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轨道衡建设

 
摘要:
轨道衡是对铁路大宗货场进行计量的大型衡器。可分为不断轨动态电子轨道和断轨动态电子轨道,是安装铁路上,对铁路火车进行动态连接称重的大型计量设备,它能准确地检测到钢轨上动态载荷的大小,通过微机,计算出节重、车速和总重等数据,并可完成数据自动储存、输入车号、物质类别、去自重求净重、显示、打印等多项功能。各大型企业为保证进厂原材料的核算成本,大部分都安装了轨道衡,我厂轨道衡的建设有效遏制了大宗原材料来量不足的问题,为企业带来了可观的经济效益
 
关键词:不断轨动态轨道衡、准确度、车速、净重、传感器、整体道床、称重软件、转向架计量、车号识别系统
 
一、     概述
1动态轨道衡的现状:
90年代初,我国动态轨道衡大多数都采用传统的深基坑、独立秤台,秤台两端与轨道间过渡连接的结构形式。所采用的称重原理是视深基坑为质量无限大的刚性基础。车辆过衡时,车辆质量作为负荷全部独立地加到传感器上而不受线路影响,从而保证称量的准确性
         90年代后期,国外的轨道称量技术引进我国,此类衡器与我国使用的轨道衡相比较,外部结构最大大不同一是采用不断轨形式;二是取消了基坑,采取有基础处理与无基础处理两种形式,不断轨轨道衡引进二力合成称重概念,是对原有称重的理论的突破和挑战。根据二力合成的数学模型各传感器的分配受力值准确确定传感器的安装位置,从而保证衡器的称量精度。随着计算机技术的发展,不断轨轨道衡与计算机技术结合,使动态轨道衡测量技术得到明显提高,在国内有逐渐普及之势。
2我厂原料计量情况及轨道衡总体方案:
每年煤、石等大宗原料进厂达几百万吨,对来量计量监控手段基本上采用抽检车皮的办法控制来量盈亏。由于计量手段原始,不能有效控制来量的准确性,给我厂的效益带来相当大的影响。从2003年石的来料统计数字来看进厂总量约为100万,而年底盘存亏损达5万多吨,损失达几百万元,当然这里不能排除历史原因。1986年虽然筹资建设了断轨轨道衡,但由于当时的技术限制,以及选址、维护方面存在很多问题,造成轨道衡不能正常运转。
根据我厂的实际情况,历经一年多的时间对十多个使用单位及制造企业进行调研论证,按照我厂轨道衡建设安全、稳定、长周期、高精度的原则确定了轨道衡的总体方案。采用武汉衡器有限公司的技术,采用有基础的整体道床和过渡道床,使用GCV—100B不断轨动态电子轨道衡,计量方式双向全自动转向架计量,计量车速3—40km/h,计量准确度0.5级,建设地点我厂老用线1号道岔岔前直线段上,总投资110万元左右,称重范围100吨。
二、     基础建设:(如图1所示)
轨道衡建设对地点有一定的要求,无论从整体道床还是基底混凝土道床都有要求。道床基础必须坚实可靠,排水设施完好,基础最终沉降量小于5mm,对耐力不小于15t/m3。为保证轨道衡基底应立满足要求,在整个道床地部布置了90根桩,均采用钢筋混凝土方桩,整体道床基础、衡器基础、过渡段的道喳槽基础全长54m,其中整体道床基础44m,两端过渡段5m,整体道床基础与桩基础浇注在一起,保证了整个基础牢固稳定。为保证秤体称台良好的排水系统在预埋PVC管自然排向路基左侧的水塘。为减少震动,秤体两端均采用25m的长轨。
          整个轨道衡基础建设都是在不中断列车运行的条件下进行的,即采用扣轨梁施工方法,把整体道床分成6米一段,在每段路轨两侧分别开挖、浇注出上平面400mm,底平面600mm的钢筋水泥扣轨梁支撑墩,支撑墩的间距为400mm,在两侧的支撑墩上各用46米长的钢轨正反相扣,用钢卡子紧固成与铁轨平衡的支撑梁,再用35米长的钢轨正反相扣,用钢卡子紧固成与铁轨成横向的支撑梁,安放在铁轨两侧纵向支撑梁上并紧固。铁轨与横支撑梁去用扣件紧固,铁轨两侧与外侧用轨距拉杆固定。这样通过支撑墩及扣轨梁把整个铁轨架起保证列车正常运行,同时又可对基础进行施工,整个基础施工是从两端过渡端开始最后完成基坑的施工。
三、     称重系统:
称重系统由称重台面(机械台面)、一次元件传感器、数据采集仪、电源系统、计算机系统、打印机等组成。
1、       称重台面(如图2所示)
称重平台一般由主梁、限位器和底座组成,主梁是直接承受火车车辆重量的部件,主梁上面的轨道称为量轨称重台面两侧的轨道称为引轨。称量轨与引轨不断开的则称为不断轨轨道衡。秤梁之间有一套抗扭系统,防止秤重区钢轨及秤梁内侧翻转,秤梁上有横向限位系统,限制秤梁的横向运动,秤梁两端安装有4只重力传感器,另外在秤梁轨和引轨连接处的钢轨上还有4只剪力传感器,同侧钢轨两剪力传感器之间称为称量区间,车轮进入该区间即开始称重。
2、       称重原理及数据采集系统:
动态轨道衡根据台面长度和计量方式的不同可分为整体计量、转向架计量和轴计量。本系统采用转向架计量方式,即前一个转向架在台面上I传感器受力数据取平均值加上后一个转向架II传感器上受力平均值即为整车重量,整车计量主要用于称量液体物质而轴计量目前应用不多。称重时压力及剪力传感器将车辆重量转换为毫伏级电压信号,该电压信号与重量具有严格的线性关系。该毫伏级电压信号经数据采集仪中心高性能放大器放大,把毫伏级信号并进行滤波处理放大成为低电压信号,在经过A/D模数转换器传唤为数字信号,经过并行数据接口接入计算机中进行数据处理。
数据采集仪由电源部分、模拟部分、数字部分、远程传输部分组成,电源部分主要为传感器及其它电路提供电源,模拟部分由高精度放大器、滤波器、A/D转换部分组成,对信号进行模拟处理,由于在模拟部分采用高精度放大及高速A/D转换传衡器测量分辨率达1kg,另外由于采样速度较快确保了测量准确度。
称重传感器为电阻应变式传感器,一般由弹性体、电阻应变法、补偿电阻、引线及外壳等部分组成。当称重时,弹性体发生形变造成电阻应变法也发生相同的形变,由此产生电阻变量DR,经桥路输出产生毫伏级电压信号。
四、     计算机系统(动态称重台面,如图3
计算机系统是动态电子轨道衡的核心部分,完成数据采集、数据处理、显示及数据管理等工作。计算机系统通过并行接口接收数据采集仪发送的轨道衡传感器测出的重量及速度的数字信号,然后通过装在计算机中心的轨道衡软件系统对数据的处理,轨道衡软件系统包括动态称重软件、静态称重软件、管理软件等。动态称重软件按照称重原理及用户的使用习惯而编制。整个台面可分为过衡数据显示区、程序控键接钮区、显示仪表状态区、数据库目录区、数据库内容区、动态数据库区、数据库管理区等。动态称重时计算机可自动添加当前车辆的序号、重量和速度。同时以记录形势保存在数据库中。称重结束后,操作人员填写货名、发货单等相关信息。这些信息将按程序要求也相应进行保存,以方便今后历史数据的查询。静态称重软件主要适用静态测量,即采用整体计量的方式,判断整个车而不是转向架在称台时的传感器的受力情况,也分为数据显示区和按钮控键区。也可输入相应的货名、发货单位等信息。管理软件实际完成对历史过衡数据的统计、查询、删除等功能,可分别按车号、货名、发货单位、其止时间进行查询、统计、删除。对于不同的用户可按级别要求进入不同的画面,而进入系统设置只有维护人员按密码可进入并可完成基础数据的设置。如使用模式、静态标准值、动态标准值、数据来源、称重范围等重要数据。
五、     车号识别系统:
自动识别系统主要由标签、地面识别设备、复示终端设备、中央管理设备、标签编程器等部分组成。
标签:
   标签内部存储器中存有车号信息及车辆技术参数信息,安装于被识别车辆的底部中梁上。 
地面识别设备:
地面识别设备由车轮传感器、天线、RF射频模块、读出计算机、电源防雷装置、信号及通讯防雷装置等部分组成。其中,车轮传感器、天线安装在线路上,地面识别设备安装于铁路干线运行区间、分局交界口、编组站出入口处,实时准确地完成列车车辆识别,并将识别出的标签信息及辅助信息通过通讯电缆传输至中央处理设备和复示终端设备。 
天线:
    射频装置产生的载波信号通过天线向标签发射,同时接收由标签反射回来的信号。
    RF射频模块:
    是微波产生、发射、接收的设备。它产生的微波载波信号,经功率放大器放大,通过天线发射出去,同时接收由标签反射回来的信号进行提取、解调、放大、调整,送读出卡进行译码处理。
读出计算机:
   识别处理标签信息的同时,通过车轮传感器的信号,进行计轴计辆、标签定位、测速等处理,存储、形成列车信息报文,通过电缆传至集中控制管理设备,列车通过后即控制RF射频模块停止工作。 
 由于系统采用微波反射调制技术,因此系统最大的特点是:标签内存采用低功耗E2PROM芯片,具有可读写功能,而且读写方便,内存可根据实际需要而定;标签是无源的,内部电路不含有任何微波器件,电路设计简单,且外壳采用密封结构,因此标签具有较长的使用寿命,并且不需要维修;系统在信息编码方面采用变型式FSK方式,特殊的标签及射频装置电路设计,以及射频载波信号是连续发射的,具有较窄的发射接收带宽,因此系统具有较强的抗干扰能力,可以在恶劣的环境下稳定工作,风、雪、冰、雨、油、赃物、化学腐蚀、振动、冲击及电磁波干扰等对其系统性能无影响,系统具有较高的识别信息精度,识别精度可达到99.9999%以上。
、数据分析及效益计算:
2004年4月8日我厂经过国家轨道衡计量站的检定,取得了检定证书,正式投入计量和结算的使用。下面是今年1至5月份轨道衡采集的数据分析及取得的经济效益
1.原、燃材料大票量与轨道衡计量比较
①. 1-5月份,灰石大票来量与轨道衡数据统计
月份    种类   大票量     轨道衡检测量   盈亏量        误差%
1月    灰石    71522      71297.51      -224.49      -0.31
2月    灰石    72761      74411.87     1650.87     +2.26
3    灰石    81772      83541.85      1769.85     +2.16
4月    灰石    82447      88270.96      5823.96     7.06 
5月    灰石    89680      95991.61      6311.61      7.04
合计           398182     413513.8     15331.8
 
②.3-5月份,末煤大票来量与轨道衡数据统计
月份   种类   大票量   轨道衡检测量   盈亏量        误差%
3月   末煤   45235      45692.68      457.68        +1.01
4月   末煤   23190      22902.54      -287.46       -8.91
5月   末煤   32200      32126.92      -73.08        -2.29
合计       100625     100722.14    97.14
 

从以上数字统计分析,截至5月31日止,灰石轨道衡计量比大漂量多15331.8吨,如加运费按49元每吨计算,产生直接经济效益75万元;末轨道衡计量比大漂量多97.14吨,效益35.1万元,大数共计110万元。如果按照此效益计算,一年将为我厂带来效益250多万元。
2.地方车改装车皮减皮重增效情况
通过轨道衡的安装,我们在运行中发现进厂运输灰石的火车一个月将达到30列,按国家标准火车车皮自重量为20吨,但其中20列火车的车皮经过了改装,自重量达到了23吨,可是改装后火车的计算机识别条码还是20吨,并没有按照改装后的自重量更改计算机识别条码,这样一节火车车皮自重量将使我厂损失3吨的灰石量。通过空车回皮后,轨道衡计算机车皮自重量显示为改装自重量23吨,使我们发现了这一重大问题,按照一列火车50节,一个月内经过轨道衡的改装火车为20列,按照一个月计算,在火车车皮自重量上的损失重量为20×50×3=3000吨的灰石量,按照一吨灰石(含运输费用)49元计算,一个月将给我厂带来经济损失3000×49=14.7万元,一年将损失176.4万元。在计控中心和供应公司的共同努力下,经与供货方协调,此问题已经得到了解决,为我厂挽回了重大的经济损失。
3.补吨情况
在我厂轨道衡取得国家颁证并投入正常使用以后,厂部委托有关部门向原料供应商通报了这一情况。在计量衡的威慑下,我们及时将亏吨情况通报供应商,上半年共补吨60吨。按照一吨灰石(含运输费用)49元计算,共为企业挽回损失2700元。
4.与去年同期相比
去年灰石盘亏55000吨,按每月平均亏4583吨计算,1—5月份亏22915吨。今年与去年同期相比扭亏为盈,今年1-5份赢15331.8吨,
5.盘存量
2004年6月17日年中大宗原燃材料盘存为:
     白煤     口泉    西山      盐     石
本年帐面 4039.2   2895.7 109.267 4631.744 1181.741 29854.9
实际库存 4039.2   3000     7780    7600     1200    31000
   亏    0       104.3 7670.733 2968.256 18.259 1145.103
 

七、结束语:
轨道衡的建设为我厂带来了可观的经济效益,填补了我厂大宗原材料计量无手段的空白,同时也为成本核算带来了科学的手段。通过半年多的运行,技术及运行数据可靠,特别是双向无人值守自动称重及混编车的计量,极大地方便了原料来料的计量。随着我厂计算机信息网络的建设,轨道衡的数据在将在不远的将来能够改变现在手动录入进行网上传输的现状,而能够进行自动实时计量数据的传送,这样将大大减少信息的滞后性。轨道衡项目的完成不但解决了现在原材料计量问题,也为新区的计量提供了很好的借鉴。
 
                                                                                                                         
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评论 (1条) 发表评论

  • dwb0053 : 你对轨道衡计量研究很深入啊,我也是长期与轨道衡打交道的.我们公司是专业从事轨道衡车号自动识别系统研发与销售的公司,要是有机会合作就好了. 我们的公司是重庆铁竞科技有限公司 有兴趣的话,请登录:了解一下我们.

    2007-09-11 23:15

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