运用大数据对超偏载设备偏载数据分析与监控

赵臣俊 中国铁路上海局集团有限公司科研所

1 超偏载偏载性能监控现状

铁路货车超偏载检测装置（以下简称超偏载）是铁路货运计量安全检测系统的重要组成部分，是检测货车超载、偏载、偏重的主要装置之一。为确保超偏载设备的计量性能，每年国家轨道衡计量站都要对路内使用的超偏载设备进行检定，检定周期一年。由于检定周期相对较长，为了在两次检定的间隔期间内防止使用不符合技术规范要求的设备，上海分站还组织了每季度的期间核查，但仅对超载测试总重这一个项目做期间核查。超偏载设备常年在暴露在露天环境下，且工况相对恶劣，设备容易出现故障。作为保障货运安全的设备需要及时抢修，更换传感器零件，势必会影响其计量性能。

现在对于超偏载设备日常的过衡数据在测总重的方面可以利用监控网页的数据对比将超偏载与动态轨道衡进行比对，实时监控其测总重的性能，而对于超偏载的偏载功能并未有过数据的监控与分析。为避免因设备原因产生的误报警影响货运生产工作，并根据运营货管电[2017]489 号 （2017 年 3 月 28 日发布）要求，每月将对各局的超偏载进行考核，其中的误报率（误报警辆数/检测总辆数）与偏载报警息息相关。当超偏载设备因为未及时发现的设备故障，使得偏载数据异常产生的误报警势必会影响每月的排名情况，故在此提出利用大数据对于超偏载偏载性能的实时数据进行分析监控管理。

2 超偏载偏载数据统计与误报警分析

2.1 偏载数据的最大允许误差

在JJG(铁道)129-2004《铁道货车超偏载检测装置》检定规程中明确检定前要在检衡车组中的68 t 或76 t 车预置偏载，理论偏载率在±18%以内，检测装置对横向偏载的测试能力由设偏转向架偏载率与理论偏载率差值的绝对值评定，转向架偏载率：

以行车方向区分左右。对于偏载率的10 次测试数据：

转向架理论偏载率：

其中：γQ0----每次测试所得的前转向架偏载率；

γHi----每次测试所得的后转向架偏载率；

γQ0----前转向架理论偏载率；

γH0----后转向架理论偏载率；

MB----设偏检衡车标准重量（kg）；

xi----第i 块非对称砝码的横坐标（mm），对应各检衡车对应的设偏砝码位置图；

yi----第i 块非对称砝码的纵坐标（mm），对应各检衡车对应的设偏砝码位置图；

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mi----第i 块非对称砝码重量（kg）。

车辆偏载测试能力的最大允许误差，即设偏转向架偏载率平均值与理论偏载率之差的绝对值根据现场及检衡车设偏情况，检衡车的偏载最大允许误差为±37 mm。

货运部规定货车的左右偏载不得大于等于100 mm，超过100 mm 为普通报警，120 mm 以上为严重报警。实际情况下，货车在装载过程中会出现偏载现象，一些偏载值虽接近报警值，但仍属于正常的范围内，但在部分超偏载设备上过衡后显示报警，过衡监测数据在100 mm以上，从而形成误报警。超偏载设备检定规程要求车辆偏载测试能力的最大允许在±37 mm，当遇到一些临近报警值得车时势必会产生误报警。为解决这个矛盾，现运用大数据对每台超偏载上的过衡数据进行统计分析，由内部控制每台超偏载每日的平均偏载数据在20 mm 以内，这样既有效地降低了误报警的风险，又不放过任何一辆偏载报警车。

2.2 每日测点偏载数据的控制管理

每日各测点过车数据可在铁路货运计量安全监测监控系统-超偏载信息查询-车辆查询中对偏载数据进行查询。由于是局管内所有的超偏载设备数据，数据量庞大，计算时间较长，故对其先进行筛选。现行做法是选取每个测点每日左右偏10 mm-100 mm 范围内的数据进行统计分析，与选取所有数据进行统计相比，筛选剔除了相对影响较小的0 mm-10 mm 数据，以及相对影响较大的100 mm 以上数据，尽管剔除这两部分数据，新的数据处理后的结果与所有数据处理后的结果的差值在左右偏2 mm 以内，相对影响较小，可以有效地监控设备状态。超偏载设备根据现场实际使用，有上下行双向过车的情况，超偏载设备是根据近远轨传感器的码值差来计算货车的偏载情况，因此还需要对这部分数据进行处理，统一方向，以便数据的准确。之后对大数据做整合，将每个测点每日的过衡偏载数据取一个平均值，因为数据量庞大的缘故，理论上正常设备的偏载平均值为0 mm。现在内部控制的标准在左右偏20 mm 以内。当统计的数据连续两天大于20 mm，先与设备厂家进行联系，充分听取设备厂家意见，如有需要对设备的参数进行调整，调整后的过车数据与其他测点做数据比对，确认设备恢复正常后再上传数据，并追踪观察2 天。

2.3 每日测点偏载误报警事例分析

以下对于因为偏载值偏大失准而造成误报警的事例做一个分析。

（1）乔司站下联线 2019 年 4 月 10日 03：46，37411 次货车 2 车偏载报警，8日与9 日大数据统计该测点的偏载数据为右偏37.30 mm 与38.02 mm，远程与现场确认为传感器故障导致偏载数据偏大，更换传感器后恢复。

（2）阜阳北站青阜下行线2019 年3月 10 日 12：02，86435 次货车 5 车右偏载报警，8 日与9 日的大数据统计该测点的偏载数据为左偏40.71 mm 与38.94 mm，远程与现场确认为传感器故障导致偏载数据偏大，更换传感器后恢复。

对于设备出现偏载失准主要有几个原因及处理方法：

（1）传感器故障导致的设备偏载过大，处理方式：远程勾选掉故障的传感器，之后联系设备所属单位及时在天窗点内更换传感器，恢复设备正常运行。

（2）采集仪、扁平电缆故障导致的设备偏载过大，处理方式：及时更换采集仪与扁平电缆，恢复设备正常运行。

（3）冬季压力传感器与钢轨间因为结冰导致的设备偏载过大，处理方式：在钢轨与压力传感器间使用特殊材料的绝缘垫以防结冰，保障设备正常运行。

3 总结

运用大数据统计分析监控超偏载设备的偏载性能，从2018 年第一季度的46 车次偏载报警到2020 年第一季度的15 车次偏载报警，从数据上可以明显看到经过大数据对超偏载设备偏载数据统计分析管理可以有效地降低超偏载设备的偏载报警的产生，对于确保超偏载设备的计量性能有着显著的作用，可以及时发现设备可能存在的问题，从而及时的进行故障排除或修复，以免设备原因产生的误报警影响货运生产工作。

现在仅是对超偏载的偏载功能方面做了相关的数据统计监控工作，下一步运用偏载监控的成功经验逐步对超偏载设备在偏重性能上也进行大数据监控统计分析，保障超偏载设备的正常运行，故障及时发现及时处理，为货运安全保驾护航。