浅析铁路货运超偏载安全检测装置

冯伟

摘要：通过货运超偏载安全检测装置的系统组成、工作原理、故障示例分析、维护管理几个方面说明了该系统是通过何种方式来检测货车的装车情况确保铁路货运行车安全。以及该系统的使用情况和存在的不足，能够对现场工作人员、设备维护人员、货运管理人员在对系统的工作原理上有进一步的认识，在维护以及使用过程中提供一定的帮助。

关键词：铁路货运安全；超偏载；检测装置

Abstract: Security overload and eccentric load by measuring device for system fault example analysis, composition, working principle, maintenance of management describes the ways in which the system is to detect the loading of goods vehicles to ensure safety of railway freight traffic. As well as usage and deficiencies of the system, able to field staff, maintenance personnel, freight managers to have a further understanding on the system works, in the use of maintenance, as well as provide some help.

Keywords: railway freight security; super partial load; detection device

中图分类号：U29

系统简介

超偏载仪是新一代铁路货车装载检测装置，采用钢结构轨枕或者混凝土轨枕配合12只压力传感器和8只剪力传感器，结合高性能14通道数据采集仪或者14路数据采集卡和高精度称重软件，能在列车快速运动中，准确测量四轴货车的超载、前后偏载、各轴偏载率和整车重心偏移量，配备车号自动识别系统，可识别列车车次、车型、车号、自重和允许载重。所有数据可通过光缆、电话线或无线方式传送到指定服务器，一台服务器可监测多台超偏载仪。

一、系统组成及工作原理

整体上看超偏载安全检测监控系统由检测点、车站数据集中器、车站服务器和路局服务器组成。

1、检测点部分的组成原理及其作用

检测点部分由传感器、数据采集仪、接口卡、测点计算机、通讯设备、车号自动识别设备等组成，下面分别介绍各个组成部分的原理和作用。

(1)传感器

传感器是用来采集列车过衡时的原始信号，其基本原理是传感器被列车压过后产生形变转换成的应变片电阻值变化，再通过转换电路变成电压输出。国内设备的用的传感器一般可以分为剪力传感器和压力传感器，都为应变式传感器，传感器内部弹性体表面贴有由应变片组成的电桥，输入电阻是正负供桥端子之间的电阻，输出电阻是正负信号端子之间的电阻。当传感器没有受力时，桥路平衡，信号输出为零，当传感器受到压力时，由于应变片发生变形，桥路阻值变化，桥路失去平衡，信号端就有微弱的信号输出。

(2)数据采集仪

数据采集仪是对传感器传来的模拟信号进行放大、滤波、AD转换，转换成计算机能够识别的数字信号传感器的灵敏度为毫伏级，满量程时输出为几十毫伏，而A/D芯片满度输入为±10伏，需要放大数百倍，由于各种震动和干扰的存在，输入信号中夹杂有很多高频干扰信号，需要选择不同频率的低通滤波器，滤除高频干扰。

(3)接口卡

接口卡的作用就是为数据采集仪的数据进入计算机内部总线提供通道。接口卡一般由一片并行接口芯片8255、一片74LS688和选通地址的8个跳线组成，通过写入控制字使8255的A、B口作为16位数据输入，C口的低4位设置为输入，用于读取A/D芯片的状态位，高4位设置为输出，用于选通多路开关和启动A/D转换。

(4)测点计算机

测点计算机装有数据采集、处理、分析的软件，把从采集仪传来的数字信号转换成列车过衡的信息文件，并通过数据传输软件，通过无线、有线等方式传到车站数据集中器里监测点工控机工作WINDOWS2000或者在WIN98的DOS操作系统下，安装在WINDOWS2000操作系统下的程序在安装时已经设置好，不需要更改，可以通过路网直接登录该计算机进行系统的维护，WINDOWS2000版的主程序是CPZ.EXE。该程序可以执行称重测量、波形存储、波形回放等功能。通过路网直接登录该计算机可以查看过车波形，分析故障原因。安装在WINDOWS98操作系统下的DOS版程序在c盘根目录下有自动批处理文件（autoexec.bat）和系统配置文件（config.sys）。

(5)通讯设备

把列车过衡数据从测点传到车站数据集中器是通过通讯设备实现的，通讯设备可以分为有线传输、无线传输和局域网传输，目前主流是光纤传输。

(6)车号自动识别设备

车号自动识别设备是超偏载系统的配套设备由天线、开机车轮传感器、计轴判辆车轮传感器、射频馈线电缆和主机五部分组成，过车时分别独立工作，车号系统信息采集完毕后将车辆的车种车型、车号等信息经232串口传送给超偏载系统主机。其通讯方式为列车通过后车号系统将此列车的车型、车号、辆序等信息形成一个数据文件保存在本机内，待超偏载系统主机处理完自己的数据后再查询车号设备的COM口，这时车号设备就将车号信息文件发送给超偏载系统主机。

2、车站数据集中器

车站数据集中器是把同一车站内各个测点的数据接收过来经过转换成要求的格式后，再向车站服务器传送。集中器包括超偏载生产厂家的数据接收、转换和监控软件和铁科院的软件jwmq。在进程中必须确保jw_send_recv.exe以及jwmq.exe两个程序都在运行，才能使超偏载系统产生的过程信息正常传输

3、车站服务器

车站服务器是接收测点上报的超偏载检测监控数据，建立车站内多测点超偏载检测监控数据库；提供站内检测数据查询、统计报表的自动汇总 ；接收TMIS确报系统等信息，与检测信息进行匹配，获得车辆货物装载情况；将超偏载检测信息传输至铁路局货运计量安全检测监控系统。

4、路局服务器

路局服务器是接收各个车站检测站点上报的超偏载检测监控数据，建立铁路局多测点超偏载安全检测监控数据库；提供管内超偏载安全检测数据查询、统计报表的自动汇总 ；对测点检测设备运行状态进行远程监视，可以有针对性地组织人员对设备进行维修。

二、 典型故障分析处理

1.列车过衡测点无数据生成

在测点计算机正常工作，称重软件正常运行时，列车过衡无数据生成，此故障可能为传感器、采集仪或接口板。一般来说，这时查看传感器的零点应该有一路或几路或全部不正常,当某一路或少数几路传感器零点达到最大值或最小值，且调节采集仪零点调节电位器不发生变化时，这可能有两种情况：传感器坏或采集仪故障。

传感器的检查：①测量传感器的输出电压，一般为10mV 以下，若超过10mV 则说明传感器坏。②测量传感器的输入、输出电阻，传感器的输入、输出电阻是一定的，这在传感器的检定证书里面有说明。若离要求的电阻值相差较大，则传感器有故障。

检查数据采集仪：首先检查数据采集仪电源灯是否亮，检查保险管是否熔断，测量各稳压管的输出电压是否正常。若排除以上故障，则现场能够处理的损坏一般有三种：（1）.某一路或某几路放大芯片损坏，通过更换该路放大芯片AD620和AD712就可解决；

（2）.传感器供电桥压为零，一般更换三端稳压器7812能恢复；

（3）.计算机内接口卡芯片8255损坏，此时采集仪和计算机通讯异常，一般现象是用模拟器测量4路信号，而另外4路也随着按同样规律变化，更换8255芯片就能解决。

检查接口板：若排除了传感器和数据采集仪的故障，则故障一定在接口板。把接口板更换一条插槽，仍未解决则可更换一些芯片试试看、接口板的故障一般影响所有的压力或剪力传感器的零点值。

2、过衡数据不正常，偏载、偏重明显变多，变大

若出现上面的情况，首先观察传感器零点，若出现零点最大或最小的情况，按上面第一的方法处理。若零点未出现最大最小的情况，则打开实时波形查看软件查看传感器的波形，正常情况下，传感器的零点波形应是平滑的直线，如果波形出现上下振动，则表明该路传感器有问题，应按上面检查传感器的方法检查传感器。如果传感器零点正常，则要查看实时过衡的波形，有时传感器处在不稳定的状态下，列车通过时就会出现异常现象，而在平时并不表现出来，这时我们就能根据实时采集的波形来判断某一支或几支传感器出现问题从而更换传感器解决问题。

3、同一车站数据集中器下所有测点无数据

出现这种情况一般是集中器出现故障，首先检查集中器是否正常运行，是否停电、关机、死机等；查看铁科院电子所的软件jwmq.exe、jw_send_recv.exe是否运行，如果这两个软件不运行，则在D:OBL_SMISdatafile可以看到文件；测试集中器是否跟服务器网络中断，可以运行“ping”命令来 ping服务器IP地址，如果网络中断则可在D:jwmqdatafile看到文件，由此可以判断出到底什么原因导致无数据生成，从而采取相应的措施来解决问题。

三、存在的问题及未来发展方向

该系统通过建设使用，虽然取得了可喜的成绩，使用效果也非常显著，但由于种种原因仍让存在一些改进的空间，具体为：

测点取得原始秤重数据后还需要过衡人员输入货物品名和发到站信息等，而这些信息为重复输入。

设备厂家所生产的设备各具特色，没有形成标准接口和仪表，维修维护非常不便。

测量的技术条件仍然要求太高，比如速度、坡度、曲线、制动等，并且重复性不好。

关于使用、维修、管理体系，铁道部运输局虽然已经下发文件，但在车站和车务段一级仍然存在认识不够的问题，所以整个体系依然不顺畅。

【参考文献】：

[1]易仲明,刘志申,王艳芬.铁路货车超偏载称量装置的研究 [J].华北水利水电学院学报, 2002,03.

[2]陈士谦,冯其波.铁路列车超载偏载检测技术[J].北方交通大学学报,2003,03.；