軌道衡稱重技術(shù)的新突破

摘要：文章描述了我國工業(yè)企業(yè)軌道衡稱重裝置的發(fā)展過程和技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)新穎、安裝方便、免維護型的傳感軌式新型軌道衡的稱重原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：傳感軌；靜態(tài)軌道衡；動態(tài)軌道衡；過渡器

中圖分類號：TH715 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）02-0025-02

1 軌道衡稱重技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

1.1 機械杠桿式靜態(tài)軌道衡

在20世紀60年代，我國工業(yè)僅處在起步階段。由于技術(shù)落后、產(chǎn)量少，軌道衡稱重技術(shù)設(shè)備采用的是機械杠桿稱重方式。這種稱重裝置占地面積較大，工程施工需很深的基坑。由于每組杠桿都有尖銳的刀口和刀架，若使用頻繁或使用時間長，會有雜質(zhì)、灰塵落入刀口刀架內(nèi)，影響稱重精度。由于整臺秤的所有部件都是可動的，維修量極大。

1.2 單臺面電子式動態(tài)軌道衡

大中型工業(yè)企業(yè)每天進廠出廠物資吞吐量大，一列火車一個一個車箱停穩(wěn)后的靜態(tài)稱量已不能滿足快節(jié)奏的現(xiàn)代化生產(chǎn)模式，必須實現(xiàn)火車動態(tài)稱重計量來適應(yīng)快節(jié)奏的生產(chǎn)方式。單臺面電子式動態(tài)軌道衡設(shè)計有一個稱重臺面，當每節(jié)車箱的前后轉(zhuǎn)向架分別駛過臺面時，稱重計算機分別將采樣結(jié)果進行累加運算，算出每節(jié)車箱的總重量值。

這種稱量方式結(jié)構(gòu)較簡單，車速限制在3～7km/h，和單臺面靜態(tài)軌道衡相比，占地面積較少，基坑也較小，但因可動部件多，穩(wěn)定性較差，維護量亦較大，特別是很難保證有一個長期的穩(wěn)定的稱量精度。因一節(jié)車廂分兩次稱重再相加算出其總量，很難達到預(yù)期的稱重精度。

1.3 不斷軌式電子動態(tài)軌道衡

不斷軌式電子動態(tài)軌道衡是指稱重傳感器安放在一個淺基坑的箱式槽內(nèi)，將稱重軌道直接放在稱重傳感器上，測量其垂直重力。為了克服火車行駛過程中產(chǎn)生的縱向水平分力對測量精度的影響，在重力傳感器組的兩端的軌道腰部打孔塞入小型柱式傳感器測量水平分力，以補償單靠垂直重力產(chǎn)生的測量偏差。

這種稱量方式要確保其稱量精度和穩(wěn)定性、重復(fù)性，要解決好塞入式水平分力傳感器和原鋼軌兩個界面配合不好產(chǎn)生的傳力誤差和測量垂直力兩排傳感器和鋼軌之間的因基礎(chǔ)不平而產(chǎn)生的吊板誤差對測量精度和重復(fù)性的影響，要解決結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的這兩個難題就不那么容易了。

2 傳感軌軌道衡的研發(fā)與應(yīng)用

2.1 稱重原理

傳感軌軌道衡指的是軌道自身就是傳感器，即傳感軌集傳感器和軌道為一體，利用剪切力代替正壓力的測量原理。經(jīng)過精心設(shè)計，多年的反復(fù)試驗，現(xiàn)場實際使用、總結(jié)、提高，至今，這一技術(shù)克服了上述各種軌道衡存在的缺陷和不足，是目前國內(nèi)軌道衡行業(yè)領(lǐng)域，充分利用力學受力原理設(shè)計制造的技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)新穎、使用壽命長、免維護型具有創(chuàng)新型的軌道衡稱重系統(tǒng)裝置。

其主要部件包括：稱重軌4根，每根軌上制作3個一體化傳感器，每臺衡共12個傳感器；供橋電源：選用三端可調(diào)集成穩(wěn)壓電源，有過熱短路保護，經(jīng)過現(xiàn)場使用，長期穩(wěn)定，可靠性好；模數(shù)轉(zhuǎn)換：選用進口高速多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換采集卡，先將12個通道的模擬信號單個采樣，變成數(shù)字，然后由計算機進行“數(shù)字求和”，代替單、雙機械臺面的“模擬求和”；計算機系統(tǒng)。

2.2 秤體結(jié)構(gòu)

傳感軌式軌道衡有4根7m左右（由車型決定）、經(jīng)生產(chǎn)制作校準的傳感軌，每根傳感軌上有稱重通道和稱重器，再加上計算機就組成一套完美的稱重系統(tǒng)。

2.3 稱重過程

沒有火車時，整個衡器處于等待計量狀態(tài)。當一列貨車開過來時，由計算機判斷是從左邊來還是從右邊來，并在彩色屏幕上顯示“從左往右”或“從右往左”，同時由“等待計量”狀態(tài)轉(zhuǎn)到“正在計量”狀態(tài)。這時傳感器輸出與節(jié)重成正比例的輸出信號，經(jīng)過前置放大濾波后，由屏蔽電纜送到機房進行再放大和再濾波，由計算機控制動態(tài)數(shù)據(jù)采集、循環(huán)、存儲，實施整車或轉(zhuǎn)向架跟蹤采樣自動轉(zhuǎn)換，進行車速快慢變換，及時調(diào)配動態(tài)變量和車重系數(shù)，使計量檢測忙而不亂、穩(wěn)妥有效。當一列貨車已經(jīng)通過衡區(qū)，計量完成后，就由“正在計量”狀態(tài)轉(zhuǎn)入“數(shù)據(jù)處理”狀態(tài)，自動顯示“序號、節(jié)重、節(jié)速、總重”等計量結(jié)果。

3 傳感軌動態(tài)軌道衡的幾大優(yōu)勢

3.1 一體化結(jié)構(gòu)

軌道和傳感器融為一體，即軌道衡本身就是傳感器。傳感軌用魚尾板和引軌直接相連。

3.2 秤體無可動部件

傳感軌軌道衡決定了該稱重系統(tǒng)無臺面、無基坑、無限位器、無過渡器，秤體堅固可靠、穩(wěn)定。

3.3 長壽命免維護

傳感軌軌道衡整個秤體結(jié)構(gòu)無可動部件，也無調(diào)整和維護的必要性。現(xiàn)場使用已證明屬免維護、長壽命產(chǎn)品。

3.4 適應(yīng)國內(nèi)所有車型過衡計量

傳感軌動態(tài)軌道衡的最大優(yōu)勢還在于適應(yīng)國內(nèi)全部車型過衡計量。對一些企業(yè)里運行的極特殊的車箱結(jié)構(gòu)，如冶金行業(yè)用的魚雷罐車，在設(shè)計傳感軌時都能有針對性地進行設(shè)計加工制作、安裝，完全能滿足各種特殊要求。

3.5 強大的稱重參數(shù)顯示

傳感軌動態(tài)軌道衡由于具有稱重受力的獨特優(yōu)勢，當一列車過衡計量時，除了能精確顯示出其每節(jié)車箱的總重外，還能檢測顯示出車速、車箱的輪重、軸重、偏載重、偏載率等參數(shù)值。

3.6 動態(tài)精度高

傳感軌動態(tài)軌道衡的稱重計量方式屬整車計量，和雙臺面動態(tài)衡相比，傳感軌軌道衡在實現(xiàn)整車計量過程中，采樣的頻次比雙臺面結(jié)構(gòu)軌道衡多，加上其軟件的特殊統(tǒng)計計算，能確保精度≤±0.5%以內(nèi)（時速5～15km/h）。

4 傳感軌軌道衡的發(fā)展和未來

4.1 展望傳感軌軌道衡的未來

2006年11月11日，中國衡器協(xié)會軌道衡專業(yè)委員會在安徽正式成立，鐵道部多位領(lǐng)導(dǎo)在會上談到了以下問題：

（1）由于近年國民經(jīng)濟的快速增長，軌道衡產(chǎn)品需求也在快速增長，軌道衡生產(chǎn)技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量亟待提高。

（2）現(xiàn)在軌道衡生產(chǎn)技術(shù)水平提高了，新技術(shù)采用多了，功能強了，但是結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)件水平有所下降，影響了穩(wěn)定性。

（3）在會上有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)介紹說：“中國入世后，承諾國外校準機構(gòu)可以進入中國，目前我們還未完全放開，但國外許多校準機構(gòu)已對中國的校準市場虎視眈眈。外國校準機構(gòu)一旦進入中國校準市場，它們的服務(wù)、它們的行業(yè)自律，對我國的檢定機構(gòu)將構(gòu)成極大的競爭?！?/p>

4.2 傳感軌軌道衡具有強大的競爭力

傳感軌軌道衡所具有的獨特性和長期運行使用的現(xiàn)實，證明這一稱重技術(shù)設(shè)備有極強的競爭力，是當今軌道衡稱重技術(shù)的一個新的突破。

參考文獻

[1] 徐衛(wèi)華，馬玉玲．談電子靜態(tài)軌道衡的安裝、故障與維護[J]．科技論壇，2008，（4）．

[2] 張玉東，李鳴．靜態(tài)軌道衡的應(yīng)用現(xiàn)狀與維護改造中的技術(shù)問題[J]．鐵道技術(shù)監(jiān)督，2007，（1）．

[3] 趙得永．動態(tài)軌道衡系統(tǒng)的故障診斷[J]．鐵道技術(shù)監(jiān)督，2008，（7）．

[4] 尚叢林．不斷軌動態(tài)軌道衡系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J]．鐵道建筑，2008，（11）．

[5] 李懷濤，陳宏杰．淺析軌道衡的常見問題[J]．衡器，2009，（8）．

作者簡介：李鵬（1985-），男，重慶鋼鐵（集團）有限責任公司助理工程師，研究方向：機械工程。

（責任編輯：王書柏）