则会影响正常过车。在定期检修时，如果观察到剪力传感器波形异常，在检查各项技术指标合格后，应首先检查该标记点是否有转动，如果有应尽快回复到正常位置，以确保传感器工作正常。（3）剪力传感器的安装孔。当剪力传感器的各项技术参数和安装位置都正常时，维修人员经常会看到波形异常的情况出现，从而造成丢车等故障。由于剪力传感器4个棱角受力不均造成波形异常。而棱角受力不均有2种可能原因，第一是剪力传感器自身存在较大圆度误差；第二是剪力传感器安装孔存在较大圆度误差。如果是第1种情况，应立即更换存在缺陷的剪力传感器。当出现第2种情况时，由于重新打孔一般不符合现场作业条件，只能对传感器进行调整。假定传感器的工作状态如图3所示，A、B、C、D分别是剪力传感器的4个受力棱角，当剪力传感器安装孔出现误差时，一般会出现A和C或B和D受力过小或者过大，图3中为A、C受力过小。为消除这种受力不均，可以在受力过小的A、C棱角处加装超薄硬金属片。根据现场的维修经验，在相对棱角同时加装超薄硬金属片所得到的效果往往优于只在其中1处加装的效果。

（3）压力传感器

同剪力传感器一样，压力传感器也是电阻应变式称重传感器，是超偏载检测装置的主要信号来源。压力传感器被安装在钢轨的底部，通过过车时的受力变形作用到称重系统中。由于安装位置的特殊性，压力传感器能直接感应过车重量，其各项技术参数、工作状态和连接方式直接影响着超偏载检测装置数据的稳定性和准确性。（1）压力传感器的技术参数。同剪力传感器相似，除了测量其各项技术参数外，还应着重观察压力传感器近期的过车波形。正常过车压力传感器波形如图4所示。压力传感器的过车波形是监测压力工作状态的最佳指标，可以通过监测压力波形的变化来判断超偏载检测装置数据的稳定性。一旦发现有异常波形，传感器波形幅值变化较大，应及时判断波形异常原因并修复。压力异常波形如图5所示。（2）压力传感器的工作状态。压力传感器用紧固螺母安装在轨枕和钢轨之间，再加上绝缘垫、绝缘挡块、传感器垫块等配件才能保证传感器的正常工作。但是绝缘垫的错位或缺失等情况会导致传感器不能处于最佳工作状态，所以在检查传感器的工作状态时，应首先检查好传感器的位置及其受力状况。另外，由于传感器在过车时因受力会产生弯曲变形，因此保证变形区间的充足是极为重要的一项检查项目。压力传感器安装截面如图6所示。如果传感器变形区间被异物填充，当列车经过称重台面时，传感器受力变形受阻，变形便不能真实反映出所过列车的实际重量，所得出来的数据也不准确。因此确保压力传感器处于良好的工作状态对称重数据的稳定和准确有非常重要的作用。

（4）数据采集仪

数据采集仪又称通道，负责对过车时传感器输出的电压信号进行放大、滤波和模/数转换，对最终过车数据有着决定性的影响。为了保证过车数据的准确和稳定，应确保采集仪的输出电压正常。当输出电压正常时，可以用传感器模拟器来检测采集仪的好坏；当现场没有模拟器时，可以用工作正常的传感器来检测采集仪，通过查看传感器0点码值和信号电压来判断采集仪的工作状态。如果发现采集仪故障，为了确保货运行车安全，应及时修复。

4车号自动识别系统的影响

车号自动识别系统是超偏载检测装置重要的辅助系统。该系统通过自动识别每辆过衡车辆的车号信息并传至工作计算机，与称重系统检测出的货车重量信息一一合并，得出一趟完整的过车信息。该信息与确报系统匹配后传输到货运计量安全检测网，便于货运工作人员及时掌握货车装载情况，排除安全隐患，确保行车安全。车号系统由车号主机、磁钢和天线构成，在除了保证各硬件的技术性能合格外，重点探讨磁钢的问题。车号自动识别系统如图7所示。磁钢在车号自动识别系统中分为开机磁钢和计轴磁钢，分别起着开机和测速计轴的作用，是确保列车信息能够完整地被车号自动识别系统记录的关键部件。正常工作要求中除了保证磁钢的各项技术性能符合要求外，还需要提高其抗干扰能力，将其引线屏蔽层做接地处理，以防止因干扰导致的判辆计轴故障。另外，磁钢的安装高度应根据不同线路区别对待。磁钢安装高度是磁钢上表面距钢轨上表面的垂直距离，如图8所示，h即为磁钢安装高度。按要求35～38mm为合适的安装高度范围，当列车过衡速度较高时，安装高度应相应偏大；当过衡速度较低时，安装高度则应相应偏小，但均应在安装高度范围之内。

随着我国经济日益发展，铁路货运的重要性必将日益明显。铁路运输量大、快捷的特点也将促进物流的发展，满足国计民生的需要。超偏载检测装置的大量使用，必将在铁路的货运安全工作中发挥越来越重要的作用。随着超偏载检测装置及配套设备的进一步优化和客车车号标签的普及，超偏载检测装置可以对包括客车在内的所有车辆进行监测，为铁路运输的安全可靠提供保障。