淺談軌道衡計(jì)量系統(tǒng)的穩(wěn)定準(zhǔn)確性

袁秀

（貴州天?；び邢挢?zé)任公司 貴州福泉 550501）

淺談軌道衡計(jì)量系統(tǒng)的穩(wěn)定準(zhǔn)確性

袁秀

（貴州天?；び邢挢?zé)任公司 貴州福泉 550501）

結(jié)合GCU-100型單臺(tái)面動(dòng)態(tài)電子軌道衡產(chǎn)品現(xiàn)狀，介紹軌道衡計(jì)量系統(tǒng)工作原理及主要部件，提出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。

軌道衡；計(jì)量系統(tǒng)；原理；準(zhǔn)確性

軌道衡是現(xiàn)代工業(yè)工程建設(shè)重點(diǎn)對(duì)象，負(fù)責(zé)貨車載重的稱量工作，在工廠、采礦、冶金、鐵路等方面。其中，隨著鐵路項(xiàng)目改革建設(shè)不斷加快，鐵路工程改造中引入電子軌道衡系統(tǒng)是必然要求，如何確保系統(tǒng)計(jì)量的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，這是技術(shù)研發(fā)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須解決的問題。

1 單臺(tái)面動(dòng)態(tài)電子軌道衡

“軌道衡”是稱量鐵路貨車載重的衡器，分靜態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)軌道衡和輕型軌道衡3種。本次研究“GCU-100型單臺(tái)面動(dòng)態(tài)電子軌道衡”，其是一種自動(dòng)化稱量鐵路貨車的電子稱量設(shè)備。它可在列車運(yùn)行中不停車、不摘鉤地連續(xù)稱量出貨車重量和速度。本產(chǎn)品采用了工業(yè)控制機(jī)和高精度稱重傳感器，利用高速、穩(wěn)定可靠的32位PCI總線接口板、高精度穩(wěn)壓電源系統(tǒng)組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能高速無誤地完成模擬信號(hào)、開關(guān)信號(hào)的自動(dòng)測(cè)量處理，應(yīng)用先進(jìn)的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理，完成準(zhǔn)確識(shí)別車輛及測(cè)量重量和車速過衡時(shí)間，能自動(dòng)識(shí)別車輛是否超載，對(duì)超載的車輛能自動(dòng)報(bào)警，并在打印紙上以特殊符號(hào)顯示，車列在過衡2min內(nèi)打印出檢測(cè)結(jié)果。本產(chǎn)品還可以具有完成包括除皮、分類累計(jì)、稱量結(jié)果自動(dòng)顯示、打印報(bào)表等十分豐富的功能，可將測(cè)量的全部信息長(zhǎng)期保存在微機(jī)之內(nèi)，方便用戶日后的查詢和統(tǒng)計(jì)。

2 基本原理與主要部件

本產(chǎn)品采用了無基坑或淺基坑整體箱型結(jié)構(gòu)，具有很高的承載能力和抗沖擊負(fù)荷剛度，同時(shí)改進(jìn)了拉式限位系統(tǒng)的強(qiáng)度和受力狀態(tài)的水平度、垂直性等指標(biāo)，可確保負(fù)荷在傳力系統(tǒng)中信息的不失真?zhèn)鬟f。系統(tǒng)采用隔離變壓器，使設(shè)備與電網(wǎng)有效隔離，軌道衡設(shè)備采用二級(jí)防雷措施，提供與其它計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)據(jù)接口，可與鐵道部推廣應(yīng)用的車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)通訊，原理如圖1。

圖1 單臺(tái)面動(dòng)態(tài)電子軌道衡工作原理

測(cè)量軟件采用自動(dòng)顯示節(jié)重、速度和車號(hào)等，自動(dòng)識(shí)別列車運(yùn)行方向，動(dòng)態(tài)稱量具有雙向10參數(shù)調(diào)整功能。數(shù)據(jù)管理軟件我們采用通用數(shù)據(jù)庫語言編程，其操作平臺(tái)采用WINDOWS系統(tǒng)和企業(yè)局域網(wǎng)。軌道衡配備車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，當(dāng)列車通過后系統(tǒng)就可立即得到車型、車號(hào)，由上述信息可換算出車輛的皮重，軌道衡會(huì)自動(dòng)取出這些信息計(jì)算出車輛凈重。全國(guó)首列軌道衡與車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)相結(jié)合的軟件是由我所完成的。在廣梅汕鐵路沿線6條主要運(yùn)輸專線上已投入正常使用，經(jīng)過近六年的實(shí)用證明系統(tǒng)結(jié)合功能完善性能可靠并能長(zhǎng)期連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。

3 軌道衡計(jì)量系統(tǒng)的穩(wěn)定準(zhǔn)確性設(shè)計(jì)方法

當(dāng)列車通過測(cè)量區(qū)時(shí)，車輪重量通過稱重臺(tái)下的壓力傳感器將重量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸出至軌道衡測(cè)量智能通道，經(jīng)模擬放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后，形成數(shù)字信號(hào)，這些與車輛重量有關(guān)的數(shù)字量經(jīng)接口電路送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的重量信息和車輛信息進(jìn)行分析、整理、計(jì)算，得出列車節(jié)重、車速等信息。

3.1 軌道衡的儀表

GCS-U-100型單臺(tái)面動(dòng)態(tài)電子軌道衡儀表系統(tǒng)由壓力傳感器、多路高速數(shù)據(jù)采集儀、計(jì)算機(jī)等組成。計(jì)算儀表中，本次選擇工業(yè)控制機(jī)，打印機(jī)選用漢字激光打印機(jī)。

3.2 數(shù)據(jù)采集部分

3.2.1 傳感設(shè)備

由傳感器輸出的微弱信號(hào)，可能有許多高次諧波迭加在信號(hào)中，所以信號(hào)必須經(jīng)過放大、濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)送入A/D轉(zhuǎn)換部分。該部分器件可連續(xù)工作，濾波效果優(yōu)良，并具有低功耗、低漂移、低噪音以及信號(hào)調(diào)節(jié)功能等特點(diǎn)。模數(shù)轉(zhuǎn)換采用美國(guó)進(jìn)口16位高速度高精度器件，其顯示分辨率可達(dá)1kg。

3.2.2 采集設(shè)備

采集設(shè)備與PC機(jī)之間的接口采用新型的USB接口，它使用方便，無需拆機(jī)插板卡，它單獨(dú)使用自己的保留中斷，不涉及IRQ、DMA、地址沖突等問題，不會(huì)同其它設(shè)備爭(zhēng)用PC機(jī)有限有資源，為用戶省去了硬件配置的煩惱。本設(shè)備具有多通道采集儀，正常使用時(shí)只需4個(gè)通道，若正在使用的通道損壞，可在軟件中指定使用備用的通道，再把放大器輸出信號(hào)接到相應(yīng)的通道即可重新正常工作。

3.3 軌道衡軟件

數(shù)據(jù)監(jiān)控采用ICP/IP協(xié)議方式，采用B-S結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)集中在一個(gè)服務(wù)器上，客戶終端可連接多個(gè)動(dòng)態(tài)衡可實(shí)現(xiàn)無人值守，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)，并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計(jì)等。軌道衡主機(jī)采用WINDOWS系統(tǒng)和企業(yè)局域網(wǎng)進(jìn)行通訊，用戶可直接在主機(jī)上操作，具體操作方法見后面說明，也可借助遠(yuǎn)程通訊的方法將軌道衡測(cè)定的數(shù)據(jù)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器（服務(wù)器主機(jī)采用WINDOWS2000或NT操作系統(tǒng)），完成與軌道衡主機(jī)通訊的功能，也就是說我們可通過遠(yuǎn)程撥號(hào)上網(wǎng)的方式在任何地方都能觀察軌道衡的運(yùn)行情況，也可以應(yīng)用戶要求在外地對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行修改。與此同時(shí)用戶可將其作為終端使用。

4 軌道衡計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)改良的效果

本次設(shè)計(jì)的100t單臺(tái)面動(dòng)態(tài)電子軌道衡承重臺(tái)主梁結(jié)構(gòu)是采用厚鋼板焊固成型的箱型結(jié)構(gòu)，其抗彎、抗扭、抗壓等力學(xué)性能好，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，使其在滿載下?lián)隙取?/1000?？稍谪涇噷?duì)承重臺(tái)長(zhǎng)期頻繁的沖擊下保證行車安全。采用自動(dòng)埋弧生產(chǎn)線加工工藝，加工精度高，承重臺(tái)面刨槽可采用鐵路專用彈條扣件緊固有效防止秤軌爬行現(xiàn)象。

4.1 安全性

采用過渡器大大減輕了貨車對(duì)秤體的沖擊，可讓貨車平穩(wěn)進(jìn)出秤臺(tái)。在秤體的縱向、橫向加裝了8套限位拉環(huán)裝置，以確保貨車過衡安全可靠。秤體在焊接漆前，材料采用噴砂處理工藝，去除鋼材表面的銹跡，增加鋼材表面硬度及結(jié)構(gòu)件外型的美觀。采用富鋅底漆，富鋅底漆含有大量鋅粉，具有良好的陰極氧化保護(hù)功能，對(duì)在潮濕、有腐蝕性氣體的使用環(huán)境的金屬結(jié)構(gòu)件能起到良好的保護(hù)作用。安裝調(diào)試后承重臺(tái)表面再涂一層面漆，漆膜厚＞100um。

4.2 自檢性

選用了多路數(shù)據(jù)采集儀，每只傳感器接一路通道，使更換傳感器可正確計(jì)量保證計(jì)量精度，特別注重惡劣環(huán)境的適應(yīng)性；技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，具有故障自診斷和自檢功能。采用40t橋式高精度傳感器，自復(fù)位性好，抗側(cè)向能力強(qiáng)，有效保證貨車平穩(wěn)過衡。防護(hù)等級(jí)達(dá)IP68，環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，是冶金、能源、交能等行業(yè)軌道衡之首選。根據(jù)多年來設(shè)計(jì)生產(chǎn)大型衡器的經(jīng)驗(yàn)和用戶要求，擬選用性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)信譽(yù)度較好的研華工控機(jī)。

4.3 智能性

計(jì)算機(jī)采用大容量硬盤；稱重軟件采用Windows2000操作平臺(tái)和企業(yè)局域網(wǎng)進(jìn)行通訊，其操作性強(qiáng)、穩(wěn)定性好；為了有效防范計(jì)算機(jī)病毒，本系統(tǒng)采用經(jīng)公安部門批準(zhǔn)使用的KV300+的殺毒軟件，能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，安全級(jí)別分系統(tǒng)管理員、操作員等，對(duì)不同使用者授與相應(yīng)權(quán)限。故而具有很強(qiáng)的計(jì)量管理能力，能編制打印各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表、稱量單；并具備聯(lián)網(wǎng)功能。

5 結(jié)論

總之，鐵路工程是我國(guó)現(xiàn)代戰(zhàn)略重點(diǎn)工程，按照區(qū)域交通運(yùn)行要求實(shí)施鐵路系統(tǒng)改造，可進(jìn)一步提升交通系統(tǒng)的可調(diào)度性。軌道衡是鐵路運(yùn)輸中的計(jì)量系統(tǒng)，可以在特定區(qū)域內(nèi)貨車、列車等進(jìn)行稱重計(jì)量，維持了軌道承載力的均衡性。為了更好地服務(wù)于鐵路運(yùn)輸作業(yè)，設(shè)計(jì)電子軌道衡可減小人工參與操作的難度，實(shí)現(xiàn)車載稱重的數(shù)字化操作，本次GCU-100型單臺(tái)面動(dòng)態(tài)電子軌道衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明了科技化改造的優(yōu)越性。

[1]張平.數(shù)字指示軌道衡常見故障處理分析[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，2008（09）.

[2]錢悅磊.標(biāo)準(zhǔn)軌道衡的準(zhǔn)確度分析[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，2007（03）.

[3]鄭九方，肖桂平，史建立.軌道衡電氣安裝規(guī)范的探究[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，2007（05）.

[4]趙德永.動(dòng)態(tài)軌道衡系統(tǒng)的波形分析[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，2007（05）.

[5]吳志剛.動(dòng)態(tài)電子軌道衡稱重原理分析[J].有色金屬（選礦部分），2006（01）.

TH715.13

A

1004-7344（2016）17-0255-02

2016-5-19

袁秀（1975-），女，漢族，貴州貴陽人，助理工程師，大專，主要從事化工儀表工作。