陳竑燁 上海鐵路局科研所

1 超偏載的產(chǎn)生

在中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，鐵路作為貨物運(yùn)輸系統(tǒng)的中堅力量，起到了極其重要的作用，隨著運(yùn)輸要求的提高，貨車速度已達(dá)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(yùn)輸途中的絕對安全，必須要用科技的手段，于是超偏載設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。

鐵道部對以往貨運(yùn)安全隱患進(jìn)行分析，其絕大多數(shù)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(yùn)輸?shù)陌踩d設(shè)備就能起到這樣的作用，只要貨車從設(shè)備上通過，它就能準(zhǔn)確的測量出貨物重量，從而判斷是否超載，偏載，有效保障運(yùn)輸安全。

2 工作原理

超偏載設(shè)備由三部分組成，室外部分，通道，室內(nèi)部分。室外部分是超偏載設(shè)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(nèi)部分包括采集儀，工控機(jī)。

其工作原理如下：貨車通過超偏載設(shè)備，其重量導(dǎo)致安裝在鋼軌下的傳感器產(chǎn)生形變，從而導(dǎo)致其輸出微電信號的變化，電信號通過傳輸通道傳到室內(nèi)的采集儀，采集儀經(jīng)過信號放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)接口接入工控機(jī)，配備車號識別系統(tǒng)，在稱重程序處理先，完成數(shù)據(jù)處理，這樣我們就能準(zhǔn)確，直觀的知道貨物是否超載，偏載，從而保障運(yùn)輸安全。

3 設(shè)備使用現(xiàn)狀

現(xiàn)在上海局一共配備37臺超偏載設(shè)備，隨著運(yùn)輸要求的提高，還會有更多的設(shè)備加入到保障運(yùn)輸?shù)男辛兄衼怼陌惭b第一臺設(shè)備到現(xiàn)在，保障安全的能力得到了充分的體現(xiàn)。每天都有多次超載，偏載情況被發(fā)現(xiàn)，從而進(jìn)行排除。隨著超偏載設(shè)備的更新，升級，其更能在運(yùn)輸中保駕護(hù)航。

4 對未來超偏載的暢想

超偏載設(shè)備的運(yùn)用，能從根本上保障運(yùn)輸安全，但是其依然有很多待改進(jìn)的地方。

超偏載設(shè)備多數(shù)安裝在條件惡劣的環(huán)境下，風(fēng)吹雨淋，這對精度要求很高的傳感器是最大的挑戰(zhàn)，根據(jù)多年從事超偏載搶修工作經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)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(shè)備正常使用是一個很大的提高。

超偏載設(shè)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(zhǔn)確測量。雖然列車在通過設(shè)備時加減速情況不多，但是如果能通過程序的改進(jìn)，使得所有列車都能準(zhǔn)確的測量出來，這樣才能保障運(yùn)輸安全萬無一失。

現(xiàn)在的超偏載設(shè)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(jìn)，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(jìn)行處理時能更加及時，也更能保障運(yùn)輸安全。

5 常見超偏載設(shè)備故障排除

由于超偏載設(shè)備24 h不間斷且高強(qiáng)度地進(jìn)行檢測工作，所以設(shè)備故障情況時有發(fā)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(shè)備簡要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 偏載設(shè)備簡要結(jié)構(gòu)示意圖

秤臺側(cè)面剖析如圖2所示。

圖2 秤臺側(cè)面剖析圖

當(dāng)超偏載設(shè)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(yīng)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(shè)備是否損壞。當(dāng)出現(xiàn)碼值異常時，我們可以肯定設(shè)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(xiàn)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(xiàn)了故障，以便進(jìn)行現(xiàn)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?shù)男盘柺且灰粚?yīng)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(yīng)傳感器的信號接入到顯示不正常碼值所對應(yīng)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(xiàn)故障，如果碼值顯示正常，則是原來所對應(yīng)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(yīng)的，而壓力傳感器信號是由兩根鋼軌相對應(yīng)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(xiàn)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(jìn)行逐個測量。

圖3壓力傳感器內(nèi)部惠斯通電橋簡易結(jié)構(gòu)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(yīng)傳感器的黑線，紅線，為電壓輸入端，S1，S2對應(yīng)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(yīng)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(xiàn)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(xiàn)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(jìn)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(wù)部門，車站，駐站聯(lián)絡(luò)員的配合下進(jìn)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(jī)把鋼軌頂起，進(jìn)行壓力傳感器的更換。更換結(jié)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(shí)后，再進(jìn)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(biāo)志方向的小點(diǎn)，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(shí)后進(jìn)行碼值的修正。

超偏載設(shè)備在保障運(yùn)輸安全中起到了越來越關(guān)鍵的作用，同樣的對設(shè)備搶修質(zhì)量也提出了更高的要求，我們只有通過不斷實(shí)踐，學(xué)習(xí)，創(chuàng)新，才能更好的運(yùn)用超偏載設(shè)備，為運(yùn)輸安全保駕護(hù)航。