淺談斷軌式動態電子軌道衡系統改造

郭沛

摘要：軌道衡系統作為客戶交貨稱量的重要依據，保證其可靠穩定運行能保證好客戶的利益。我們針對軌道衡出現的問題進行了詳細的研究和分析，從增強基礎強度、加強稱臺、改善過渡塊、選用數軸計數、升級傳感器接線、數據異常報警等方面對原有軌道衡進行升級改造，降低了因軌道衡計量偏差導致生產質量糾紛。

關鍵詞：軌道衡;動態;斷軌式

一、項目實施背景

斷軌軌道衡由壓力傳感器、稱重臺面、嵌入式數據采集處理系統和管理計算機組成，與稱重臺面相配套的有經專門設計并施工的鋼筋水泥基礎、整體道床及控制室。在列車動態過衡時，壓力傳感器將列車的重量信號轉變為電壓信號，傳送至信號調理板的不同獨立通道，電壓信號經過放大和模數轉換，送進嵌入式系統CPU內進行判別、數據采集和處理，稱重結果上傳到管理計算機由稱重管理軟件人機界面顯示出來，完成數據的存儲、統計、打印、聯網等數據庫的管理。

由于我公司運輸的為C80車廂載貨重量為100噸左右的貨物，軌道衡長期處于高負荷的運行，同時由于工作環境空氣濕度大，鹽堿性高等原因，造成軌道衡鋼結構銹蝕、疲勞，基礎局部沉降情況的出現，嚴重影響了軌道衡的稱量精度，貽誤正常的生產作業時間。為了徹底解決軌道衡出現的問題，確保行車安全，保證計量精度，減少設備的維護量，為貨主提供準確的貨物稱量數據，必須對原有稱臺通過增強基礎強度、加強稱臺、改善過渡塊、實現系統監控連鎖、選用數軸計數、優化通訊方式等方面對原有軌道衡進行改造，以適應現在的工況，保障生產的順利進行。

二、項目改造實施方案

（一）軌道衡稱臺結構改造

1.加強稱臺

針對原有稱臺較為單薄容易出現銹蝕和疲勞的情況，對稱臺進行了重新設計，加強了鋼結構的強度。軌道衡稱體結構圖如圖1。

斷軌軌道衡機械臺面為整體結構，便于整體吊裝運輸。主要由基座框架、承重梁、傳感器及連接、限位裝置、休止保護、防護蓋板、軌墊板、預埋件等組成。

（1）基座框架：

基座框架為稱重梁、傳感器、限位裝置的支撐平臺。采用中厚鋼板和型鋼焊接而成，具有很高的強度、剛度，保證機械稱量臺面在吊運、安裝以及荷載時不變形。加強后基座框架高度由原來的220mm加高至260mm。

（2）承重梁：

承重梁是稱重系統主要部件，其橫截面為箱型結構，由中厚鋼板焊接而成。加強后箱型主梁總高度為490mm;剛度、強度和臺面穩定性有很大提高。

（3）限位系統：

限位系統由橫向拉桿和縱向拉桿組成，拉桿的一端與整體機械框架連接，另一端與稱重梁連接，以保證稱重梁在水平方向的位置穩定。根據重載車輛沖擊特點，限位拉桿直徑由30mm加大至50mm。對接方式也由中間改為兩端連接，提高抗沖擊、抗壓能力。

（4）新增引軌支承軌墊板：

既有臺面基坑兩端墻上面約1000mm長度范圍內，其軌下無1：40吻合固定支點，車輛經過時，過渡軌下沉從而影響臺面狀態，因此需鑿除基礎預埋增加預埋鋼板，用于焊接固定新增軌墊板。

（5）過渡器：

采用橋式隨動過渡方式，減少車輪上下秤臺時對傳感器的沖擊。當車輪經過軌縫時，過渡器上通過（而在軌縫處過渡器上面是連續的），從而避開了軌縫。

（6）休止裝置：

安全休止裝置裝在正常計量時，與主梁之間保持一定間隙，用來保護主梁，以防傳感器損壞時秤梁下落發生意外，影響行車安全。

（7）防爬器

防爬器采用鋼軌穿銷式結構，防止軌道衡自帶過渡鋼軌竄動，保證過渡鋼軌與臺面軌之間的軌縫間隙。

（二）軌道衡控制系統改造

1、應用嵌入式智能稱重分析系統

改造后軌道衡采用嵌入式智能稱重分析系統，其系統特點為：數據處理程序可以獨占嵌入式系統CPU、內存資源，可以使用多種高級算法，提高數據處理質量;提高采樣、處理部分硬件可靠性，減少底層維護工作量;對環境適應能力比工控機更強;便于安裝、調試及維護;支持IDE 接口、串口、并口、熱插拔USB接口、高速以太網接口、PS/2鍵盤接口;16位16路數據采集，最多支持16路信號的單獨接入;高達100KHz 采樣頻率;5.7大液晶屏實時顯示設備完整狀態;內置CPU，獨立工作;嵌入式分析軟件，可獨立進行計量、數據存儲;具有偏載檢測、數據上傳功能;標準以太網數據接口，無須添加任何硬件和協議，與管理機連 接更方便。

2、軌道衡數據與生產控制系統PLC實現通訊

PCI-1761是一款PCI總線卡，將PCI-1761繼電器模塊插入到軌道衡主機上，安裝相關驅動后，進行相關配置后可以進入調試界面。軌道衡程序使用VB6.0編寫，要實現PCI-1761與軌道衡程序通訊需要更改軌道衡相關程序。

要實現軌道衡與工控機PLC程序連鎖，將PCI-1756繼電器輸出端接入AB公司的1794輸入模塊上，通過更改PLC程序實現連鎖。

當軌道衡數據出現問題是，在工控機上不但有蜂鳴器聲音報警，同時操作界面還會彈出相信文字報警，并在必要情況下設備停機，只有確認安全之后才可以恢復作業，極大的提高了設備安全運行程度。

3、儀表及傳感器通訊方式改造

（1）用RS-232接口光纖MODEM替代了原有的NPort串口服務器5110，將嵌入式稱重儀表的通訊方式由串口改為網口，提升了軌道衡系統運行的穩定性。同時改變了原有的靠鑲嵌在軌道上接近開關計數的稱重方式，將接近開關去除，使計數方法更穩定，在節約成本的同時維修量減少。

（2）原有軌道衡稱重傳感器的接線方式為兩通道，因接線方式所限不能根據儀表分別顯示出四個傳感器的即時數據，且原有傳感器接線盒在軌道衡稱臺基坑內，密封及防水效果不佳，對軌道衡系統的稱重有影響。通過改變傳感器的接線方式，將兩通道改為四通道，使儀表能顯示出四個傳感器的即時數據。另外將改造后的接線盒放到儀表控制箱內，能夠避免進水腐蝕等問題對軌道衡系統的影響。

三、項目改造實施效益

項目改造實施完成以來，軌道衡運行穩定，計量精度可靠，保障了過衡煤炭數據的準確計量，有效避免了重復計量造成的能源和資源的浪費。本改造項目不僅取得了明顯的經濟效益，同時也取得了突出的社會效益，既保證了煤炭交易計量的公正，也提升了公司的計量服務質量水平，是加強公司行業競爭力的重要體現。

四、項目推廣建議

由于通過鐵路運輸的散雜貨的計量，基本都是通過軌道衡進行計量和結算，軌道衡數量眾多且分布廣泛，不僅僅應用在煤炭港口，在其他行業中也有諸多應用。因而，對于本項目改造實施涉及的諸多技術點，均具有廣泛的推廣和應用價值。

參考文獻：

[1]《PCI-1761快速安裝使用手冊》 研華科技

[2]戴北海. 不斷軌動態軌道衡的應用[J]. 冶金設備管理與維修，2013.

[3]謝寶義. 不斷軌動態軌道衡稱重技術[J]. 計量與測試技術，2002（03）：16-17.