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鐵路運輸超偏載測量
【摘 要】 本文介紹了所研制的測量集裝箱超偏載的裝置和對在線測量鐵路運輸超偏載的一些意見
鐵路運輸中安全是重中之重的問題。眾所周知，車輛的超偏載是貨運安全的重要隱患，其中特別
是集裝箱的運輸。如果沒有檢測設備，無法判斷是否超偏載，由此造成的事故很難判斷其原因。一般
而言，造成鐵路運行的事故，主要來自三個方面：第一是貨物裝載和加固造成的超偏載，包括偏離車
輛橫中心線的容許距、超過容許重心高度、加固不足等。雖然對鐵路貨物裝載和加固有鐵道部的規則，
但在實際操作時，是很難判斷是否符合規定要求；第二是車輛本身的缺陷，如車輪的不圓和缺陷等；
最后是軌道線路的不平整，彎道等造成的過度振動、傾斜和蛇行。鐵路部門一直希望有一種有效、簡
便的方法，能對車輛的超偏載進行測量，使得由此造成的隱患，事前能查覺，并給予排除。
鐵路運輸超偏載的測量，特別是對車輛在線運行時的所謂偏載的動態測量，是一個交雜和困難
的問題。過去和現在都有對此進行探討、研究和實踐，有關部門也曾進口過相應的設備，但都不太
理想。
一、集裝箱的偏載測試
據我了解，對于散裝物料，如煤、礦石、糧食等的運輸，由于物料造成的偏載不是很大。而對
集裝箱的運輸，特別是境外轉運的集裝箱在我國運輸過程中不能開箱檢查和調整重心偏差。由此造
成的隱患是測量超偏載的重點。為了對集裝箱超偏載的測量，應包括靜態和動態兩種方法。
我曾在深圳清華大學研究院為北京東方威特稱重設備系統有限公司，研制了靜態測量集裝箱偏
載檢測系統。測量裝置是根據眾所周知的“四點力矩平衡原理”的稱重方法，主要是測量物體的重心
位置。為了保證測量精度、對重量測量（信號測量）采用了高精度的數字系統。在重心測量過程中，
還有一個需要解決的問題是如何正確測定和評估系統的精度。在很多年前，我與哈工大的老師為測
量坦克車輛的重心，研制過一臺測量裝置、由于找不到科學和準確的評估精度方法，深感遺憾。為
此在這次研制中，我想出了一種，我稱之為的“相對重心位移測量法”。這種方法的優點在于，能將
測量數據與理論計算值相比較，最終來確定系統的準確度。這種方法不僅有理論根據，而且方便、
快捷、準確。根據測定我們研制的集裝箱超偏載檢測系統，橫向重心偏心測量精度可達±2mm。對
兩點不同重量集裝箱（40呎，重量分別為38.5t和23.6t），在有風情況下進行實際測量，測量時多
次將集箱調轉180°，即掉頭，提起重新放下測量，統計測量的誤差均為±15mm。經分析、誤差的主
要來源是集裝箱定位鎮頭的公差和風力的影響。
這種靜態測量集裝箱偏載的裝置，主要的缺點在于雖然測量方法、方便、快捷、準確。但是在
實際使用時，需要將集裝箱吊起放置在稱重臺上，測量后再吊在車輛或碼放起來、增加了貨物裝載
的流程。因此也有人將稱重傳感器或測傾斜裝置安裝在集裝箱的吊具上來測集裝箱的超偏裝，但是
我認為在吊具上裝傳感器使用常規的稱重心法是可行的。但要得到高的測量精度是比用地面上的稱
重臺面的獲得要困難。僅只通過被吊掛物吊起的傾斜度來測集裝箱的超偏載、在原理上顯然是錯誤
的。集裝箱超偏載的測量裝置，有關鐵路運輸安全，如不經科學、可靠的、檢測過的測量裝置，來
實際測量，結果可能比沒有這樣的裝置，造成的后果更嚴重。
二、車輛的偏載測試
車載動態測量車輛超偏載的裝置，實現起來更困難。根據我過去研制軌道衡，和對軌道衡檢驗
的經驗，想談一談對此問題的看法。
1、測量裝置應當盡量接近機車車輛運行狀態。因此使用斷軌有基礎或基坑的常用的測量車輛
重量的軌道衡不太適宜。應當采用不斷軌在軌道上安裝應變器或直接在鐵軌下安裝稱重傳器的裝置
是更為接近車輛運行狀態的測量裝置，更能反映車輛的偏載情況。
2、制定車輛超偏載的標準和測量方法。鐵道部已制定的有關鐵路貨物裝載的規則，是否能用
來做為車輛超偏載的在線動態標準，需要得到進一步認證，需要有科學的具體的標準和測量方法、
才能保證車輛的安全。標準和測量方法應得到鐵路部門的認可。
3、超偏載的測量，我認為不是以測車輛的重量為主，而應當測量此時車輛對軌道的作用力。
常規的軌道衡測量車輛重量時，對傳感器信號處理的主要目的是濾除掉車輛振動帶來附加力，以求
得車輛的實際重量。而在超偏載測量時，主要是測量出車輛行駛時對軌道的作用力，不能濾除掉車
輛振動的附加力。特別要指出，車輛行駛時的最低振動頻率可低至π赫茲，若與高頻率振動附加力
相比，同等的大小的附加作用力，低頻率的振動幅度要大得多，附加振動力的幅度是與頻率平方成
反比。同樣大小的力，頻率越低振幅越大。為了測量極低頻的附加振動力，就要求測量的距離很長，
國外為測量車速達100km/h車輛的運行狀態，其不斷軌的測量段長度在11m左右。
4、我們現有的測車輛超偏載的裝置，是在車輛低速行駛下的測量結果，最高時速最多為30km/h
左右。這樣得到的結果，能否適用于車輛正常行駛的情況，能否保證低速的結果，能保證正常運行
的安全，也是需要認真考慮。
5、無論是靜態或動態測量超偏載的裝置，就目前了解的情況來看，都不能測量出車輛重心的
高度。然而重心的高低對車輛行駛的安全是非常重要。很早以前我與哈工大的老師為坦克研究所研
制測量坦克車重心的裝置，雖然能測量出重心的三維坐標值，但這種裝置不適用于對集裝箱的測量，
因為裝置復雜且昂貴。
以上是我對車輛超偏測量的一些認識，寫出來供參考、希望能對從事此項工作的人有些幫助。
