介紹地磅定量自動(dòng)裝車(chē)系統的結構、工作原理和稱(chēng)量技術(shù)指標，分析采用分離控制衡器和集成控制地磅完成對裝車(chē)系統計量性能檢測的方法，指出在日常工作中如何通過(guò)靜態(tài)地磅核查和自帶砝碼校準控制裝車(chē)系統稱(chēng)量的準確性。

0.引言

目前，融合計算機控制技術(shù)與稱(chēng)重技術(shù)的自動(dòng)定量裝車(chē)系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“裝車(chē)系統”）多用在鐵路運輸部門(mén)的煤炭裝載工作中，裝車(chē)能力能達到 5 000 t/h 以上，具有極高的工作效率和自動(dòng)化程度，使用普及率迅速提高。裝車(chē)系統的工作形式是將散裝物料分別以預定的、不同的質(zhì)量值逐次裝入整列（組）車(chē)的每節車(chē)廂中。裝車(chē)時(shí)，預裝車(chē)輛以恒定的速度運行，裝車(chē)系統間斷地將散狀物料裝入運行的車(chē)廂中，最后給出每節車(chē)輛的裝料量和整列車(chē)的裝料量。如何保證裝車(chē)系統稱(chēng)量準確，發(fā)揮使其在煤炭運輸貿易結算中的作用，成為計量檢測機構、煤炭運輸部門(mén)和裝車(chē)站等使用單位關(guān)心的核心問(wèn)題。因此，有必要從裝車(chē)系統的結構和工作原理入手，提出可行的檢測方法，并論述如何保證其稱(chēng)量準確性。

1.裝車(chē)系統結構及工作原理

1.1   裝車(chē)系統結構

裝車(chē)系統由緩沖倉、稱(chēng)量倉、液壓系統、控制系統和標定砝碼等組成。稱(chēng)量倉的四角裝有壓式稱(chēng)重傳感器，裝料的質(zhì)量值可通過(guò)傳感器轉換成電信號，再通過(guò)轉換放大處理后，由顯示器將裝料質(zhì)量值顯示出來(lái)。裝車(chē)系統結構如圖 1 所示。

1.2工作原理

裝料前，對裝車(chē)系統的設定是必須進(jìn)行的工作。先確定整列車(chē)每節廂的車(chē)皮重量，并將車(chē)皮重量值編制成序輸入裝車(chē)控制系統，再根據裝料要求和每節車(chē)廂的額定載重值對每節車(chē)廂進(jìn)行預裝料量設定，形成預設值順序表。

當列車(chē)以指定的速度行駛進(jìn)入裝車(chē)系統區域后，系統將自動(dòng)啟動(dòng)，根據每列車(chē)（或每節車(chē)廂）設定的預裝料量，物料自動(dòng)通過(guò)輸送機卸入緩沖倉。當裝料車(chē)廂行至卸料口下方適當位置時(shí)，開(kāi)啟給料閘門(mén)，電腦指令各液壓油缸帶動(dòng)緩沖倉液壓平板閘門(mén)適時(shí)開(kāi)啟，此時(shí)稱(chēng)量倉平板閘門(mén)應是完全關(guān)閉狀態(tài)，煤炭經(jīng)緩沖倉下液壓平板閘門(mén)放至稱(chēng)量倉內。隨后，裝車(chē)系統自動(dòng)稱(chēng)量裝料量的數值，電腦指令液壓油缸帶動(dòng)緩沖倉液壓平板閘門(mén)適時(shí)關(guān)閉，稱(chēng)重過(guò)程結束。此時(shí)，控制欲裝車(chē)廂進(jìn)入卸料溜槽下方，電腦指令稱(chēng)量倉平板閘門(mén)打開(kāi)，煤炭經(jīng)裝車(chē)溜槽裝入正在緩慢行走的列車(chē)車(chē)廂內。最后，稱(chēng)量倉內的煤炭全部放完后，電腦指令稱(chēng)量倉液壓平板閘門(mén)關(guān)閉，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。

1.3 稱(chēng)量技術(shù)指標

裝車(chē)系統是綜合性自動(dòng)化系統，可通過(guò)通訊數據線(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)連接進(jìn)行遠程監視和控制，影響裝車(chē)系統裝車(chē)準確性的關(guān)鍵是稱(chēng)量及稱(chēng)量控制技術(shù)。在裝車(chē)系統諸多技術(shù)參數中，與稱(chēng)重相關(guān)的技術(shù)指標包括列車(chē)運行速度、裝車(chē)能力、裝車(chē)速度、稱(chēng)重傳感器精確度、裝車(chē)精度（整節車(chē)廂裝載精度）和稱(chēng)重倉倉容等。

稱(chēng)量倉是裝車(chē)系統稱(chēng)重計量的關(guān)鍵部件，稱(chēng)量倉上部的 4 個(gè)吊腳與稱(chēng)重傳感器連接。稱(chēng)重原理是電阻應變式稱(chēng)重原理，即當稱(chēng)量倉滿(mǎn)載煤炭時(shí)，因重力作用使稱(chēng)重傳感器受力，這時(shí)貼服在傳感器上的應變片產(chǎn)生變形而輸出模擬的微電壓信號，微電壓信號由外接通訊線(xiàn)傳入控制系統，轉換成數字信號顯示在顯示屏上。裝車(chē)系統的稱(chēng)量技術(shù)指標包括裝料稱(chēng)量性能和預設定量性能。

1.3.1裝料稱(chēng)量性能

裝料稱(chēng)量性能是指裝車(chē)系統對貨車(chē)裝料的稱(chēng)量功能，也就是對每次裝料量的確定。準確稱(chēng)取每次裝車(chē)物料的質(zhì)量值是裝車(chē)系統工作目的之一，主要在裝車(chē)系統稱(chēng)量倉上進(jìn)行。裝料重量使安裝在稱(chēng)量倉四角掛臂上的稱(chēng)重傳感器的應變片產(chǎn)生變形，輸出電信號并上傳到控制系統，控制系統對該信號進(jìn)行 A/D 轉換、放大、處理后顯示出稱(chēng)量倉所裝物料的質(zhì)量值。

在稱(chēng)量裝料量時(shí)，稱(chēng)量倉中的物料是靜止的在稱(chēng)量倉中的，此時(shí)稱(chēng)量包括 2 個(gè)參量，一是稱(chēng)量倉滿(mǎn)倉時(shí)所稱(chēng)得的質(zhì)量，即稱(chēng)量倉質(zhì)量值；二是稱(chēng)量倉卸出物料后的殘留量。在裝料時(shí)，考慮稱(chēng)量倉或裝車(chē)溜槽殘留的影響是裝車(chē)系統計量性能特征，每次對車(chē)輛裝料后，裝車(chē)系統均顯示每次的裝料殘留，并將該值記錄下來(lái)列入運算，最終將殘留減去得到實(shí)際裝料量。裝車(chē)系統主要累計裝置顯示內容為車(chē)皮型號、車(chē)皮編號、車(chē)毛重、車(chē)皮重、裝載重量、稱(chēng)量倉毛重、稱(chēng)量倉皮重和車(chē)廂裝料量。其中，車(chē)毛重為預裝量加上車(chē)皮重量，車(chē)皮重為事先已知的車(chē)皮重量，裝載重量是根據車(chē)皮重量和事先預裝信息設置得到的，稱(chēng)量倉毛重為卸料前稱(chēng)量倉稱(chēng)量值，稱(chēng)量倉皮重為卸料后稱(chēng)量倉殘留量，車(chē)廂裝料量為稱(chēng)量倉毛重減去稱(chēng)量倉皮重。

裝車(chē)系統每次完成車(chē)廂的裝料均能顯示除去裝料殘留的實(shí)際裝料數值，而不是預設裝料量，這與定量包裝衡器有根本的區別。同時(shí)當整列車(chē)裝料完成后，裝車(chē)系統會(huì )給出整列車(chē)中每節車(chē)輛的實(shí)際凈重值的累計值，作為裝料數據上報。

1.3.2   預設定量性能

每節車(chē)廂裝料的預設定量指標也是裝車(chē)系統計量性能的重要指標，由于受車(chē)廂額定載重量的限制，每節車(chē)的預裝量與該節車(chē)輛的車(chē)皮重相關(guān)聯(lián)，每節車(chē)皮重量的不同使得整列車(chē)中不同車(chē)廂的預裝值不同。因此，裝車(chē)系統不同于重力式自動(dòng)裝料衡器（定量自動(dòng)衡器），檢測定量自動(dòng)衡器時(shí)預裝值是恒定的。

我國鐵路部門(mén)規定，貨車(chē)每節車(chē)廂的裝載量不允許超過(guò)一定范圍，超過(guò)一定范圍會(huì )被列入超載違章范疇，不僅會(huì )受到經(jīng)濟制裁還會(huì )影響鐵路軌道質(zhì)量，因此，對裝車(chē)系統裝料后，偏離預設值的量有所限制。如果裝車(chē)系統預設定量性能不滿(mǎn)足要求，導致裝料量超過(guò)預設值很多，就會(huì )造成某節車(chē)輛裝料后超載。

2.裝車(chē)系統計量性能的檢測方法

裝車(chē)系統作為自動(dòng)衡器以及進(jìn)行貿易結算的衡器，必須進(jìn)行計量性能檢測，主要是檢測裝車(chē)系統的稱(chēng)量性能，檢測項目主要包括裝料準確性能和預設定量性能。根據國際建議，這類(lèi)自動(dòng)衡器的自動(dòng)稱(chēng)量性能檢測是利用使用物料作為中間體完成的，也就是一定數量的物料在準確度較高的衡器和在被測裝車(chē)系統上分別稱(chēng)量，所得數值進(jìn)行比較，得到被測衡器的稱(chēng)量誤差，從而確定被測衡器是否滿(mǎn)足規定要求。因此，控制衡器是檢測裝車(chē)系統的主要計量標準設備，具有 2 種控制衡器，一是分離控制衡器，二是集成控制衡器。采用不同的控制衡器，檢測方法有所不同。

2.1分離檢測法

分離檢測法是利用分離控制衡器完成物料檢測。分離控制衡器是與被測裝車(chē)系統分離的衡器，多采用靜態(tài)軌道衡。將靜態(tài)軌道衡與被測裝車(chē)系統安裝固定在同一的軌道上，靜態(tài)軌道衡常安裝在被測裝車(chē)系統的尾端。每次裝料后，每節車(chē)輛均通過(guò)作為分離控制衡器的靜態(tài)軌道衡進(jìn)行稱(chēng)量，該稱(chēng)量值作為裝料的約定真值，與裝車(chē)系統上顯示的裝料凈重值比較而得到裝車(chē)系統的單次裝料誤差。分離檢測法如圖 2 所示。

裝車(chē)系統單節車(chē)廂裝料示值誤差為

式（2）和（3）中，E 累計為累計裝料稱(chēng)量誤差；I 累計為累計裝料示值；P 累計為靜態(tài)軌道衡累計裝料稱(chēng)量值，即為累計裝料約定真值；n 為每組檢定中單次裝料次數。

由于安裝靜態(tài)軌道衡需要一定條件的鐵路軌道場(chǎng)地，因此利用靜態(tài)軌道衡進(jìn)行裝車(chē)系統的稱(chēng)量控制具有一定的局限性。

2.2集成檢測法

集成檢測法是利用集成控制衡器進(jìn)行物料檢測。集成檢測法如圖 3 所示。

集成控制衡器是經(jīng)過(guò)靜態(tài)檢定后的被測裝車(chē)系統，即利用被測衡器自身進(jìn)行控制稱(chēng)量過(guò)程，被測衡器自身作為控制衡器，即集成控制衡器?？衫迷摲椒ǖ脑瓌t是具有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的指示裝置顯示裝車(chē)系統非自動(dòng)稱(chēng)量時(shí)稱(chēng)量倉上的載荷值。

在利用集成檢測法之前，需利用標準砝碼對裝車(chē)系統的非自動(dòng)稱(chēng)量性能進(jìn)行檢測，確定裝車(chē)系統的非自動(dòng)稱(chēng)量性能的最大誤差值是否符合不大于其自動(dòng)稱(chēng)量最大允許誤差的 1/3 要求，如果符合要求則裝車(chē)系統的非自動(dòng)稱(chēng)量計量功能可作為集成控制衡器使用。

裝車(chē)系統均配有砝碼校正裝置，在稱(chēng)量倉的油缸控制架上放置著(zhù) 10 t 標準砝碼（10 個(gè) 1 t 的鑄鐵砝碼，分為 2 組），通過(guò)固定在稱(chēng)量倉兩邊的砝碼校正裝置，將砝碼懸掛在其兩側。此方法受系統的油壓系統控制，在校準時(shí)可分組從小到大逐漸加載到稱(chēng)量倉。此方法可用于集成法靜態(tài)檢定，前提是砝碼需通過(guò)具有 1 t 的 M1 等級砝碼檢定資質(zhì)的機構檢定，并出具符合 JJG 99—2006《砝碼》的檢定證書(shū)。

由于裝車(chē)系統的稱(chēng)量倉所處位置多在幾十米以上的平臺上，且為料斗式的，要將滿(mǎn)載 60 t 的標準砝碼放置在稱(chēng)量倉上是不現實(shí)的，因此需進(jìn)行標準砝碼的替代工作，即利用物料多次替代標準砝碼，逐漸累加到最大裝載量，這時(shí)需啟用裝車(chē)系統的中斷功能。在裝車(chē)系統作為集成控制衡器使用時(shí)，自動(dòng)操作的中斷是作為自動(dòng)稱(chēng)量程序一部分的中斷程序。正常情況下，自動(dòng)裝料操作應該是運行的，然而在下列條件下，在每個(gè)裝料周期內自動(dòng)運行要中斷 2 次。

（1）裝車(chē)系統卸料前（稱(chēng)量倉滿(mǎn)載）中斷。在承載器被加載和已經(jīng)自動(dòng)稱(chēng)量出毛重值后，自動(dòng)運行應被操作停止程序中斷。

（2）裝車(chē)系統卸料后（稱(chēng)量倉空載）中斷。在承載器已卸載或已自動(dòng)稱(chēng)量出皮重值后，自動(dòng)運行應被操作停止程序中斷。

裝車(chē)系統單節車(chē)廂裝料示值誤差為

式（5）中，E 累計為累計裝料誤差；I 累計專(zhuān)門(mén)的指示裝置累計裝料示值，即為累計裝料示值；p 控制累計為累計裝料約定真值。

3.裝車(chē)系統稱(chēng)量準確性能的控制

隨著(zhù)對煤炭計量的逐漸重視，以動(dòng)態(tài)稱(chēng)量為主的自動(dòng)衡器稱(chēng)量精度往往不能滿(mǎn)足貿易結算要求。如何對在用裝車(chē)系統的稱(chēng)量性能進(jìn)行控制，成為使用裝車(chē)系統用戶(hù)亟待解決的問(wèn)題，以下給出 2 種稱(chēng)量性能準確控制的方法。

3.1   靜態(tài)衡器核查

所謂靜態(tài)衡器是一種非自動(dòng)衡器，在鐵路部門(mén)就是靜態(tài)軌道衡，是稱(chēng)量準確性達到中準確度級（級）衡器，可以滿(mǎn)足貿易結算要求。利用這種靜態(tài)衡器對在用裝車(chē)系統進(jìn)行期間核查，是有效掌握裝車(chē)系統稱(chēng)量性能是否準確的方法。通常裝車(chē)系統與 1 臺靜態(tài)軌道衡相配套使用，即在裝車(chē)系統尾端一定距離處安裝 1 臺靜態(tài)軌道衡，可定期或不定期的核查裝車(chē)系統稱(chēng)量準確性。

 利用靜態(tài)衡器核查裝車(chē)系統的工作過(guò)程為，首先對一定數量的預裝車(chē)輛進(jìn)行車(chē)皮重量的稱(chēng)重，之后將這些車(chē)輛回退到裝車(chē)系統裝料位置之前，啟動(dòng)裝車(chē)系統對這些車(chē)廂進(jìn)行裝料，然后逐一對每節裝料后的車(chē)輛進(jìn)行稱(chēng)量。比較靜態(tài)衡器稱(chēng)得的裝料量與裝車(chē)系統顯示的裝料量，差值作為修正裝車(chē)系統示值的依據，并啟動(dòng)裝車(chē)系統修正功能調整稱(chēng)量示值。

3.2   自帶砝碼校準

裝車(chē)系統均自帶校準砝碼，可用于對裝車(chē)系統進(jìn)行校準。校準砝碼需通過(guò)計量檢測機構的檢定，并使其達到 M1 等級砝碼允差要求。

倒錐臺式稱(chēng)量倉的外側安裝有校準砝碼油缸和校準砝碼。砝碼通過(guò)聯(lián)接裝置分別懸掛在稱(chēng)量倉兩側，倉壁固定著(zhù)砝碼升降液壓缸上，砝碼校正裝置用來(lái)定期校準稱(chēng)量倉的稱(chēng)量精度。GB/T 28013— 2011《非連續累計自動(dòng)衡器》對自帶校準砝碼數量的要求見(jiàn)表 1。

稱(chēng)量倉倉容多為 60 t，因此裝車(chē)系統的自帶校準砝碼是 10 t。進(jìn)行校準時(shí)，控制系統發(fā)出指令，油壓控制裝置啟動(dòng)掛碼杠桿，將自校砝碼落在稱(chēng)量倉四角位置，當顯示數值與標準砝碼質(zhì)量有差別時(shí)，校準軟件會(huì )自動(dòng)調整，使裝車(chē)系統顯示與標準砝碼盡可能一致。此項工作可在裝車(chē)系統工作一定時(shí)間后，或者在計量部門(mén)剛剛進(jìn)行完檢測后進(jìn)行。

由于裝車(chē)系統所配套砝碼僅有 10 t，只占裝車(chē)量的 1/6，自帶砝碼校準僅保證了 10 t 處示值的準確，但實(shí)際工作中，要求保證裝車(chē)系統從最小裝料量到最大裝料量的各個(gè)稱(chēng)量示值的準確性。因此，要先由檢測機構對裝車(chē)系統集成控制性能進(jìn)行靜態(tài)檢定，得到裝車(chē)系統非自動(dòng)稱(chēng)量誤差曲線(xiàn)后，并通過(guò)裝車(chē)系統自帶修正軟件將誤差線(xiàn)與標準砝碼校準數據一并進(jìn)入校準程序，再用自帶校準砝碼驗證示值的準確性，這樣才能保證各稱(chēng)量示值誤差均在誤差曲線(xiàn)之內。

4.結語(yǔ)

自動(dòng)定量裝車(chē)系統是計算機技術(shù)、稱(chēng)重技術(shù)和裝車(chē)技術(shù)相結合的產(chǎn)品，其稱(chēng)重計量技術(shù)的完善和提高是現代貨運技術(shù)發(fā)展的趨勢。發(fā)揮定量自動(dòng)裝車(chē)系統工作穩定可靠、稱(chēng)量精度高和裝車(chē)效率高等優(yōu)勢，將有助于對外加強貨源營(yíng)銷(xiāo)，對內挖掘運輸潛力。