超偏载装置典型故障的相关分析

0引言

安全是铁路运输工作的核心。铁路货车超重、偏载或偏重,可能导致货运列车轮轴断裂和车辆颠覆。超偏载装置作为铁路货运安全检测系统的一个关键组成部分,可以有效地发现列车上的装载问题,预防严重事故的发生,具有十分重要的意义。

1超偏载装置系统组成

目前所采用的超偏载装置,利用水泥轨枕、12个压力传感器和8个剪力传感器,结合数据采集系统及软件、车号 自动识别系统,可以 自动辨识车辆的型号、车号、自重及允许载重,它能够在列车行进过程中测量货车的超载、前后架偏载以及整车重心偏移量的数据,并进行自动上传^[1]。

超偏载装置系统组成的基本原理如图1所示。

超偏载装置采用传感器的电气特性如下:

1)剪力传感器:输入电阻(350±5)Ω,输出电阻(350±5)Ω;输入电压(10±0.5)V,输出电压0.1~10 mV;绝缘电阻5 000 MΩ。

2)压力传感器:输入电阻(750±5)Ω,输出电阻(700±5)Ω;输入电压(10±0.5)V,输出电压0.1~10 mV;绝缘电阻5 000 MΩ^[2]。

2 典型故障分析

2.1电子元器件故障

2021年嘉峪关站下行测点超偏载装置曾出现此类故障。

2.1.1故障现象

超偏载装置启动后,数据采集仪表的电源指示灯亮起,但在超偏载程序界面中,并不显示传感器合成零点数值。

2.1.2检查步骤

1)根据故障表现,首先要确认外部供电是否已为数据采集仪表提供了正常的输入电压。经测量,外部供电电压为222 V,数据采集仪表的开关电源接收电压为222 V,外部电源和数据采集仪表开关电源均工作正常。

2)通过观察该软件界面反映的故障现象,确认数据采集仪表的开关电源灯正常点亮,故检查数据采集仪表内的电源模块是否有正确的输出电压。经过对数据采集仪表开关电源工作原理的相关分析,测量了其内部的5 V模块电源,发现其输出电压仅为0.6 V,大大低于设计的标准输出电压值,由此可以判断5 V模块电源损坏。

2.1.3故障分析

由于该测点设备已经超出大修期限,超期使用导致数据采集仪表内5 V模块电源的电容破裂,失去了应有功能,造成数据采集仪表电气特性不良,致使与其相连的传感器无供电,无法工作,也就没有合成零点数值,最终引发了设备故障。

2.1.4处理方法

确定了5 V模块电源已经损坏,对该模块电源进行了更换,重新通电后,电源指示灯亮起,系统显示自检正常,对其输出电压进行测量,显示为5.0 V。从程序界面观察,各个传感器的感应零点数值稳定,并且都在合理的数值区间之内。当货车车辆通过后,数据显示正常,通过一段时间的核查比对,证明该测点数值与其他测点数值并无较大差距,表明该测点装置故障已得到解决,可以正常使用。

为杜绝装置电子元器件超期使用而导致的设备故障,对局管内超偏载检测装置超出大修期限的,进行了主要部件的升级和改造,从而成功杜绝了此类故障的发生。

2.2传感器松动发生故障

由传感器松动导致的设备故障曾发生在武威南站的武金线测点。

2.2.1故障现象

2021年1月,兰州局管内武威南站武金线测点的超偏载检测装置在运行时频繁发生检测数值大幅波动数据异常、误报的情况。对武金线超偏载检测装置运行情况进行了调查分析,共产生超偏载检测装置过车异常数据87条(其中超载报警异常数据50条,偏载报警异常数据3条,精度异常数据34条),这些异常数据的产生导致了检测过车车辆信息不全、车辆匹配错误、误报警情况的发生,严重影响了货检人员作业,影响运输效率。

2.2.2检查步骤

1)检查线路基础情况,通过目测和轨距尺测量线路,确认该段线路的几何尺寸是否正常以及线路的基础是否牢固。

2)检查数据采集仪表。首先检查数据采集仪表的外部供电情况,确保其输入电压符合标准要求。其次对数据采集仪表进行检测,以确认其输出电压在正常范围之内。

3)检查传感器。对剪力传感器和压力传感器进行独立测试,验证它们的输入、输出电压是否在正常范围内,以及其电阻值是否符合标准,以确定传感器的电气特性是否正常。

4)观察程序软件显示界面较长时间后发现,8号剪力传感器的感应零点数值呈现出一种规律性减小渐变的趋势。

2.2.3故障分析

经过对超偏载程序中传感器感应零点数值的变化规律和传感器波形的分析,初步推测8号剪力传感器可能存在轻微松动的情况。

2.2.4处理方法

对该传感器进行重新紧固后,通过软件观察其零点数值的变化,确认其零点数值是稳定的,再结合车辆通过来观察数据采集的情况,确认过车数据采集正常。同时比对其他剪力传感器数值,确保该传感器与其他剪力传感器数值基本一致,该设备恢复正常使用。为了避免类似问题的发生,强化了对日常设备状态的远程监控监测工作,并结合设备的春、秋检工作对超偏载检测装置进行了全面检查。

2.3 雷击造成的设备损坏

雷击曾引起迎水桥站上行测点的设备损坏。

2.3.1故障现象

在超偏载检测装置通电后,主机电源指示灯不亮且显示器屏幕没有任何内容显示。

2.3.2检查步骤

1)根据故障现象,检查外部电源供电是否正常,确认供电正常。

2)打开工控机主机箱,发现机箱电源没有输出电压。

2.3.3故障分析

该地区强烈的雷雨天气,导致了主机电源损坏。

2.3.4处理方法

更换新主机后,设备正常运转,对货车车辆进行检测,显示过车数据正常。为了减少测点设备的损失,已对超偏载检测装置加装了防雷设备,确保了装置的良好使用。

2.4传感器损坏

天水站上行测点设备故障,根源在于传感器损坏。

2.4.1故障现象

当超偏载装置没有车辆经过时,程序显示有车辆通过;当车辆正常通过时,程序界面无数据显示。

2.4.2检查步骤

1)检查检测台面,确认传感器外观无异常。

2)启动主机,检查各个通道在车辆未通过时的数值及传感器零点值,结果显示7号压力传感器的数值异常。

3)测量7号压力传感器的电阻值为1.8 kΩ,确认该传感器已经损坏。

2.4.3故障分析

该传感器内部的电子元件损坏,因而传感器损坏导致设备故障。

2.4.4处理方法

更换新的压力传感器后,测量传感器的电阻值在正常范围内,测量供电电压也处于正常状态。经过对过车数据进行核查,未发现异常情况,确认该设备故障已经排除。

2.5 车号天线故障

迎水桥站的下行测点设备故障,根源在于车号天线接线处密封不严,导致车号信息无法采集。

2.5.1故障现象

该站下行测点设备车号接收异常,雨天或夜间出现无车号的故障,超偏载软件将无车号的车辆信息当成异常予以屏蔽,不上传该条过车信息,产生列车轴距缺失的情况。

2.5.2检查步骤

1)对车号主机进行断电检查,确认主机外观及内部板卡无明显异常,板卡电路及主机电源无短路及烧蚀情况,确认车号主机状态良好,车号主机设备正常。

2)敲击开机磁钢模拟车辆通过,并使用XCDT—5型微波场强仪测量车号天线的场强,发现在天气晴朗时车号天线场强正常,车号系统开机及接收数据正常,无不良反应。

3)对车号天线及其同轴电缆线进行外观检查,并未发现明显异常,模拟下雨天气对车号天线进行注水试验,发现车号天线无法正常接收数据,于是确认车号天线与同轴电缆连接处密封不严,导致雨天设备故障。

2.5.3故障分析

过车震动或人员上道作业时故意踩踏,车号天线接线处密封不良,进水导致设备故障,均会影响设备使用。对天线及与同轴电缆接口进行升级改造,天

线与同轴电缆接口采用航空接口,达到防水要求,另外增加防水接线盒起到二次保护作用,避免接头受潮而干扰信号采集,从而杜绝过车异常数据的产生。车号天线、同轴电缆接头存在受潮、进水等情况或同轴电缆连接接头处不洁、污损,均会对微波的传输和发射产生极大的影响,使从微波盒发射出的微波信号有所减弱,不能激发车号天线正常接收车辆标签信号,这样会造成车辆标签不能被天线读取到,造成轴距缺失。

2.5.4处理方法

对车号天线与同轴电缆连接处进行重新密封,并对同轴电缆接头进行抗氧化处理,连接处理后对天线电阻进行测量,阻值为1.1 Ω,在正常范围内。经过一段过车观察,确认设备恢复正常。

2.6 车号识别设备计轴判辆错误导致误报警的故障

2.6.1故障现象

2022—08—02T10:01,23008次列车通过武威南站武金上行检测点时,机后第一位1617458车辆出现超载严重报警(超载55.5 t),导致武威南编组站扣车检查,影响该站行车组织计划。

2.6.2故障分析

通过对货检安全检测监控系统中车辆追踪情况的观察分析,可以看出车号为1617458的车辆,在通过武金上行测点出现了严重的超载情况,但在其之前通过的货检站各测点均未出现报警的情况。观察对比了一下23008次列车的轴距表信息(图2),显示车号识别设备计轴判辆用的轴距表匹配车型出现了严重的错误,将一台双机重联机车误判为一台普通6轴机车和一辆C70型货车,并将机车的重量匹配到车号为1617458的货车上,造成该车列机车后第一位货车车辆严重误报警的情况。

由此可以得知,车号识别设备中机车的车型车号库数据不全,造成车号识别设备程序对车辆计轴判辆信息的匹配产生了错误,是导致这次误报警故障的根本原因。

2.6.3处理方法

1)针对超偏载检测装置车号识别设备异常数据多的情况,于2022年8月份对部分车号识别设备进行了升级改造。一是更换XC—3型升级版车号识别设备;

二是将232串口传输模式改为网络接口传输模式;三是升级车号识别设备主控制板软件程序;四是对车号计轴判辆磁钢增加了抗干扰模块;五是将车号识别天线与同轴连接电缆接口改为防水的航空插头并安装了防水接线盒。

2)加大数据核查力度。利用车辆追踪系统及时观察比对报警数据,确保报警数据的准确性^[3]。当出现报警时,值班监控人员应及时鉴别报警数据的可靠性,利用超偏载检测装置、轨道衡和TPDS多测点的检测信息,进行数据比对;通过远程监控软件,检查该测点的设备状态是否存在异常、超偏载检测装置称重程序是否报错,以及是否存在其他外界因素影响。若发现报警数据属于误报警,应及时通知车站相关人员,避免不必要的扣车复衡等工作。

3 结束语

超偏载检测装置故障可能是多种因素交互作用的结果,也可能只是单一因素导致的。加强对其日常监控的重视,对过车数据和传感器波形进行深度综合分析,并定期进行全面检查,可以有效预防问题发生,确保设备的正常运转。

[参考文献]

[1]崔宝祥.标准超偏载检测装置的研究[J].计量技术,2019(2):6—10.

[2]付韬.铁路货车超偏载检测装置常见故障处理分析[J].铁道技术监督,2010,38(9):28—30.

[3]铁道货车超偏载检测装置:JJG(铁道)129—2004[S].

2024年第15期第19篇