称量轨式不断轨轨道衡的理论、生产与应用

　　称量轨式不断轨动态、静态电子轨道衡, 自1986 年开始至现在, 我们边开发、边生产、边应用、边提高, 取得了很好的效果, 得到各位客户的长期采用和信息反馈, 也得到许多朋友的积极支持和热情帮助。现在, 笔者将研制情况整理出来, 供各位客户监督, 供各位同行参考。

　　1 两点理论

　　一列若干节不同型号的连挂火车车厢或者矿山矿车, 以一定的速度, 在我们的动态轨道衡上开过去时, 要想称准每一节车厢的真实重量, 测定车厢速度, 判别矿车车型, 确实是一件不容易的事, 我们为此不间断地奋斗了 21 年。

　　对于每一节动态连挂的车厢, 我们考察它作非周期性的受迫振动, 振动幅度和频率随时间变化; 不规则振动驱动力的来源大致有: 道床刚性不一致, 轨面高度和轨距尺寸变化, 车轮、车轴、弹簧、詹天佑挂钩、鱼尾板连接轨缝大小, 车厢结构变化, 机头牵引力大小变化等。车厢的瞬时振动频率与车厢的固有频率无关, 即离车厢的共振频率较远。我们以称量轨式多个传感器, 分开布点方法, 对车厢重量信号进行离散测量, 测量等时间间隔和不等时间间隔的车重信号, 经过计算机综合处理, 得到整节车厢的序号、重量、车速、车型、偏载情况等。

　　1.1 一个实用猜想, 阐明重复性好

　　笔者这里指的“猜想”, 不是中国科学院的前沿科学猜想, 这是我们公司暂时无法做到的; 而是在经典理论的指导下, 在分析大量实测数据的基础上, 大胆提出的“一个实用猜想”, 以说明客户最关心的重复性问题。

　　把某一节动态连挂计量的火车车厢, 放到经典概率论的氛围里。由于提倡防止偏载, 假设一节车厢的八个轮重, 是大体相同的。我们一台称量轨式不断轨动态电子轨道衡, 一般有 12 个相同的独立通道,每一个通道都有称量轨式独立的传感器, 独立的电路和独立的 A/D 采样, 各独立通道之间没有互相耦合, 完全满足概率论中“相等独立概率”的前提条件。

　　对于该节火车车厢, 每个车轮先后有 6 个采样平均值, 一节车厢 8 个车轮, 共有 48 个采样平均值, 这批48 个值中, 至少有任意两个采样平均值相等的概率P2, 根据概率论的基本原理, 列出公式计算如下:

　　P2=1- P1上面两式中, 数字 320kg, 代表 0.2 级动态电子轨道衡, 50 吨以上车厢, 最大最小误差变化区间,即±160kg。以公斤为单位, 对同一节车厢测试 n 次( n≤320) , 落入 320kg 误差范围内的总数为 320n; 而落入 320kg 每个具体数字中至多仅一次, 共有 320×319× ×( 320- n+1) 种不同落入位置。同时认为:以 kg 为单位, 落入这个区间的概率, 都等于 1/320( 等可能概型) ; n 视为一节车厢采样的次数, n=48;pl代表 n 次采样中, 其采样值各不相同的概率。笔者从重复性的角度, 感到兴趣的是: n 次采样中, 至少有任意两个采样平均值相等的概率 p2=1- p1。