鐵路貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警分析及防范

王志華，史天運(yùn)，蔣 薈

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

鐵路貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)貨物裝載的超載、偏載、偏重等安全隱患，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物裝載的全程監(jiān)控，保障鐵路貨物運(yùn)輸安全。截至2012年10月，鐵路貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全路17個(gè)鐵路局，77個(gè)編組站，217臺(tái)超偏載檢測(cè)裝置的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。鐵路貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用有效地治理了超偏載貨車，惡意超偏載的現(xiàn)象得到了有效遏制。但是，鐵路貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警的情況仍然時(shí)有發(fā)生，誤報(bào)警將導(dǎo)致誤扣車，這將嚴(yán)重影響運(yùn)輸生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程復(fù)雜，涉及到車號(hào)設(shè)備信息檢測(cè)、超偏載設(shè)備信息檢測(cè)、車號(hào)信息與超偏載信息合成、超偏載檢測(cè)信息與確報(bào)信息匹配等諸多環(huán)節(jié)，造成誤報(bào)警的原因多種多樣。本文根據(jù)超偏載檢測(cè)裝置的檢測(cè)原理、貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程，分析貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警的幾種類型、識(shí)別方法及減少誤報(bào)警的措施。

1 貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程

1.1 車號(hào)識(shí)別設(shè)備的數(shù)據(jù)處理流程

（1）列車首先經(jīng)過(guò)開機(jī)磁鋼，當(dāng)車輪壓過(guò)開機(jī)磁鋼時(shí)，開機(jī)磁鋼產(chǎn)生開機(jī)信號(hào)，此時(shí)車號(hào)主機(jī)啟動(dòng)RF射頻裝置，通過(guò)天線發(fā)射微波信號(hào)，車號(hào)設(shè)備進(jìn)入接車狀態(tài)。

（2）車輛經(jīng)過(guò)車號(hào)設(shè)備的作用范圍時(shí)，車輛底部的車號(hào)標(biāo)簽對(duì)車號(hào)設(shè)備發(fā)射的微波信號(hào)進(jìn)行反射調(diào)制，天線接收到經(jīng)標(biāo)簽調(diào)制的微波信息后，傳送到車號(hào)主機(jī)中的RF射頻裝置。微波信號(hào)經(jīng)RF射頻裝置解調(diào)后，由Reader卡解析出車輛標(biāo)簽中的信息，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，完成了對(duì)車輛標(biāo)簽的識(shí)別。車號(hào)設(shè)備在讀取車輛標(biāo)簽信息的同時(shí)，還通過(guò)開、關(guān)門磁鋼對(duì)車輛車軸信號(hào)進(jìn)行采集，完成記軸、判輛、測(cè)速，從而完成標(biāo)簽定位。

（3）當(dāng)整列車通過(guò)車號(hào)設(shè)備后，車號(hào)設(shè)備關(guān)閉RF射頻裝置，停止發(fā)射微波信號(hào)，車號(hào)設(shè)備接車過(guò)程結(jié)束。車號(hào)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中整列車的過(guò)車信息和標(biāo)簽信息進(jìn)行處理，形成列車報(bào)文。當(dāng)超偏載檢測(cè)裝置的數(shù)據(jù)處理工控機(jī)查詢車號(hào)主機(jī)時(shí)，車號(hào)主機(jī)將列車報(bào)文發(fā)送給數(shù)據(jù)處理工控機(jī)。車號(hào)設(shè)備的列車報(bào)文中的信息主要包括：軸距、輛序、車型、車號(hào)、速度。具有雙向識(shí)別功能的車號(hào)設(shè)備的數(shù)據(jù)流程如圖1所示。

圖1 具有雙向識(shí)別功能的車號(hào)設(shè)備數(shù)據(jù)流程示意圖

1.2 超偏載設(shè)備的數(shù)據(jù)處理流程

（1）當(dāng)列車經(jīng)過(guò)超偏載設(shè)備的測(cè)量區(qū)域時(shí)，數(shù)據(jù)采集儀實(shí)時(shí)采集傳感器的輸出信號(hào)，把信號(hào)放大濾波處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，上傳到數(shù)據(jù)處理工控機(jī)。工控機(jī)通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)的分析，完成對(duì)機(jī)車、車輛的識(shí)別，計(jì)算出每輛車的各個(gè)輪重，最終計(jì)算出每輛車的總重、左右偏、前后偏情況。

（2）數(shù)據(jù)處理工控機(jī)在獲得車號(hào)設(shè)備的檢測(cè)信息后，根據(jù)超偏載檢測(cè)信息與車號(hào)檢測(cè)信息中的順位，把車輛的重量信息與車號(hào)信息匹配，形成完整的超偏載檢測(cè)裝置的檢測(cè)信息，主要包括：輛序、車種、車號(hào)、速度、總重、前后偏、左右偏。

（3）超偏載檢測(cè)裝置的信息按照貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中約定的格式生成接口文件，存到約定目錄。超偏載設(shè)備數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示。

圖2 超偏載設(shè)備的數(shù)據(jù)處理流程

1.3 車輛的超偏載報(bào)警評(píng)判

（1）貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)JWMQ傳輸中間件把超偏載檢測(cè)裝置的檢測(cè)報(bào)文上傳到車站服務(wù)器，解析報(bào)文，并把檢測(cè)信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中接入了確報(bào)信息。通過(guò)車號(hào)，超偏載檢測(cè)裝置的檢測(cè)信息與確報(bào)信息匹配在一起，最終形成鐵路貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中的完整信息。

（2）貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)車輛的車型、品名，計(jì)算車輛的允許增載值，然后計(jì)算車輛的超載值，計(jì)算超載的公式為：超載=總重-自重-標(biāo)重-允許增載。最后根據(jù)超偏載報(bào)警評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)判斷是否報(bào)警。貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

2 貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)警分析

超偏載檢測(cè)裝置對(duì)安裝位置、安裝區(qū)段線路有較高的要求，各部件的工作狀態(tài)以及檢測(cè)列車的通過(guò)狀況也將影響其檢測(cè)準(zhǔn)確度，極端情況下將導(dǎo)致貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生誤報(bào)警。根據(jù)上述超偏載檢測(cè)裝置的檢測(cè)原理和貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程，通過(guò)近幾年對(duì)系統(tǒng)中誤報(bào)警情況的研究，發(fā)現(xiàn)誤報(bào)警可以分為4類，分析其產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)的識(shí)別辦法和解決措施。

2.1 傳感器異常類誤報(bào)警

超偏載檢測(cè)裝置對(duì)各工作部件的工作狀態(tài)有較高的要求，只有各個(gè)工作部件處于良好的工作狀態(tài)，檢測(cè)結(jié)果才能準(zhǔn)確。通過(guò)近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)裝置一側(cè)的傳感器工作異常時(shí)有發(fā)生。一側(cè)傳感器工作異常會(huì)導(dǎo)致車輛左右兩側(cè)的檢測(cè)重量有較大差異，進(jìn)而導(dǎo)致偏載誤報(bào)警。若整列車中有多數(shù)車輛單側(cè)偏載，且有多輛車偏載報(bào)警時(shí)，應(yīng)該注意是否因?yàn)橐粋?cè)傳感器工作異常導(dǎo)致產(chǎn)生誤報(bào)警。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2010年～2012年，此類誤報(bào)警占誤報(bào)警總量的37.8 %。

針對(duì)此類誤報(bào)警，可以采取以下措施加以避免或減少。（1）定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修維護(hù)。嚴(yán)格按照超偏載檢測(cè)裝置的修程對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修、維護(hù)，使設(shè)備保持良好的工作狀態(tài)。特別是在貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的日常監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)單側(cè)偏載的車輛偏多時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查傳感器的工作情況；（2）安裝避雷裝置。雷擊是導(dǎo)致傳感器突然損壞的常見原因，因此，超偏載檢測(cè)裝置中應(yīng)安裝有效的避雷設(shè)備，避免雷擊對(duì)傳感器的損壞。

2.2 車號(hào)匹配錯(cuò)位類誤報(bào)警

由于車號(hào)識(shí)別設(shè)備與超偏載設(shè)備獨(dú)立完成對(duì)車輛的識(shí)別，判輛原則不同、外界信號(hào)干擾、設(shè)備老化等均會(huì)造成車號(hào)識(shí)別設(shè)備與超偏載設(shè)備檢測(cè)的車輛數(shù)不一致，由此導(dǎo)致車輛重量與車號(hào)匹配錯(cuò)誤，如圖3所示。

圖3 車號(hào)匹配錯(cuò)位示意圖

若列車中出現(xiàn)超載報(bào)警，且列車的編組出現(xiàn)如下情況，應(yīng)注意可能存在車號(hào)匹配錯(cuò)位型誤報(bào)警：（1）60 t級(jí)車輛超載報(bào)警，且報(bào)警車的前（或后）1位或2位是70 t級(jí)車輛（C70，P70，N70等車型）。（2）若把整列車中車輛的重量前（或后）移動(dòng)1位或2位，所有車輛均不超載。（3）編組中存在品名為空車，但是總重為重車重量，或者品名為重車，總重為空車重量的車輛。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2010年～2012年此類誤報(bào)警占誤報(bào)警總數(shù)的17.2%。對(duì)于此類誤報(bào)警，可以采取以下措施加以減少或避免：（1）車號(hào)設(shè)備識(shí)別設(shè)備與超偏載設(shè)備檢測(cè)的車輛數(shù)不一致時(shí)停止匹配。超偏載檢測(cè)裝置在匹配車號(hào)信息與超偏載信息時(shí)，若出現(xiàn)輛數(shù)不一致的情況，則說(shuō)明其中一種設(shè)備的檢測(cè)信息異常，此時(shí)應(yīng)該停止匹配，以免造成數(shù)據(jù)混亂。貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)對(duì)這類檢測(cè)信息給予提示，以便設(shè)備維護(hù)人員及時(shí)檢查設(shè)備的工作狀況。（2）統(tǒng)一車號(hào)識(shí)別設(shè)備、超偏載檢測(cè)設(shè)備的車型庫(kù)和軸距表。統(tǒng)一車型庫(kù)和軸距表后，使得車號(hào)識(shí)別設(shè)備和超偏載檢測(cè)設(shè)備按照同樣的標(biāo)準(zhǔn)判輛。（3）定期維修、維護(hù)設(shè)備。保證車號(hào)識(shí)別設(shè)備和超偏載檢測(cè)設(shè)備良好的運(yùn)行狀態(tài)，減少丟軸、丟車現(xiàn)象發(fā)生。

2.3 列車速度突變類誤報(bào)警

超偏載檢測(cè)裝置對(duì)列車運(yùn)行速度有一定要求，只有列車勻速通過(guò)時(shí)，檢測(cè)結(jié)果才能準(zhǔn)確。列車運(yùn)行速度突變會(huì)導(dǎo)致超偏載檢測(cè)裝置的壓力傳感器承受的壓力與實(shí)際軸重不符，將嚴(yán)重影響超偏載檢測(cè)裝置檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。因此，若貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，報(bào)警車與前車或者后車的速度差別較大時(shí)，應(yīng)該注意是否存在列車速度突變而導(dǎo)致的誤報(bào)警。2010年～2012年，此類誤報(bào)警占誤報(bào)警總數(shù)的1.4%。

對(duì)于此類誤報(bào)警，應(yīng)該采取如下措施加以避免或減少：（1）加強(qiáng)對(duì)機(jī)車司機(jī)相關(guān)培訓(xùn)。列車在通過(guò)超偏載檢測(cè)裝置的檢測(cè)區(qū)域時(shí)，機(jī)車司機(jī)須平穩(wěn)操作，保證列車勻速通過(guò)，以滿足超偏載檢測(cè)裝置的檢測(cè)要求，從而保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。（2）設(shè)置超偏載檢測(cè)裝置警示標(biāo)志。按照《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》要求設(shè)立信號(hào)牌，或者將超偏載檢測(cè)裝置安裝位置和有關(guān)信息納入列車運(yùn)行監(jiān)控裝置管理，讓機(jī)車司機(jī)準(zhǔn)確掌握檢測(cè)裝置安裝位置，提示其平穩(wěn)操作，保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.4 其他類型的誤報(bào)警

除上述3類誤報(bào)警外，超偏載檢測(cè)裝置還會(huì)因?yàn)橥饨珉姶判盘?hào)干擾、路基松動(dòng)等原因?qū)е聶z測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，產(chǎn)生誤報(bào)警。此類誤報(bào)警僅從本列車的檢測(cè)信息中難以區(qū)分，但是可以通過(guò)多測(cè)點(diǎn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比中發(fā)現(xiàn)。鐵路貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)具有按指定車號(hào)進(jìn)行超偏載追蹤的功能，該功能可以追蹤指定車號(hào)、在指定時(shí)間段內(nèi)的全路聯(lián)網(wǎng)超偏載檢測(cè)裝置、軌道衡、車輛運(yùn)行品質(zhì)軌邊動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPDS）的檢測(cè)信息。通過(guò)對(duì)這些檢測(cè)信息的比較，可以初步判斷是否存在該類報(bào)警。檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比需滿足以下條件：（1）參與比較的檢測(cè)數(shù)據(jù)必須是同一輛車的同一次運(yùn)輸，即同一車號(hào)，在連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)有相同的發(fā)站、到站、品名。（2）車輛的裝載狀態(tài)未發(fā)生變化。若車輛的裝載狀態(tài)發(fā)生變化，則不具有可比性。例如對(duì)于卷鋼、玻璃等易竄滾、倒塌的貨物，因雨雪等導(dǎo)致增載，報(bào)警后卸載作業(yè)等都會(huì)導(dǎo)致車輛的裝載狀態(tài)發(fā)生變化。車輛經(jīng)過(guò)多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)后，若僅有一臺(tái)設(shè)備報(bào)警，可以判斷該報(bào)警為誤報(bào)。2010年～2012年，此類誤報(bào)警占誤報(bào)警總數(shù)的43.5%。

例如，車輛462999在2012年10月9日7：15，經(jīng)過(guò)德州京滬上行超偏載檢測(cè)裝置時(shí)超載6 t，但是在經(jīng)過(guò)包頭西達(dá)拉亥上行、濟(jì)西橋南超偏載檢測(cè)裝置，晏城TPDS檢測(cè)時(shí)均不超載，可以判斷德州京滬上行超偏載檢測(cè)裝置誤報(bào)警。對(duì)于此類誤報(bào)警，可以采取以下措施加以減少或避免：（1）在超偏載檢測(cè)裝置的安裝選址時(shí)，地點(diǎn)應(yīng)避開電氣化分相點(diǎn)、高壓輸電線、短梁、短隧、道口及易產(chǎn)生洪水、塌方、凍脹等地點(diǎn)，減少外界對(duì)設(shè)備檢測(cè)的干擾。（2）工務(wù)部門在搗固路基時(shí)，應(yīng)該注意安裝超偏載檢測(cè)裝置路基的平整與牢固。

3 結(jié)束語(yǔ)

貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生誤報(bào)警的原因多種多樣，但也有一定的規(guī)律可循。通過(guò)近幾年對(duì)貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中誤報(bào)警數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，誤報(bào)警可以分為傳感器異常、車號(hào)匹配錯(cuò)位、列車速度突變、其它類型4類。本文分析了每種誤報(bào)警的產(chǎn)生原因，提出了識(shí)別方法及減少誤報(bào)警的措施，以便在貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中減少誤報(bào)警的發(fā)生，提高系統(tǒng)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

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