介绍地磅定量自动装车系统的结构、工作原理和称量技术指标，分析采用分离控制衡器和集成控制地磅完成对装车系统计量性能检测的方法，指出在日常工作中如何通过静态地磅核查和自带砝码校准控制装车系统称量的准确性。
0.引言
目前，融合计算机控制技术与称重技术的自动定量装车系统（以下简称为“装车系统”）多用在铁路运输部门的煤炭装载工作中，装车能力能达到 5 000 t/h 以上，具有极高的工作效率和自动化程度，使用普及率迅速提高。装车系统的工作形式是将散装物料分别以预定的、不同的质量值逐次装入整列（组）车的每节车厢中。装车时，预装车辆以恒定的速度运行，装车系统间断地将散状物料装入运行的车厢中，最后给出每节车辆的装料量和整列车的装料量。如何保证装车系统称量准确，发挥使其在煤炭运输贸易结算中的作用，成为计量检测机构、煤炭运输部门和装车站等使用单位关心的核心问题。因此，有必要从装车系统的结构和工作原理入手，提出可行的检测方法，并论述如何保证其称量准确性。
1.装车系统结构及工作原理
1.1 装车系统结构
装车系统由缓冲仓、称量仓、液压系统、控制系统和标定砝码等组成。称量仓的四角装有压式称重传感器，装料的质量值可通过传感器转换成电信号，再通过转换放大处理后，由显示器将装料质量值显示出来。装车系统结构如图 1 所示。
1.2工作原理
装料前，对装车系统的设定是必须进行的工作。先确定整列车每节厢的车皮重量，并将车皮重量值编制成序输入装车控制系统，再根据装料要求和每节车厢的额定载重值对每节车厢进行预装料量设定，形成预设值顺序表。
当列车以指定的速度行驶进入装车系统区域后，系统将自动启动，根据每列车（或每节车厢）设定的预装料量，物料自动通过输送机卸入缓冲仓。当装料车厢行至卸料口下方适当位置时，开启给料闸门，电脑指令各液压油缸带动缓冲仓液压平板闸门适时开启，此时称量仓平板闸门应是完全关闭状态，煤炭经缓冲仓下液压平板闸门放至称量仓内。随后，装车系统自动称量装料量的数值，电脑指令液压油缸带动缓冲仓液压平板闸门适时关闭，称重过程结束。此时，控制欲装车厢进入卸料溜槽下方，电脑指令称量仓平板闸门打开，煤炭经装车溜槽装入正在缓慢行走的列车车厢内。最后，称量仓内的煤炭全部放完后，电脑指令称量仓液压平板闸门关闭，进入下一个工作循环。
1.3 称量技术指标
装车系统是综合性自动化系统，可通过通讯数据线与互联网连接进行远程监视和控制，影响装车系统装车准确性的关键是称量及称量控制技术。在装车系统诸多技术参数中，与称重相关的技术指标包括列车运行速度、装车能力、装车速度、称重传感器精确度、装车精度（整节车厢装载精度）和称重仓仓容等。
称量仓是装车系统称重计量的关键部件，称量仓上部的 4 个吊脚与称重传感器连接。称重原理是电阻应变式称重原理，即当称量仓满载煤炭时，因重力作用使称重传感器受力，这时贴服在传感器上的应变片产生变形而输出模拟的微电压信号，微电压信号由外接通讯线传入控制系统，转换成数字信号显示在显示屏上。装车系统的称量技术指标包括装料称量性能和预设定量性能。
1.3.1装料称量性能
装料称量性能是指装车系统对货车装料的称量功能，也就是对每次装料量的确定。准确称取每次装车物料的质量值是装车系统工作目的之一，主要在装车系统称量仓上进行。装料重量使安装在称量仓四角挂臂上的称重传感器的应变片产生变形，输出电信号并上传到控制系统，控制系统对该信号进行 A/D 转换、放大、处理后显示出称量仓所装物料的质量值。
在称量装料量时，称量仓中的物料是静止的在称量仓中的，此时称量包括 2 个参量，一是称量仓满仓时所称得的质量，即称量仓质量值；二是称量仓卸出物料后的残留量。在装料时，考虑称量仓或装车溜槽残留的影响是装车系统计量性能特征，每次对车辆装料后，装车系统均显示每次的装料残留，并将该值记录下来列入运算，最终将残留减去得到实际装料量。装车系统主要累计装置显示内容为车皮型号、车皮编号、车毛重、车皮重、装载重量、称量仓毛重、称量仓皮重和车厢装料量。其中，车毛重为预装量加上车皮重量，车皮重为事先已知的车皮重量，装载重量是根据车皮重量和事先预装信息设置得到的，称量仓毛重为卸料前称量仓称量值，称量仓皮重为卸料后称量仓残留量，车厢装料量为称量仓毛重减去称量仓皮重。
装车系统每次完成车厢的装料均能显示除去装料残留的实际装料数值，而不是预设装料量，这与定量包装衡器有根本的区别。同时当整列车装料完成后，装车系统会给出整列车中每节车辆的实际净重值的累计值，作为装料数据上报。
1.3.2 预设定量性能
每节车厢装料的预设定量指标也是装车系统计量性能的重要指标，由于受车厢额定载重量的限制，每节车的预装量与该节车辆的车皮重相关联，每节车皮重量的不同使得整列车中不同车厢的预装值不同。因此，装车系统不同于重力式自动装料衡器（定量自动衡器），检测定量自动衡器时预装值是恒定的。
我国铁路部门规定，货车每节车厢的装载量不允许超过一定范围，超过一定范围会被列入超载违章范畴，不仅会受到经济制裁还会影响铁路轨道质量，因此，对装车系统装料后，偏离预设值的量有所限制。如果装车系统预设定量性能不满足要求，导致装料量超过预设值很多，就会造成某节车辆装料后超载。
2.装车系统计量性能的检测方法
装车系统作为自动衡器以及进行贸易结算的衡器，必须进行计量性能检测，主要是检测装车系统的称量性能，检测项目主要包括装料准确性能和预设定量性能。根据国际建议，这类自动衡器的自动称量性能检测是利用使用物料作为中间体完成的，也就是一定数量的物料在准确度较高的衡器和在被测装车系统上分别称量，所得数值进行比较，得到被测衡器的称量误差，从而确定被测衡器是否满足规定要求。因此，控制衡器是检测装车系统的主要计量标准设备，具有 2 种控制衡器，一是分离控制衡器，二是集成控制衡器。采用不同的控制衡器，检测方法有所不同。
2.1分离检测法
分离检测法是利用分离控制衡器完成物料检测。分离控制衡器是与被测装车系统分离的衡器，多采用静态轨道衡。将静态轨道衡与被测装车系统安装固定在同一的轨道上，静态轨道衡常安装在被测装车系统的尾端。每次装料后，每节车辆均通过作为分离控制衡器的静态轨道衡进行称量，该称量值作为装料的约定真值，与装车系统上显示的装料净重值比较而得到装车系统的单次装料误差。分离检测法如图 2 所示。
装车系统单节车厢装料示值误差为
式（2）和（3）中，E 累计为累计装料称量误差；I 累计为累计装料示值；P 累计为静态轨道衡累计装料称量值，即为累计装料约定真值；n 为每组检定中单次装料次数。
由于安装静态轨道衡需要一定条件的铁路轨道场地，因此利用静态轨道衡进行装车系统的称量控制具有一定的局限性。
2.2集成检测法
集成检测法是利用集成控制衡器进行物料检测。集成检测法如图 3 所示。
集成控制衡器是经过静态检定后的被测装车系统，即利用被测衡器自身进行控制称量过程，被测衡器自身作为控制衡器，即集成控制衡器。可利用该方法的原则是具有一个专门的指示装置显示装车系统非自动称量时称量仓上的载荷值。
在利用集成检测法之前，需利用标准砝码对装车系统的非自动称量性能进行检测，确定装车系统的非自动称量性能的最大误差值是否符合不大于其自动称量最大允许误差的 1/3 要求，如果符合要求则装车系统的非自动称量计量功能可作为集成控制衡器使用。
装车系统均配有砝码校正装置，在称量仓的油缸控制架上放置着 10 t 标准砝码（10 个 1 t 的铸铁砝码，分为 2 组），通过固定在称量仓两边的砝码校正装置，将砝码悬挂在其两侧。此方法受系统的油压系统控制，在校准时可分组从小到大逐渐加载到称量仓。此方法可用于集成法静态检定，前提是砝码需通过具有 1 t 的 M1 等级砝码检定资质的机构检定，并出具符合 JJG 99—2006《砝码》的检定证书。
由于装车系统的称量仓所处位置多在几十米以上的平台上，且为料斗式的，要将满载 60 t 的标准砝码放置在称量仓上是不现实的，因此需进行标准砝码的替代工作，即利用物料多次替代标准砝码，逐渐累加到最大装载量，这时需启用装车系统的中断功能。在装车系统作为集成控制衡器使用时，自动操作的中断是作为自动称量程序一部分的中断程序。正常情况下，自动装料操作应该是运行的，然而在下列条件下，在每个装料周期内自动运行要中断 2 次。
（1）装车系统卸料前（称量仓满载）中断。在承载器被加载和已经自动称量出毛重值后，自动运行应被操作停止程序中断。
（2）装车系统卸料后（称量仓空载）中断。在承载器已卸载或已自动称量出皮重值后，自动运行应被操作停止程序中断。
装车系统单节车厢装料示值误差为
式（5）中，E 累计为累计装料误差；I 累计专门的指示装置累计装料示值，即为累计装料示值；p 控制累计为累计装料约定真值。
3.装车系统称量准确性能的控制
随着对煤炭计量的逐渐重视，以动态称量为主的自动衡器称量精度往往不能满足贸易结算要求。如何对在用装车系统的称量性能进行控制，成为使用装车系统用户亟待解决的问题，以下给出 2 种称量性能准确控制的方法。
3.1 静态衡器核查
所谓静态衡器是一种非自动衡器，在铁路部门就是静态轨道衡，是称量准确性达到中准确度级（级）衡器，可以满足贸易结算要求。利用这种静态衡器对在用装车系统进行期间核查，是有效掌握装车系统称量性能是否准确的方法。通常装车系统与 1 台静态轨道衡相配套使用，即在装车系统尾端一定距离处安装 1 台静态轨道衡，可定期或不定期的核查装车系统称量准确性。
利用静态衡器核查装车系统的工作过程为，首先对一定数量的预装车辆进行车皮重量的称重，之后将这些车辆回退到装车系统装料位置之前，启动装车系统对这些车厢进行装料，然后逐一对每节装料后的车辆进行称量。比较静态衡器称得的装料量与装车系统显示的装料量，差值作为修正装车系统示值的依据，并启动装车系统修正功能调整称量示值。
3.2 自带砝码校准
装车系统均自带校准砝码，可用于对装车系统进行校准。校准砝码需通过计量检测机构的检定，并使其达到 M1 等级砝码允差要求。
倒锥台式称量仓的外侧安装有校准砝码油缸和校准砝码。砝码通过联接装置分别悬挂在称量仓两侧，仓壁固定着砝码升降液压缸上，砝码校正装置用来定期校准称量仓的称量精度。GB/T 28013— 2011《非连续累计自动衡器》对自带校准砝码数量的要求见表 1。
称量仓仓容多为 60 t，因此装车系统的自带校准砝码是 10 t。进行校准时，控制系统发出指令，油压控制装置启动挂码杠杆，将自校砝码落在称量仓四角位置，当显示数值与标准砝码质量有差别时，校准软件会自动调整，使装车系统显示与标准砝码尽可能一致。此项工作可在装车系统工作一定时间后，或者在计量部门刚刚进行完检测后进行。
由于装车系统所配套砝码仅有 10 t，只占装车量的 1/6，自带砝码校准仅保证了 10 t 处示值的准确，但实际工作中，要求保证装车系统从最小装料量到最大装料量的各个称量示值的准确性。因此，要先由检测机构对装车系统集成控制性能进行静态检定，得到装车系统非自动称量误差曲线后，并通过装车系统自带修正软件将误差线与标准砝码校准数据一并进入校准程序，再用自带校准砝码验证示值的准确性，这样才能保证各称量示值误差均在误差曲线之内。
4.结语
自动定量装车系统是计算机技术、称重技术和装车技术相结合的产品，其称重计量技术的完善和提高是现代货运技术发展的趋势。发挥定量自动装车系统工作稳定可靠、称量精度高和装车效率高等优势，将有助于对外加强货源营销，对内挖掘运输潜力。
