铁路货运计量安全检测监控系统误报警分析及防范

王志华，史天运，蒋 荟

（中国铁道科学研究院 电子计算技术研究所，北京 100081）

铁路货运计量安全检测监控系统用来检测货物装载的超载、偏载、偏重等安全隐患，实现对货物装载的全程监控，保障铁路货物运输安全。截至2012年10月，铁路货运计量安全检测监控系统实现了全路17个铁路局，77个编组站，217台超偏载检测装置的联网应用。铁路货运计量安全检测监控系统的推广应用有效地治理了超偏载货车，恶意超偏载的现象得到了有效遏制。但是，铁路货运计量安全检测监控系统误报警的情况仍然时有发生，误报警将导致误扣车，这将严重影响运输生产的正常运行。

货运计量安全检测监控系统的数据处理流程复杂，涉及到车号设备信息检测、超偏载设备信息检测、车号信息与超偏载信息合成、超偏载检测信息与确报信息匹配等诸多环节，造成误报警的原因多种多样。本文根据超偏载检测装置的检测原理、货运计量安全检测监控系统的数据流程，分析货运计量安全检测监控系统误报警的几种类型、识别方法及减少误报警的措施。

1 货运计量安全检测监控系统的数据处理流程

1.1 车号识别设备的数据处理流程

（1）列车首先经过开机磁钢，当车轮压过开机磁钢时，开机磁钢产生开机信号，此时车号主机启动RF射频装置，通过天线发射微波信号，车号设备进入接车状态。

（2）车辆经过车号设备的作用范围时，车辆底部的车号标签对车号设备发射的微波信号进行反射调制，天线接收到经标签调制的微波信息后，传送到车号主机中的RF射频装置。微波信号经RF射频装置解调后，由Reader卡解析出车辆标签中的信息，并存储到数据存储区，完成了对车辆标签的识别。车号设备在读取车辆标签信息的同时，还通过开、关门磁钢对车辆车轴信号进行采集，完成记轴、判辆、测速，从而完成标签定位。

（3）当整列车通过车号设备后，车号设备关闭RF射频装置，停止发射微波信号，车号设备接车过程结束。车号设备对数据存储区中整列车的过车信息和标签信息进行处理，形成列车报文。当超偏载检测装置的数据处理工控机查询车号主机时，车号主机将列车报文发送给数据处理工控机。车号设备的列车报文中的信息主要包括：轴距、辆序、车型、车号、速度。具有双向识别功能的车号设备的数据流程如图1所示。

图1 具有双向识别功能的车号设备数据流程示意图

1.2 超偏载设备的数据处理流程

（1）当列车经过超偏载设备的测量区域时，数据采集仪实时采集传感器的输出信号，把信号放大滤波处理后转换为数字信号，上传到数据处理工控机。工控机通过对数字信号的分析，完成对机车、车辆的识别，计算出每辆车的各个轮重，最终计算出每辆车的总重、左右偏、前后偏情况。

（2）数据处理工控机在获得车号设备的检测信息后，根据超偏载检测信息与车号检测信息中的顺位，把车辆的重量信息与车号信息匹配，形成完整的超偏载检测装置的检测信息，主要包括：辆序、车种、车号、速度、总重、前后偏、左右偏。

（3）超偏载检测装置的信息按照货运计量安全检测监控系统中约定的格式生成接口文件，存到约定目录。超偏载设备数据处理流程如图2所示。

图2 超偏载设备的数据处理流程

1.3 车辆的超偏载报警评判

（1）货运计量安全检测监控系统通过JWMQ传输中间件把超偏载检测装置的检测报文上传到车站服务器，解析报文，并把检测信息存储到数据库中。货运计量安全检测监控系统中接入了确报信息。通过车号，超偏载检测装置的检测信息与确报信息匹配在一起，最终形成铁路货运计量安全检测监控系统中的完整信息。

（2）货运计量安全检测监控系统根据车辆的车型、品名，计算车辆的允许增载值，然后计算车辆的超载值，计算超载的公式为：超载=总重-自重-标重-允许增载。最后根据超偏载报警评判标准判断是否报警。货运计量安全检测监控系统的报警评判标准如表1所示。

表1 货运计量安全检测监控系统报警评判标准

2 货运计量安全检测监控系统误报警分析

超偏载检测装置对安装位置、安装区段线路有较高的要求，各部件的工作状态以及检测列车的通过状况也将影响其检测准确度，极端情况下将导致货运计量安全检测监控系统产生误报警。根据上述超偏载检测装置的检测原理和货运计量安全检测监控系统的数据流程，通过近几年对系统中误报警情况的研究，发现误报警可以分为4类，分析其产生的原因，并提出相应的识别办法和解决措施。

2.1 传感器异常类误报警

超偏载检测装置对各工作部件的工作状态有较高的要求，只有各个工作部件处于良好的工作状态，检测结果才能准确。通过近几年的研究发现，检测装置一侧的传感器工作异常时有发生。一侧传感器工作异常会导致车辆左右两侧的检测重量有较大差异，进而导致偏载误报警。若整列车中有多数车辆单侧偏载，且有多辆车偏载报警时，应该注意是否因为一侧传感器工作异常导致产生误报警。统计数据表明，2010年～2012年，此类误报警占误报警总量的37.8 %。

针对此类误报警，可以采取以下措施加以避免或减少。（1）定期对设备进行维修维护。严格按照超偏载检测装置的修程对设备进行维修、维护，使设备保持良好的工作状态。特别是在货运计量安全检测监控系统的日常监控中发现单侧偏载的车辆偏多时，应及时检查传感器的工作情况；（2）安装避雷装置。雷击是导致传感器突然损坏的常见原因，因此，超偏载检测装置中应安装有效的避雷设备，避免雷击对传感器的损坏。

2.2 车号匹配错位类误报警

由于车号识别设备与超偏载设备独立完成对车辆的识别，判辆原则不同、外界信号干扰、设备老化等均会造成车号识别设备与超偏载设备检测的车辆数不一致，由此导致车辆重量与车号匹配错误，如图3所示。

图3 车号匹配错位示意图

若列车中出现超载报警，且列车的编组出现如下情况，应注意可能存在车号匹配错位型误报警：（1）60 t级车辆超载报警，且报警车的前（或后）1位或2位是70 t级车辆（C70，P70，N70等车型）。（2）若把整列车中车辆的重量前（或后）移动1位或2位，所有车辆均不超载。（3）编组中存在品名为空车，但是总重为重车重量，或者品名为重车，总重为空车重量的车辆。统计数据表明，2010年～2012年此类误报警占误报警总数的17.2%。对于此类误报警，可以采取以下措施加以减少或避免：（1）车号设备识别设备与超偏载设备检测的车辆数不一致时停止匹配。超偏载检测装置在匹配车号信息与超偏载信息时，若出现辆数不一致的情况，则说明其中一种设备的检测信息异常，此时应该停止匹配，以免造成数据混乱。货运计量安全检测监控系统应对这类检测信息给予提示，以便设备维护人员及时检查设备的工作状况。（2）统一车号识别设备、超偏载检测设备的车型库和轴距表。统一车型库和轴距表后，使得车号识别设备和超偏载检测设备按照同样的标准判辆。（3）定期维修、维护设备。保证车号识别设备和超偏载检测设备良好的运行状态，减少丢轴、丢车现象发生。

2.3 列车速度突变类误报警

超偏载检测装置对列车运行速度有一定要求，只有列车匀速通过时，检测结果才能准确。列车运行速度突变会导致超偏载检测装置的压力传感器承受的压力与实际轴重不符，将严重影响超偏载检测装置检测结果的准确度。因此，若货运计量安全检测监控系统中，报警车与前车或者后车的速度差别较大时，应该注意是否存在列车速度突变而导致的误报警。2010年～2012年，此类误报警占误报警总数的1.4%。

对于此类误报警，应该采取如下措施加以避免或减少：（1）加强对机车司机相关培训。列车在通过超偏载检测装置的检测区域时，机车司机须平稳操作，保证列车匀速通过，以满足超偏载检测装置的检测要求，从而保证检测结果的准确性。（2）设置超偏载检测装置警示标志。按照《铁路技术管理规程》要求设立信号牌，或者将超偏载检测装置安装位置和有关信息纳入列车运行监控装置管理，让机车司机准确掌握检测装置安装位置，提示其平稳操作，保障检测结果的准确性。

2.4 其他类型的误报警

除上述3类误报警外，超偏载检测装置还会因为外界电磁信号干扰、路基松动等原因导致检测数据不准确，产生误报警。此类误报警仅从本列车的检测信息中难以区分，但是可以通过多测点检测数据的对比中发现。铁路货运计量安全检测监控系统具有按指定车号进行超偏载追踪的功能，该功能可以追踪指定车号、在指定时间段内的全路联网超偏载检测装置、轨道衡、车辆运行品质轨边动态监测系统（TPDS）的检测信息。通过对这些检测信息的比较，可以初步判断是否存在该类报警。检测数据对比需满足以下条件：（1）参与比较的检测数据必须是同一辆车的同一次运输，即同一车号，在连续的时间段内有相同的发站、到站、品名。（2）车辆的装载状态未发生变化。若车辆的装载状态发生变化，则不具有可比性。例如对于卷钢、玻璃等易窜滚、倒塌的货物，因雨雪等导致增载，报警后卸载作业等都会导致车辆的装载状态发生变化。车辆经过多个检测点后，若仅有一台设备报警，可以判断该报警为误报。2010年～2012年，此类误报警占误报警总数的43.5%。

例如，车辆462999在2012年10月9日7：15，经过德州京沪上行超偏载检测装置时超载6 t，但是在经过包头西达拉亥上行、济西桥南超偏载检测装置，晏城TPDS检测时均不超载，可以判断德州京沪上行超偏载检测装置误报警。对于此类误报警，可以采取以下措施加以减少或避免：（1）在超偏载检测装置的安装选址时，地点应避开电气化分相点、高压输电线、短梁、短隧、道口及易产生洪水、塌方、冻胀等地点，减少外界对设备检测的干扰。（2）工务部门在捣固路基时，应该注意安装超偏载检测装置路基的平整与牢固。

3 结束语

货运计量安全检测监控系统产生误报警的原因多种多样，但也有一定的规律可循。通过近几年对货运计量安全检测监控系统中误报警数据的分析发现，误报警可以分为传感器异常、车号匹配错位、列车速度突变、其它类型4类。本文分析了每种误报警的产生原因，提出了识别方法及减少误报警的措施，以便在货运计量安全检测监控系统的应用过程中减少误报警的发生，提高系统检测的准确性。

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[2] 刘春煌，桑苑秋，李继先，王石生.沪宁线行车安全监控信息网络技术方案和管理中心的研究[J] .中国铁道科学，2002，23（3）.

[3] 马树峰，王华伟.超偏载检测装置车号匹配错位问题探讨[J] .铁道货运，2012（1）.