哈尔滨局集团公司超偏载检测安全预警装置设计与应用对策

LORDING AND REINFORCEMENT | 装载加固
文章编号：1004-2024(2021)01-0043-06 中图分类号：U298.3 文献标识码：A DOI ：10.16669/ki.issn.1004-2024.2021.01.08
目前国内外现有的铁路货运计量安全检测装置，如轨道衡、超偏载仪等对现场实际安装标准要求较高，其中钢轨、轨枕、线路长度、线路坡度、地基承受力、货车通过速度等都有着严格的要求，安装标准与造价较高，导致小型货运站场及铁路专用线难以安装此类设备，从而使铁路运输存在超偏载检测盲点，造成一定的安全隐患。

因此，中国铁路哈尔滨局集团有限公司(以下简称“哈尔滨局集团公司”)设计研发超偏载检测安全预警装置，可以有效解决各个装车站散装货物超偏载安全检测问题，确保货物运输安全。

1 铁路超偏载检测装置现状
1.1 现状分析
哈尔滨局集团公司现有货运计量安全检测装置123台，其中轨道衡91台，超偏载检测装置32台，分布在16个站段78个装车站。

哈尔滨局集团公司管辖范围内有货运站252个，其中散装货物装车站有226个。

为了强化设备维修质量，确保设备的运用稳定，哈尔滨局集团公司完成管内所有联网货运计量安全检测设备车站级服务器上移至哈尔滨局集团公司信息所机房进行统一管理，杜绝因货运计量安全检测设备车站服务器故障导致数据无法上传问题。

2020年，哈尔滨局集团公司更新、改造、大修货运计量安全
检测设备。

新建东佳木斯、宾西、牡丹江(2台)超偏载检测装置4台，新建龙镇、牙克石、尚志轨道衡3台；更新滨江超偏载检测装置1台，更新煤田轨
哈尔滨局集团公司超偏载检测安全 
预警装置设计与应用对策
赵全赏
(中国铁路哈尔滨局集团有限公司 货运部，黑龙江 哈尔滨 150006)
摘 要：为有效落实国铁集团科技保安全工作方针，提升哈尔滨局集团公司各个装车站散装货物超偏载安全检测能力，阐述哈尔滨局集团公司铁路超偏载检测装置现状，针对存在的安装位置不合理、环境影响较为突出、设备管理质量偏低等问题，分析超偏载检测安全预警装置组成及检测流程，设计测重信号处理、智能校准、报警功能3个模块，实现对散装货物装载状况进行实时量化监控。

在此基础上，从日常应用管理、信息系统维护、应急预案构建等方面，提出超偏载检测安全预警装置应用管理对策，为现场监控人员提供精确的超偏载信息，以保障铁路货物运输安全。

关键词：铁路；超偏载检测；安全预警装置；检测流程；功能模块；应用管理
收稿日期：2021-01-12
作者简介：赵全赏 (1970—)，男，黑龙江哈尔滨人，大学本科。

基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划重点课题 (K2017X009-J)
铁道货运｜第 39卷 / 第 01 期 / 2021 年
RAILWAY FREIGHT TRANSPORT
图1 超偏载检测安全预警装置组成示意图
Fig.1 Composition of safety warning device for out-of-gauge and shift loading detection
超偏载检测软件
数据采集单元
TCP / IP 测重头1
测重传感器
测重头3
测重传感器
测重头2
测重传感器
测重头4
测重传感器
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性能。

数据采集单元接收侧重传感器获取的车重低
频信号，并输出信号的幅频特性，采用数字低通滤
波器进行高频滤波，滤掉高频干扰，保留真实低频
有效测重信号，有效测重信号通过数据采集单元的
CAN接口发送到通信转换盒，由通信转换盒将CAN
总线数据转换为TCP/IP协议数据，通过局域网络上
传给上位机的超偏载软件进行分析处理。

（3）超偏载检测软件。

超偏载检测软件接收到有
效测重信号后，依据信号幅值的大小等信息计算列车
通过速度，根据前后转向架的距离及车体间的间距及
各车轮位置的逻辑关系，分析出每辆车各轴的轴重，
从而计算出前转向架重量、后转向架重量和车辆的总
重。

超偏载检测软件可以将查询、调零、配置等通
信数据通过TCP/IP协议发送到通信转换盒，由通信
转换盒将数据以CAN总线方式发送到测重数据采集
单元[2]。

1.3 检测流程
超偏载检测安全预警装置采用多任务多线程的方
式实现数据通信、数据处理、数据分析和数据保存
的功能。

通过TCP/IP协议读取或设置信号采集单元
的信息。

当无车测量时，软件会对测重传感器组进
行实时查询，可通过发送调零设置命令，对传感器
组的零点数据进行设置，防止测重传感器的信号幅
值漂移，避免因测量数据偏差较大而导致的误报警。

当待测车辆通过时，超偏载检测软件接收到的测重数据，即对数据进行分箱处理，不同测重传感器数据分组存放，根据获取数据的先后时间判断来车方向与车辆实时速度。

车辆通过后进行轴数计算，按照轴信息数据分析生成车辆信息，并计算出车辆的测重信息。

依据报警门限值，对车辆信息进行分析和数据保存，如有报警信息，将报警详细信息以不同颜色分类显示提示，供现场作业监控人员参考。

超偏载检测安全预警装置检测流程如图2所示。

2 超偏载检测安全预警装置功能模块设计
2.1 功能模块
2.1.1 测重信号处理
测重传感器采用桥平衡低频信号传感器，当车辆
图2 超偏载检测安全预警装置检测流程图Fig.2 Inspection process of out-of-gauge and shift loading
inspection safety warning device
提示重测
无效数据
收到轴重数据
开始测试
计算速度
判断方向
智能校验
数据筛选
分车处理
计算轴数
超偏载情况分析
计算重量
报警
显示信息
测试结束
需要报警
有机车
数据有效
速度符合
测试条件
校验超过 3 次
N
N
N
N
N
Y
Y
Y
Y
Y
通过测重传感器时，车轮的重力使钢轨产生了应力变化，作用在测重传感器上，产生车重低频信号，该信号经过降噪、滤波、放大等处理后输出到下一级处理。

由于测重传感器的测重信号是由钢轨受到重力后产生的微量形变产出的，而钢轨的受力形变量还要受到很多因素的影响，其中包括环境的温湿度及车辆的运行速度等。

环境的温湿度对于测重信号幅值有一定影响。

在不同的温湿度环境下，钢轨的受力形变量是不同的。

在车辆测量过程中，当经过轮轴较多后，由于摩擦生热的原理，钢轨的温度也会随之不断升高。

根据这一特性，添加了环境温湿度监测，可根据环境状
图3 智能校准示意图
Fig.3 Schematic diagram of intelligent calibration
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安全预警装置应是已经过首检合格并在检定有效期内的设备；在提交联网申请时，应同时附设备首检或周期检定合格证明、设备测点名称，集团公司货运部以局电或局函形式报国铁集团货运部。

（3）加强数据保管。

加强对数据和有关资料保管，原始数据保存至少3年，有关检修维护记录保存至少1年。

（4）强化日常考核。

哈尔滨局集团公司货运部负责制定并动态优化超偏载检测安全预警装置设备运用考核指标，定期组织对站段货运计量系统及相关计量安全检测设备运用质量进行考核和通报。

（5）严肃问题追责。

哈尔滨局集团公司组织管内各站段制定设备调试和日常维护管理办法，不得擅自屏蔽、过滤、修改检测数据，不得影响正常检测工作，对引起安全问题得不到及时发现甚至导致事故的将严格追究责任[7]。

2.2.2 信息系统维护
将超偏载检测装置、轨道衡纳入到集团公司货运安全信息管理系统，充分利用货运计量系统和设备运用管理电子化台账的大数据分析作用，找出问题多发的设备，加强日常盯控，畅通维修渠道，减少设备故障影响。

（1）建立管理制度。

应按照《信息系统安全等级保护基本要求》三级要求进行管理，制定并落实系统服务器安全、操作安全、应用软件管理、系统数据管理、业务数据管理、计算机病毒防范、应急处置等方面的安全管理制度，保证系统运行安全和数据安全。

（2）加强服务器管控。

应将超偏载检测安全预警装置服务器统一放置在集团公司信息技术所及站段计算机房内，并由其管理。

机房应提供充足的不间断电源容量，保证服务器7×24 h不间断工作。

机房建设应符合国家相关标准，服务器、监控终端计算机禁止安装无关的软件和硬件。

（3）及时更新信息。

检定完成后或检衡车重量发生变化时，集团公司质监所应及时通过货运计量系统更新超偏载检测安全预警装置有关信息。

（4）规范故障定级。

因计算机设备硬件故障、软件故障和违反规定操作、安全防范措施不力、技术设备不良及其他原因,造成货运计量系统设备损坏、信息泄漏、毁损、丢失，影响本系统正常运行，对运输生产造成损失的，均列为本系统运行故障。

（5）优化用户管理。

应在保证系统信息安全、保密、简化流程、提高用户调整的工作效率的前提下，对超偏载检测安全预警装置进行用户配置。

用户配置工作应结合机构调整、人员变动等情况同步及时完成，不得影响正常监控工作。

2.2.3 应急预案构建
（1）明确责任主体。

各使用单位应制定超偏载检测安全预警装置发生各类故障时的应急预案，明确应急处置责任主体和安全保障具体措施，保证应急处置统一指挥，处置有序、高效。

（2）完善处理流程。

各使用单位除按设备故障规定流程办理外，应及时向集团公司货运部、质监所、信息技术所报告，报告内容包括：车站、地点、故障发生时间、概况、原因初步判断、处置情况等。

集团公司质监所在发现或接到故障报告后应立即进行故障分析和处理，确保在最短时间内恢复正常使用。

一般故障应在24 h内修复，如设备损坏严重，应及时启动小修或大修程序，确保在最短时间内恢复正常使用[8]。

3 结束语
随着铁路货运装车品类繁杂，装车量逐年上升，对货物装载质量提出新的要求，同时也对装载安全检测能力提出更高的挑战。

超偏载检测安全预警装置的设计研发有效解决了货物超偏载检测盲点问题，通过现场实验验证，能够满足现场安全预警卡控需要，能够实现现场监控、数据分析、问题报警等功能，实现散装货物装载进行全天候、全方位、全过程的安全检测监控，有效保障铁路货物装载安全，提高铁路运输生产效率。

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装载加固 | LORDING AND REINFORCEMENT
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（责任编辑 王 静）
Design and Application of Safety Early Warning Device
for Out-of-gauge and Shift Loading Detection in China
Railway Harbin Group
ZHAO Quanshang
(Freight Department, China Railway Harbin Group Co., Ltd., Harbin 150006, Heilongjiang, China)
Abstract: In order to effectively carry out the working policy of ensuring safety through science and technology of China Railway, promote the safety detection ability of bulk goods out-of-gauge and shift loading at each loading station of Harbin Group, this paper describes the current situation of out-of-gauge
and shift loading detection device in Harbin Group. Aiming at the problems of unreasonable installation location, prominent environmental impact and low quality of equipment management, it analyzes the composition and detection flow of out-of-gauge and shift loading detection safety early warning device,
and designs three modules of signal processing, intelligent calibration and alarm function, so as to realize
real-time quantitative monitoring of bulk goods loading status. On this basis, from the daily application management, information system maintenance, emergency plan construction and other aspects, the paper proposes the application management countermeasures of out-of-gauge and shift loading detection safety
early warning device, which provide accurate out-of-gauge and shift loading information for on-site monitoring personnel, and ensure the safety of railway freight transportation.
Keywords: Railway; Out-of-gauge and Shift Loading Detection; Early Warning Device; Detection Flow; Functional Module; Application Management
哈尔滨局集团公司超偏载检测安全预警装置设计与应用对策赵全赏。