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

0.引言

目前，融合計算機控制技術與稱重技術的自動定量裝車系統（以下簡稱為“裝車系統”）多用在鐵路運輸部門的煤炭裝載工作中，裝車能力能達到 5 000 t/h 以上，具有極高的工作效率和自動化程度，使用普及率迅速提高。裝車系統的工作形式是將散裝物料分別以預定的、不同的質量值逐次裝入整列（組）車的每節車廂中。裝車時，預裝車輛以恒定的速度運行，裝車系統間斷地將散狀物料裝入運行的車廂中，最后給出每節車輛的裝料量和整列車的裝料量。如何保證裝車系統稱量準確，發揮使其在煤炭運輸貿易結算中的作用，成為計量檢測機構、煤炭運輸部門和裝車站等使用單位關心的核心問題。因此，有必要從裝車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量準確性。

1.裝車系統結構及工作原理

1.1   裝車系統結構

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

1.2工作原理

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

當列車以指定的速度行駛進入裝車系統區域后，系統將自動啟動，根據每列車（或每節車廂）設定的預裝料量，物料自動通過輸送機卸入緩沖倉。當裝料車廂行至卸料口下方適當位置時，開啟給料閘門，電腦指令各液壓油缸帶動緩沖倉液壓平板閘門適時開啟，此時稱量倉平板閘門應是完全關閉狀態，煤炭經緩沖倉下液壓平板閘門放至稱量倉內。隨后，裝車系統自動稱量裝料量的數值，電腦指令液壓油缸帶動緩沖倉液壓平板閘門適時關閉，稱重過程結束。此時，控制欲裝車廂進入卸料溜槽下方，電腦指令稱量倉平板閘門打開，煤炭經裝車溜槽裝入正在緩慢行走的列車車廂內。最后，稱量倉內的煤炭全部放完后，電腦指令稱量倉液壓平板閘門關閉，進入下一個工作循環。

1.3 稱量技術指標

裝車系統是綜合性自動化系統，可通過通訊數據線與互聯網連接進行遠程監視和控制，影響裝車系統裝車準確性的關鍵是稱量及稱量控制技術。在裝車系統諸多技術參數中，與稱重相關的技術指標包括列車運行速度、裝車能力、裝車速度、稱重傳感器精確度、裝車精度（整節車廂裝載精度）和稱重倉倉容等。

稱量倉是裝車系統稱重計量的關鍵部件，稱量倉上部的 4 個吊腳與稱重傳感器連接。稱重原理是電阻應變式稱重原理，即當稱量倉滿載煤炭時，因重力作用使稱重傳感器受力，這時貼服在傳感器上的應變片產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傳入控制系統，轉換成數字信號顯示在顯示屏上。裝車系統的稱量技術指標包括裝料稱量性能和預設定量性能。

1.3.1裝料稱量性能

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

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

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

1.3.2   預設定量性能

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

我國鐵路部門規定，貨車每節車廂的裝載量不允許超過一定范圍，超過一定范圍會被列入超載違章范疇，不僅會受到經濟制裁還會影響鐵路軌道質量，因此，對裝車系統裝料后，偏離預設值的量有所限制。如果裝車系統預設定量性能不滿足要求，導致裝料量超過預設值很多，就會造成某節車輛裝料后超載。

2.裝車系統計量性能的檢測方法

裝車系統作為自動衡器以及進行貿易結算的衡器，必須進行計量性能檢測，主要是檢測裝車系統的稱量性能，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，這類自動衡器的自動稱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系統上分別稱量，所得數值進行比較，得到被測衡器的稱量誤差，從而確定被測衡器是否滿足規定要求。因此，控制衡器是檢測裝車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系統分離的衡器，多采用靜態軌道衡。將靜態軌道衡與被測裝車系統安裝固定在同一的軌道上，靜態軌道衡常安裝在被測裝車系統的尾端。每次裝料后，每節車輛均通過作為分離控制衡器的靜態軌道衡進行稱量，該稱量值作為裝料的約定真值，與裝車系統上顯示的裝料凈重值比較而得到裝車系統的單次裝料誤差。分離檢測法如圖 2 所示。

裝車系統單節車廂裝料示值誤差為

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

由于安裝靜態軌道衡需要一定條件的鐵路軌道場地，因此利用靜態軌道衡進行裝車系統的稱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行物料檢測。集成檢測法如圖 3 所示。

集成控制衡器是經過靜態檢定后的被測裝車系統，即利用被測衡器自身進行控制稱量過程，被測衡器自身作為控制衡器，即集成控制衡器。可利用該方法的原則是具有一個專門的指示裝置顯示裝車系統非自動稱量時稱量倉上的載荷值。

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

裝車系統均配有砝碼校正裝置，在稱量倉的油缸控制架上放置著 10 t 標準砝碼（10 個 1 t 的鑄鐵砝碼，分為 2 組），通過固定在稱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，在校準時可分組從小到大逐漸加載到稱量倉。此方法可用于集成法靜態檢定，前提是砝碼需通過具有 1 t 的 M1 等級砝碼檢定資質的機構檢定，并出具符合 JJG 99—2006《砝碼》的檢定證書。

由于裝車系統的稱量倉所處位置多在幾十米以上的平臺上，且為料斗式的，要將滿載 60 t 的標準砝碼放置在稱量倉上是不現實的，因此需進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，這時需啟用裝車系統的中斷功能。在裝車系統作為集成控制衡器使用時，自動操作的中斷是作為自動稱量程序一部分的中斷程序。正常情況下，自動裝料操作應該是運行的，然而在下列條件下，在每個裝料周期內自動運行要中斷 2 次。

（1）裝車系統卸料前（稱量倉滿載）中斷。在承載器被加載和已經自動稱量出毛重值后，自動運行應被操作停止程序中斷。

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

裝車系統單節車廂裝料示值誤差為

式（5）中，E 累計為累計裝料誤差；I 累計專門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.裝車系統稱量準確性能的控制

隨著對煤炭計量的逐漸重視，以動態稱量為主的自動衡器稱量精度往往不能滿足貿易結算要求。如何對在用裝車系統的稱量性能進行控制，成為使用裝車系統用戶亟待解決的問題，以下給出 2 種稱量性能準確控制的方法。

3.1   靜態衡器核查

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

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

3.2   自帶砝碼校準

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

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

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

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

4.結語

自動定量裝車系統是計算機技術、稱重技術和裝車技術相結合的產品，其稱重計量技術的完善和提高是現代貨運技術發展的趨勢。發揮定量自動裝車系統工作穩定可靠、稱量精度高和裝車效率高等優勢，將有助于對外加強貨源營銷，對內挖掘運輸潛力。