铁路货车超偏载设备的运用与实践

陈竑烨 上海铁路局科研所

1 超偏载的产生

在中国经济高速发展的今天，铁路作为货物运输系统的中坚力量，起到了极其重要的作用，随着运输要求的提高，货车速度已达到160 km/h以上，安全是铁路永恒的主题，随着列车速度的提高，安全隐患也随之加大，为了保障货车在运输途中的绝对安全，必须要用科技的手段，于是超偏载设备应运而生。

铁道部对以往货运安全隐患进行分析，其绝大多数隐患都是由于货物的超载，偏载等原因造成的，如何能够确保货物不超，不偏，也就能从根本上保障运输的安全，超偏载设备就能起到这样的作用，只要货车从设备上通过，它就能准确的测量出货物重量，从而判断是否超载，偏载，有效保障运输安全。

2 工作原理

超偏载设备由三部分组成，室外部分，通道，室内部分。室外部分是超偏载设备的主体称量部分，它包含多个压力器，剪力传感器，通过安装在钢轨下，组成秤台。通道就是用来传输传感器的微电信号的途径。室内部分包括采集仪，工控机。

其工作原理如下：货车通过超偏载设备，其重量导致安装在钢轨下的传感器产生形变，从而导致其输出微电信号的变化，电信号通过传输通道传到室内的采集仪，采集仪经过信号放大，模数转换成数字信号，通过数据接口接入工控机，配备车号识别系统，在称重程序处理先，完成数据处理，这样我们就能准确，直观的知道货物是否超载，偏载，从而保障运输安全。

3 设备使用现状

现在上海局一共配备37台超偏载设备，随着运输要求的提高，还会有更多的设备加入到保障运输的行列中来。从安装第一台设备到现在，保障安全的能力得到了充分的体现。每天都有多次超载，偏载情况被发现，从而进行排除。随着超偏载设备的更新，升级，其更能在运输中保驾护航。

4 对未来超偏载的畅想

超偏载设备的运用，能从根本上保障运输安全，但是其依然有很多待改进的地方。

超偏载设备多数安装在条件恶劣的环境下，风吹雨淋，这对精度要求很高的传感器是最大的挑战，根据多年从事超偏载抢修工作经验，多数故障都是由于传感器的损坏引起的，所以，如果能够提高传感器的寿命，这对超偏载设备正常使用是一个很大的提高。

超偏载设备对货车通过速度要求苛刻，只有在列车通过速度变化不大的情况下，才能准确测量。虽然列车在通过设备时加减速情况不多，但是如果能通过程序的改进，使得所有列车都能准确的测量出来，这样才能保障运输安全万无一失。

现在的超偏载设备如果检测出车辆超载偏载，还需要工作人员人工判断，这在时间上可能存在延迟性，如果能通过改进，使得在检测出超载偏载车辆时，能智能的通知工作人员，这在进行处理时能更加及时，也更能保障运输安全。

5 常见超偏载设备故障排除

由于超偏载设备24 h不间断且高强度地进行检测工作，所以设备故障情况时有发生，常见故障有压力传感器故障，剪力传感器故障，采集仪故障等等。

超偏载设备简要结构如图1所示。

图1 偏载设备简要结构示意图

秤台侧面剖析如图2所示。

图2 秤台侧面剖析图

当超偏载设备上无过车时，在称重程序上会显示与重力传感器，剪力传感器相对应的码值，一般情况下重力传感器码值为2 000-4 000，剪力传感器码值为12 000左右，它们都以很小的幅度上下跳动，所以我们可以通过码值是否正常来判断设备是否损坏。当出现码值异常时，我们可以肯定设备肯定是出问题了，这里有两种情况：传感器损坏或者采集仪出现故障，所以我们首先需要判断到底是传感器损坏还是采集仪出现了故障，以便进行现场抢修。

判断故障源头方法如下：

由图1所示可以看出，传感器的信号是通过一个接线箱接入到采集仪，而程序中的码值是与传感器接线盒传输的信号是一一对应的，所以在判断故障源头的时候有一个小技巧，即把显示正常码值所对应传感器的信号接入到显示不正常码值所对应的接线盒接口上，如果此时码值依然不正常，则可判断是采集仪出现故障，如果码值显示正常，则是原来所对应的传感器损坏。这里我们所要注意的是剪力传感器信号与程序显示码值是一一对应的，而压力传感器信号是由两根钢轨相对应位置的两个压力传感器信号合成然后接入接线盒输入到采集仪，所以通过上述方法我们只能判断到底是哪路压力传感器出现故障，而需要判断到底是哪个压力传感器损坏，我们还需要对这路的压力传感器进行逐个测量。

图3压力传感器内部惠斯通电桥简易结构示意图

由图3所示我们可以看出压力传感器有4根引线，其中E1，E2对应传感器的黑线，红线，为电压输入端，S1，S2对应传感器的绿线，白线，为微电信号输出端。我们可以在接线盒中找到相对应传感器的这四根线。然后依次用万用表测量该传感器的输入电阻，输出电阻，其正常输入输出电阻见表1。

表1 传感器正常输入输出阻值表

通过现场测量得到的输入输出电阻值，我们可以很方便的判断到底是哪个传感器出现了故障。成功找到故障源头对于我们的抢修工作可以说是完成了一半，接下来就是要进行故障零件的更换。

采集仪的更换，压力、剪力传感器的更换。

采集仪的更换相对比较简单，我们只需要先把电源切断，然后换上同样型号的采集仪即可。

压力传感器的更换需要在工务部门，车站，驻站联络员的配合下进行，需要注意的是在更换的时候，我们需要把损坏传感器临近的两根枕木的蝴蝶扣松开，然后用起道机把钢轨顶起，进行压力传感器的更换。更换结束后，程序上显示的码值可能会有所异常，待有列车过衡，压实后，再进行码值的修正。

剪力传感器的更换相对压力来说比较简单，尤其需要注意的是，每个剪力传感器都有一个标志方向的小点，更换的时候需要与原传感器的方向保持一致，同样的也要等车过衡压实后进行码值的修正。

超偏载设备在保障运输安全中起到了越来越关键的作用，同样的对设备抢修质量也提出了更高的要求，我们只有通过不断实践，学习，创新，才能更好的运用超偏载设备，为运输安全保驾护航。