鐵路貨運計量安全檢測監控系統誤報警分析及防范

王志華，史天運，蔣 薈

（中國鐵道科學研究院 電子計算技術研究所，北京 100081）

鐵路貨運計量安全檢測監控系統用來檢測貨物裝載的超載、偏載、偏重等安全隱患，實現對貨物裝載的全程監控，保障鐵路貨物運輸安全。截至2012年10月，鐵路貨運計量安全檢測監控系統實現了全路17個鐵路局，77個編組站，217臺超偏載檢測裝置的聯網應用。鐵路貨運計量安全檢測監控系統的推廣應用有效地治理了超偏載貨車，惡意超偏載的現象得到了有效遏制。但是，鐵路貨運計量安全檢測監控系統誤報警的情況仍然時有發生，誤報警將導致誤扣車，這將嚴重影響運輸生產的正常運行。

貨運計量安全檢測監控系統的數據處理流程復雜，涉及到車號設備信息檢測、超偏載設備信息檢測、車號信息與超偏載信息合成、超偏載檢測信息與確報信息匹配等諸多環節，造成誤報警的原因多種多樣。本文根據超偏載檢測裝置的檢測原理、貨運計量安全檢測監控系統的數據流程，分析貨運計量安全檢測監控系統誤報警的幾種類型、識別方法及減少誤報警的措施。

1 貨運計量安全檢測監控系統的數據處理流程

1.1 車號識別設備的數據處理流程

（1）列車首先經過開機磁鋼，當車輪壓過開機磁鋼時，開機磁鋼產生開機信號，此時車號主機啟動RF射頻裝置，通過天線發射微波信號，車號設備進入接車狀態。

（2）車輛經過車號設備的作用范圍時，車輛底部的車號標簽對車號設備發射的微波信號進行反射調制，天線接收到經標簽調制的微波信息后，傳送到車號主機中的RF射頻裝置。微波信號經RF射頻裝置解調后，由Reader卡解析出車輛標簽中的信息，并存儲到數據存儲區，完成了對車輛標簽的識別。車號設備在讀取車輛標簽信息的同時，還通過開、關門磁鋼對車輛車軸信號進行采集，完成記軸、判輛、測速，從而完成標簽定位。

（3）當整列車通過車號設備后，車號設備關閉RF射頻裝置，停止發射微波信號，車號設備接車過程結束。車號設備對數據存儲區中整列車的過車信息和標簽信息進行處理，形成列車報文。當超偏載檢測裝置的數據處理工控機查詢車號主機時，車號主機將列車報文發送給數據處理工控機。車號設備的列車報文中的信息主要包括：軸距、輛序、車型、車號、速度。具有雙向識別功能的車號設備的數據流程如圖1所示。

圖1 具有雙向識別功能的車號設備數據流程示意圖

1.2 超偏載設備的數據處理流程

（1）當列車經過超偏載設備的測量區域時，數據采集儀實時采集傳感器的輸出信號，把信號放大濾波處理后轉換為數字信號，上傳到數據處理工控機。工控機通過對數字信號的分析，完成對機車、車輛的識別，計算出每輛車的各個輪重，最終計算出每輛車的總重、左右偏、前后偏情況。

（2）數據處理工控機在獲得車號設備的檢測信息后，根據超偏載檢測信息與車號檢測信息中的順位，把車輛的重量信息與車號信息匹配，形成完整的超偏載檢測裝置的檢測信息，主要包括：輛序、車種、車號、速度、總重、前后偏、左右偏。

（3）超偏載檢測裝置的信息按照貨運計量安全檢測監控系統中約定的格式生成接口文件，存到約定目錄。超偏載設備數據處理流程如圖2所示。

圖2 超偏載設備的數據處理流程

1.3 車輛的超偏載報警評判

（1）貨運計量安全檢測監控系統通過JWMQ傳輸中間件把超偏載檢測裝置的檢測報文上傳到車站服務器，解析報文，并把檢測信息存儲到數據庫中。貨運計量安全檢測監控系統中接入了確報信息。通過車號，超偏載檢測裝置的檢測信息與確報信息匹配在一起，最終形成鐵路貨運計量安全檢測監控系統中的完整信息。

（2）貨運計量安全檢測監控系統根據車輛的車型、品名，計算車輛的允許增載值，然后計算車輛的超載值，計算超載的公式為：超載=總重-自重-標重-允許增載。最后根據超偏載報警評判標準判斷是否報警。貨運計量安全檢測監控系統的報警評判標準如表1所示。

表1 貨運計量安全檢測監控系統報警評判標準

2 貨運計量安全檢測監控系統誤報警分析

超偏載檢測裝置對安裝位置、安裝區段線路有較高的要求，各部件的工作狀態以及檢測列車的通過狀況也將影響其檢測準確度，極端情況下將導致貨運計量安全檢測監控系統產生誤報警。根據上述超偏載檢測裝置的檢測原理和貨運計量安全檢測監控系統的數據流程，通過近幾年對系統中誤報警情況的研究，發現誤報警可以分為4類，分析其產生的原因，并提出相應的識別辦法和解決措施。

2.1 傳感器異常類誤報警

超偏載檢測裝置對各工作部件的工作狀態有較高的要求，只有各個工作部件處于良好的工作狀態，檢測結果才能準確。通過近幾年的研究發現，檢測裝置一側的傳感器工作異常時有發生。一側傳感器工作異常會導致車輛左右兩側的檢測重量有較大差異，進而導致偏載誤報警。若整列車中有多數車輛單側偏載，且有多輛車偏載報警時，應該注意是否因為一側傳感器工作異常導致產生誤報警。統計數據表明，2010年～2012年，此類誤報警占誤報警總量的37.8 %。

針對此類誤報警，可以采取以下措施加以避免或減少。（1）定期對設備進行維修維護。嚴格按照超偏載檢測裝置的修程對設備進行維修、維護，使設備保持良好的工作狀態。特別是在貨運計量安全檢測監控系統的日常監控中發現單側偏載的車輛偏多時，應及時檢查傳感器的工作情況；（2）安裝避雷裝置。雷擊是導致傳感器突然損壞的常見原因，因此，超偏載檢測裝置中應安裝有效的避雷設備，避免雷擊對傳感器的損壞。

2.2 車號匹配錯位類誤報警

由于車號識別設備與超偏載設備獨立完成對車輛的識別，判輛原則不同、外界信號干擾、設備老化等均會造成車號識別設備與超偏載設備檢測的車輛數不一致，由此導致車輛重量與車號匹配錯誤，如圖3所示。

圖3 車號匹配錯位示意圖

若列車中出現超載報警，且列車的編組出現如下情況，應注意可能存在車號匹配錯位型誤報警：（1）60 t級車輛超載報警，且報警車的前（或后）1位或2位是70 t級車輛（C70，P70，N70等車型）。（2）若把整列車中車輛的重量前（或后）移動1位或2位，所有車輛均不超載。（3）編組中存在品名為空車，但是總重為重車重量，或者品名為重車，總重為空車重量的車輛。統計數據表明，2010年～2012年此類誤報警占誤報警總數的17.2%。對于此類誤報警，可以采取以下措施加以減少或避免：（1）車號設備識別設備與超偏載設備檢測的車輛數不一致時停止匹配。超偏載檢測裝置在匹配車號信息與超偏載信息時，若出現輛數不一致的情況，則說明其中一種設備的檢測信息異常，此時應該停止匹配，以免造成數據混亂。貨運計量安全檢測監控系統應對這類檢測信息給予提示，以便設備維護人員及時檢查設備的工作狀況。（2）統一車號識別設備、超偏載檢測設備的車型庫和軸距表。統一車型庫和軸距表后，使得車號識別設備和超偏載檢測設備按照同樣的標準判輛。（3）定期維修、維護設備。保證車號識別設備和超偏載檢測設備良好的運行狀態，減少丟軸、丟車現象發生。

2.3 列車速度突變類誤報警

超偏載檢測裝置對列車運行速度有一定要求，只有列車勻速通過時，檢測結果才能準確。列車運行速度突變會導致超偏載檢測裝置的壓力傳感器承受的壓力與實際軸重不符，將嚴重影響超偏載檢測裝置檢測結果的準確度。因此，若貨運計量安全檢測監控系統中，報警車與前車或者后車的速度差別較大時，應該注意是否存在列車速度突變而導致的誤報警。2010年～2012年，此類誤報警占誤報警總數的1.4%。

對于此類誤報警，應該采取如下措施加以避免或減少：（1）加強對機車司機相關培訓。列車在通過超偏載檢測裝置的檢測區域時，機車司機須平穩操作，保證列車勻速通過，以滿足超偏載檢測裝置的檢測要求，從而保證檢測結果的準確性。（2）設置超偏載檢測裝置警示標志。按照《鐵路技術管理規程》要求設立信號牌，或者將超偏載檢測裝置安裝位置和有關信息納入列車運行監控裝置管理，讓機車司機準確掌握檢測裝置安裝位置，提示其平穩操作，保障檢測結果的準確性。

2.4 其他類型的誤報警

除上述3類誤報警外，超偏載檢測裝置還會因為外界電磁信號干擾、路基松動等原因導致檢測數據不準確，產生誤報警。此類誤報警僅從本列車的檢測信息中難以區分，但是可以通過多測點檢測數據的對比中發現。鐵路貨運計量安全檢測監控系統具有按指定車號進行超偏載追蹤的功能，該功能可以追蹤指定車號、在指定時間段內的全路聯網超偏載檢測裝置、軌道衡、車輛運行品質軌邊動態監測系統（TPDS）的檢測信息。通過對這些檢測信息的比較，可以初步判斷是否存在該類報警。檢測數據對比需滿足以下條件：（1）參與比較的檢測數據必須是同一輛車的同一次運輸，即同一車號，在連續的時間段內有相同的發站、到站、品名。（2）車輛的裝載狀態未發生變化。若車輛的裝載狀態發生變化，則不具有可比性。例如對于卷鋼、玻璃等易竄滾、倒塌的貨物，因雨雪等導致增載，報警后卸載作業等都會導致車輛的裝載狀態發生變化。車輛經過多個檢測點后，若僅有一臺設備報警，可以判斷該報警為誤報。2010年～2012年，此類誤報警占誤報警總數的43.5%。

例如，車輛462999在2012年10月9日7：15，經過德州京滬上行超偏載檢測裝置時超載6 t，但是在經過包頭西達拉亥上行、濟西橋南超偏載檢測裝置，晏城TPDS檢測時均不超載，可以判斷德州京滬上行超偏載檢測裝置誤報警。對于此類誤報警，可以采取以下措施加以減少或避免：（1）在超偏載檢測裝置的安裝選址時，地點應避開電氣化分相點、高壓輸電線、短梁、短隧、道口及易產生洪水、塌方、凍脹等地點，減少外界對設備檢測的干擾。（2）工務部門在搗固路基時，應該注意安裝超偏載檢測裝置路基的平整與牢固。

3 結束語

貨運計量安全檢測監控系統產生誤報警的原因多種多樣，但也有一定的規律可循。通過近幾年對貨運計量安全檢測監控系統中誤報警數據的分析發現，誤報警可以分為傳感器異常、車號匹配錯位、列車速度突變、其它類型4類。本文分析了每種誤報警的產生原因，提出了識別方法及減少誤報警的措施，以便在貨運計量安全檢測監控系統的應用過程中減少誤報警的發生，提高系統檢測的準確性。

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