轨道衡称重技术的新突破

摘要：文章描述了我国工业企业轨道衡称重装置的发展过程和技术先进、结构新颖、安装方便、免维护型的传感轨式新型轨道衡的称重原理、系统结构及应用情况。

关键词：传感轨；静态轨道衡；动态轨道衡；过渡器

中图分类号：TH715 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）02-0025-02

1 轨道衡称重技术的发展及现状

1.1 机械杠杆式静态轨道衡

在20世纪60年代，我国工业仅处在起步阶段。由于技术落后、产量少，轨道衡称重技术设备采用的是机械杠杆称重方式。这种称重装置占地面积较大，工程施工需很深的基坑。由于每组杠杆都有尖锐的刀口和刀架，若使用频繁或使用时间长，会有杂质、灰尘落入刀口刀架内，影响称重精度。由于整台秤的所有部件都是可动的，维修量极大。

1.2 单台面电子式动态轨道衡

大中型工业企业每天进厂出厂物资吞吐量大，一列火车一个一个车箱停稳后的静态称量已不能满足快节奏的现代化生产模式，必须实现火车动态称重计量来适应快节奏的生产方式。单台面电子式动态轨道衡设计有一个称重台面，当每节车箱的前后转向架分别驶过台面时，称重计算机分别将采样结果进行累加运算，算出每节车箱的总重量值。

这种称量方式结构较简单，车速限制在3～7km/h，和单台面静态轨道衡相比，占地面积较少，基坑也较小，但因可动部件多，稳定性较差，维护量亦较大，特别是很难保证有一个长期的稳定的称量精度。因一节车厢分两次称重再相加算出其总量，很难达到预期的称重精度。

1.3 不断轨式电子动态轨道衡

不断轨式电子动态轨道衡是指称重传感器安放在一个浅基坑的箱式槽内，将称重轨道直接放在称重传感器上，测量其垂直重力。为了克服火车行驶过程中产生的纵向水平分力对测量精度的影响，在重力传感器组的两端的轨道腰部打孔塞入小型柱式传感器测量水平分力，以补偿单靠垂直重力产生的测量偏差。

这种称量方式要确保其称量精度和稳定性、重复性，要解决好塞入式水平分力传感器和原钢轨两个界面配合不好产生的传力误差和测量垂直力两排传感器和钢轨之间的因基础不平而产生的吊板误差对测量精度和重复性的影响，要解决结构设计存在的这两个难题就不那么容易了。

2 传感轨轨道衡的研发与应用

2.1 称重原理

传感轨轨道衡指的是轨道自身就是传感器，即传感轨集传感器和轨道为一体，利用剪切力代替正压力的测量原理。经过精心设计，多年的反复试验，现场实际使用、总结、提高，至今，这一技术克服了上述各种轨道衡存在的缺陷和不足，是目前国内轨道衡行业领域，充分利用力学受力原理设计制造的技术先进、结构新颖、使用寿命长、免维护型具有创新型的轨道衡称重系统装置。

其主要部件包括：称重轨4根，每根轨上制作3个一体化传感器，每台衡共12个传感器；供桥电源：选用三端可调集成稳压电源，有过热短路保护，经过现场使用，长期稳定，可靠性好；模数转换：选用进口高速多通道模数转换采集卡，先将12个通道的模拟信号单个采样，变成数字，然后由计算机进行“数字求和”，代替单、双机械台面的“模拟求和”；计算机系统。

2.2 秤体结构

传感轨式轨道衡有4根7m左右（由车型决定）、经生产制作校准的传感轨，每根传感轨上有称重通道和称重器，再加上计算机就组成一套完美的称重系统。

2.3 称重过程

没有火车时，整个衡器处于等待计量状态。当一列货车开过来时，由计算机判断是从左边来还是从右边来，并在彩色屏幕上显示“从左往右”或“从右往左”，同时由“等待计量”状态转到“正在计量”状态。这时传感器输出与节重成正比例的输出信号，经过前置放大滤波后，由屏蔽电缆送到机房进行再放大和再滤波，由计算机控制动态数据采集、循环、存储，实施整车或转向架跟踪采样自动转换，进行车速快慢变换，及时调配动态变量和车重系数，使计量检测忙而不乱、稳妥有效。当一列货车已经通过衡区，计量完成后，就由“正在计量”状态转入“数据处理”状态，自动显示“序号、节重、节速、总重”等计量结果。

3 传感轨动态轨道衡的几大优势

3.1 一体化结构

轨道和传感器融为一体，即轨道衡本身就是传感器。传感轨用鱼尾板和引轨直接相连。

3.2 秤体无可动部件

传感轨轨道衡决定了该称重系统无台面、无基坑、无限位器、无过渡器，秤体坚固可靠、稳定。

3.3 长寿命免维护

传感轨轨道衡整个秤体结构无可动部件，也无调整和维护的必要性。现场使用已证明属免维护、长寿命产品。

3.4 适应国内所有车型过衡计量

传感轨动态轨道衡的最大优势还在于适应国内全部车型过衡计量。对一些企业里运行的极特殊的车箱结构，如冶金行业用的鱼雷罐车，在设计传感轨时都能有针对性地进行设计加工制作、安装，完全能满足各种特殊要求。

3.5 强大的称重参数显示

传感轨动态轨道衡由于具有称重受力的独特优势，当一列车过衡计量时，除了能精确显示出其每节车箱的总重外，还能检测显示出车速、车箱的轮重、轴重、偏载重、偏载率等参数值。

3.6 动态精度高

传感轨动态轨道衡的称重计量方式属整车计量，和双台面动态衡相比，传感轨轨道衡在实现整车计量过程中，采样的频次比双台面结构轨道衡多，加上其软件的特殊统计计算，能确保精度≤±0.5%以内（时速5～15km/h）。

4 传感轨轨道衡的发展和未来

4.1 展望传感轨轨道衡的未来

2006年11月11日，中国衡器协会轨道衡专业委员会在安徽正式成立，铁道部多位领导在会上谈到了以下问题：

（1）由于近年国民经济的快速增长，轨道衡产品需求也在快速增长，轨道衡生产技术水平和产品质量亟待提高。

（2）现在轨道衡生产技术水平提高了，新技术采用多了，功能强了，但是结构、基础件水平有所下降，影响了稳定性。

（3）在会上有关领导介绍说：“中国入世后，承诺国外校准机构可以进入中国，目前我们还未完全放开，但国外许多校准机构已对中国的校准市场虎视眈眈。外国校准机构一旦进入中国校准市场，它们的服务、它们的行业自律，对我国的检定机构将构成极大的竞争。”

4.2 传感轨轨道衡具有强大的竞争力

传感轨轨道衡所具有的独特性和长期运行使用的现实，证明这一称重技术设备有极强的竞争力，是当今轨道衡称重技术的一个新的突破。

参考文献

[1] 徐卫华，马玉玲．谈电子静态轨道衡的安装、故障与维护[J]．科技论坛，2008，（4）．

[2] 张玉东，李鸣．静态轨道衡的应用现状与维护改造中的技术问题[J]．铁道技术监督，2007，（1）．

[3] 赵得永．动态轨道衡系统的故障诊断[J]．铁道技术监督，2008，（7）．

[4] 尚丛林．不断轨动态轨道衡系统的开发与应用[J]．铁道建筑，2008，（11）．

[5] 李怀涛，陈宏杰．浅析轨道衡的常见问题[J]．衡器，2009，（8）．

作者简介：李鹏（1985-），男，重庆钢铁（集团）有限责任公司助理工程师，研究方向：机械工程。

（责任编辑：王书柏）