鐵路貨車超偏載設備的運用與實踐

陳竑燁 上海鐵路局科研所

1 超偏載的產生

在中國經濟高速發展的今天，鐵路作為貨物運輸系統的中堅力量，起到了極其重要的作用，隨著運輸要求的提高，貨車速度已達到160 km/h以上，安全是鐵路永恒的主題，隨著列車速度的提高，安全隱患也隨之加大，為了保障貨車在運輸途中的絕對安全，必須要用科技的手段，于是超偏載設備應運而生。

鐵道部對以往貨運安全隱患進行分析，其絕大多數隱患都是由于貨物的超載，偏載等原因造成的，如何能夠確保貨物不超，不偏，也就能從根本上保障運輸的安全，超偏載設備就能起到這樣的作用，只要貨車從設備上通過，它就能準確的測量出貨物重量，從而判斷是否超載，偏載，有效保障運輸安全。

2 工作原理

超偏載設備由三部分組成，室外部分，通道，室內部分。室外部分是超偏載設備的主體稱量部分，它包含多個壓力器，剪力傳感器，通過安裝在鋼軌下，組成秤臺。通道就是用來傳輸傳感器的微電信號的途徑。室內部分包括采集儀，工控機。

其工作原理如下：貨車通過超偏載設備，其重量導致安裝在鋼軌下的傳感器產生形變，從而導致其輸出微電信號的變化，電信號通過傳輸通道傳到室內的采集儀，采集儀經過信號放大，模數轉換成數字信號，通過數據接口接入工控機，配備車號識別系統，在稱重程序處理先，完成數據處理，這樣我們就能準確，直觀的知道貨物是否超載，偏載，從而保障運輸安全。

3 設備使用現狀

現在上海局一共配備37臺超偏載設備，隨著運輸要求的提高，還會有更多的設備加入到保障運輸的行列中來。從安裝第一臺設備到現在，保障安全的能力得到了充分的體現。每天都有多次超載，偏載情況被發現，從而進行排除。隨著超偏載設備的更新，升級，其更能在運輸中保駕護航。

4 對未來超偏載的暢想

超偏載設備的運用，能從根本上保障運輸安全，但是其依然有很多待改進的地方。

超偏載設備多數安裝在條件惡劣的環境下，風吹雨淋，這對精度要求很高的傳感器是最大的挑戰，根據多年從事超偏載搶修工作經驗，多數故障都是由于傳感器的損壞引起的，所以，如果能夠提高傳感器的壽命，這對超偏載設備正常使用是一個很大的提高。

超偏載設備對貨車通過速度要求苛刻，只有在列車通過速度變化不大的情況下，才能準確測量。雖然列車在通過設備時加減速情況不多，但是如果能通過程序的改進，使得所有列車都能準確的測量出來，這樣才能保障運輸安全萬無一失。

現在的超偏載設備如果檢測出車輛超載偏載，還需要工作人員人工判斷，這在時間上可能存在延遲性，如果能通過改進，使得在檢測出超載偏載車輛時，能智能的通知工作人員，這在進行處理時能更加及時，也更能保障運輸安全。

5 常見超偏載設備故障排除

由于超偏載設備24 h不間斷且高強度地進行檢測工作，所以設備故障情況時有發生，常見故障有壓力傳感器故障，剪力傳感器故障，采集儀故障等等。

超偏載設備簡要結構如圖1所示。

圖1 偏載設備簡要結構示意圖

秤臺側面剖析如圖2所示。

圖2 秤臺側面剖析圖

當超偏載設備上無過車時，在稱重程序上會顯示與重力傳感器，剪力傳感器相對應的碼值，一般情況下重力傳感器碼值為2 000-4 000，剪力傳感器碼值為12 000左右，它們都以很小的幅度上下跳動，所以我們可以通過碼值是否正常來判斷設備是否損壞。當出現碼值異常時，我們可以肯定設備肯定是出問題了，這里有兩種情況：傳感器損壞或者采集儀出現故障，所以我們首先需要判斷到底是傳感器損壞還是采集儀出現了故障，以便進行現場搶修。

判斷故障源頭方法如下：

由圖1所示可以看出，傳感器的信號是通過一個接線箱接入到采集儀，而程序中的碼值是與傳感器接線盒傳輸的信號是一一對應的，所以在判斷故障源頭的時候有一個小技巧，即把顯示正常碼值所對應傳感器的信號接入到顯示不正常碼值所對應的接線盒接口上，如果此時碼值依然不正常，則可判斷是采集儀出現故障，如果碼值顯示正常，則是原來所對應的傳感器損壞。這里我們所要注意的是剪力傳感器信號與程序顯示碼值是一一對應的，而壓力傳感器信號是由兩根鋼軌相對應位置的兩個壓力傳感器信號合成然后接入接線盒輸入到采集儀，所以通過上述方法我們只能判斷到底是哪路壓力傳感器出現故障，而需要判斷到底是哪個壓力傳感器損壞，我們還需要對這路的壓力傳感器進行逐個測量。

圖3壓力傳感器內部惠斯通電橋簡易結構示意圖

由圖3所示我們可以看出壓力傳感器有4根引線，其中E1，E2對應傳感器的黑線，紅線，為電壓輸入端，S1，S2對應傳感器的綠線，白線，為微電信號輸出端。我們可以在接線盒中找到相對應傳感器的這四根線。然后依次用萬用表測量該傳感器的輸入電阻，輸出電阻，其正常輸入輸出電阻見表1。

表1 傳感器正常輸入輸出阻值表

通過現場測量得到的輸入輸出電阻值，我們可以很方便的判斷到底是哪個傳感器出現了故障。成功找到故障源頭對于我們的搶修工作可以說是完成了一半，接下來就是要進行故障零件的更換。

采集儀的更換，壓力、剪力傳感器的更換。

采集儀的更換相對比較簡單，我們只需要先把電源切斷，然后換上同樣型號的采集儀即可。

壓力傳感器的更換需要在工務部門，車站，駐站聯絡員的配合下進行，需要注意的是在更換的時候，我們需要把損壞傳感器臨近的兩根枕木的蝴蝶扣松開，然后用起道機把鋼軌頂起，進行壓力傳感器的更換。更換結束后，程序上顯示的碼值可能會有所異常，待有列車過衡，壓實后，再進行碼值的修正。

剪力傳感器的更換相對壓力來說比較簡單，尤其需要注意的是，每個剪力傳感器都有一個標志方向的小點，更換的時候需要與原傳感器的方向保持一致，同樣的也要等車過衡壓實后進行碼值的修正。

超偏載設備在保障運輸安全中起到了越來越關鍵的作用，同樣的對設備搶修質量也提出了更高的要求，我們只有通過不斷實踐，學習，創新，才能更好的運用超偏載設備，為運輸安全保駕護航。