具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

随着物流技术的发展，铁路、码头等货运运输安全成为了人们关注的重点。集装箱用于装载货物，并在吊具，例如门式起重机或者正面吊的协同下，置于运输车辆或者船只上进行物流运输。在这个过程中，如果集装箱的荷载量超过了可承受载荷，或者，集装箱由于码放等问题其质心偏移集装箱整体的几何中心过多，将会导致安全事故的发生。因此，需要对集装箱进行超偏载检测，以确保集装箱的重量和质心位置在安全范围内，从而保证不会在运输过程中发生安全问题。

现有的安装于门式起重机吊架或者正面吊上的用于称重和超偏载检测的装置，可以检测集装箱在吊装时的重量以及偏载情况。例如，所述装置可以包括控制单元，用于执行数据运算；称重装置，电连接至所述控制单元，用于测量重量并回传数据至控制单元；角度传感器，电连接至所述控制单元，用于检测角度偏移量并回传数据至控制单元；控制单元基于上述数据计算出集装箱的偏载值，并与国家标准所规定的偏载值安全范围进行比对，从而判断该集装箱是否符合安全要求、是否可以进行物流运输。

但是，没有一个统一的检定标准。例如，检测装置可能存在客观的系统误差，其在不同的检测下，示值(测量值)与实际值存在误差。那么，在对不同的集装箱检测时，检测装置自身的示值误差不同，则所测出的测量值也是基于不同的系统误差测出的，检定精度十分有限。

因此，需要提出一种集装箱称重、超偏载检测的计量和溯源装置，使集装箱检测具备溯源性，也即使得不同的检测是基于同一套标准进行的，从而提高检定的精度，保障物流运输安全。

图1-图7为本发明第一实施例的超偏载检测计量量传装置的示意图。如图1所示，所述超偏载检测计量量传装置包括集装箱本体1以及设置于集装箱本体1上的质心调整机构2。其中，质心调整机构2上还设置有第一重量体3。质心调整机构2可以带动第一重量体3相对于集装箱本体1运动进而改变集装箱本体1的质心位置。

本实施例的超偏载检测计量量传装置可以应用于集装箱的超偏载检测。如图1所示，在一种可选的实现方式中，可以在集装箱本体1上设置第二重量体3’,第二重量体3’用于对集装箱本体1施加额定载荷，以模拟在实际运输作业中集装箱的重量。也就是说，第一重量体3作为可调重量体来改变集装箱的质心位置，而第二重量体3’作为固定重量体(相当于货物)来对集装箱施加载荷。利用质心调整机构2调整第一重量体3的位置，改变集装箱本体1的质心位置，并在门式起重机或者正面吊的吊起下，测量超偏载检测计量量传装置的偏载值，作为集装箱超偏载检测的检定标准。

也就是说，把本实施例的超偏载检测计量量传装置当做实际作业中的集装箱，使用吊具吊起后测量对应的偏载值，使得实际作业中不同的集装箱在超偏载检测时，具有基于本实施例的超偏载检测计量量传装置的、统一的检定标准，对于检定的精度有所保证。

其中，关于所述偏载值，参照图9-图11所示，集装箱在吊装时，通常以其顶面的的四角处为吊点，四个吊点分别A、B、C和D，四个吊点分别检测的力为F₁、F₂、F₃、F₄，集装箱的长度为L，宽度为W，集装箱的理论重心点为O，建立空间坐标系为OXYZ，当集装箱的重心发生偏转的时候，长度方向上偏移S，宽度方向上偏移H，集装箱实际重心点为O’。

具体地，集装箱的偏载值计算如下：

根据力矩平衡原理计算获得：

根据公式(1)和公式(2)可以获得：

其中，F₁、F₂、F₃、F₄分别为集装箱每个吊点的重量，W为集装箱宽度，L为集装箱长度，S为集装箱在长度方向的偏载量，H为集装箱在宽度方向的偏载量。

集装箱重心的偏载情况对列车运输的稳定性有很大的影响，偏载量过大，严重影响列车运输的稳定性，如在火车箱中装载集装箱，如果集装箱长度方向偏载量过大，则影响火车运行过程中的稳定性。设定集装箱的偏载量安全阈值，对操作手进行提醒及设备安全限制，可进一步提高安全性能。结合《铁路货物装载加固规则》集装箱的重心偏移车辆横向中心线容许的极限值为100mm，集装箱货物的重心偏移车辆纵向中心线容许的极限值为600mm(20英尺集装箱)或者1200mm(40英尺集装箱)。为了提高集装箱运输安全，集装箱吊装偏载超限范围以容许的极限值为基准。在其它可选方式中，所述偏载极限值还可以根据实际情况进行限定。

所述集装箱可以为框架式集装箱、箱式集装箱或各种用途的其他类型集装箱，如图1所示，本实施例以框架式集装箱为例，框架式的集装箱本体1包括底架11、立柱12和顶架13。在底架11上设置质心调整机构2和第二重量体3’。立柱12立设于底架11上方。顶架13设置于立柱12上方并用于在集装箱吊装时与吊具配合。在本实施例中，质心调整机构2位于底架11的中部，第二重量体3’位于底架11上质心调整机构2的两侧。立柱12设有四个，分别立设于底架11的四角。顶架13与底架11相对，两者之间为立柱12。由此，集装箱本体1的侧面和顶面镂空，可以放置一些体积较大、外形不规则的货物。

当然，在一些其他的可选实现方式中，集装箱本体1也可以具有侧面和/或顶面，从而形成部分封闭或完全封闭的箱体。亦或，集装箱本体1也可以不具有顶架13，而只有底架11和立柱12，其中立柱12用于与吊具配合实施吊起。同样都可以实现集装箱装载货物的物流运输，集装箱本体1是否设置侧面、顶面或者是否具有顶架13的具体情况，可以依据所装载的货物的体积、外形、数量等来作出调整。

如图2所示，底架11包括至少两个第一横梁111和至少两个第一纵梁112，从而能够组成框架式结构。在本实施例中，底架11包括四个第一横梁111和两个第一纵梁112。两个第一纵梁112平行设置，其之间相隔有间距，所述间距中间隔设置四个第一横梁111，且四个第一横梁111之间也相互平行，并且最外侧的两个第一横梁111的两端分别连接于两个第一纵梁112的端部。其中，第一横梁111的延伸方向记为横向X，第一纵梁112的延伸方向记为纵向Y，横向X与纵向Y相互垂直。也就是说，底架11的框架式结构，可以看作是由三个宽度相同的矩形，以宽度所在边为共边，依次相邻设置而成的。

第一横梁111与第一纵梁112之间形成有第一内侧空间10，质心调整机构2活动设置于第一内侧空间10中，并可以带动第一重量体3在第一内侧空间10中相对于集装箱本体1沿横向X和/或纵向Y运动，进而作横向X和/或纵向Y的质心调整。在本实施例中，第一内侧空间10也即上述三个矩形中，位于中间的矩形，以及位于所述中间的矩形上方的部分空间，用于容纳质心调整机构2。

如图2所示，第一纵梁112上朝向第一内侧空间10的一侧表面上设置有第一滑轨1121，质心调整机构2活动设置于第一滑轨1121上，第一滑轨1121用于支撑质心调整机构2并为质心调整机构2的质心调整运动提供运动依据。由于第一纵梁112具有两个，优选地，可以在两个第一纵梁112上均设置第一滑轨1121，从而使得质心调整机构2的质心调整运动更为稳定。当然，在一些其他的可选实现方式中，也可以只在任意一侧的第一纵梁112上设置第一滑轨1121。

第一滑轨1121为直线滑轨，设置于第一纵梁112上，沿纵向Y延伸，并导向质心调整机构2的纵向Y运动。为使质心调整机构2可以沿第一滑轨1121运动，在第一滑轨1121上滑动设置第一滑块1121a(参见图5)，第一滑块1121a与质心调整机构2固定连接，从而使得质心调整机构2可以通过第一滑块1121a沿第一滑轨1121滑动，带动第一重量体3作纵向Y的运动，进而在纵向Y上调整集装箱本体1的质心位置。第一滑块1121a用于约束和导向质心调整机构2的运动，且滑块1121a与第一滑轨1121作为相互匹配的滑动组件，摩擦阻尼更小，滑动更加稳定。

第一滑轨1121设置于第一纵梁112上的方式，以及第一滑块1121a与质心调整机构2的连接方式，均可以为焊接或者紧固件连接，其中，紧固件连接包括销钉连接、螺丝连接等。

如图2和图5所示，在本实施例中，质心调整机构2也为框架式结构，包括相互平行的两个第二横梁21和相互平行的两个第二纵梁22。其中，第二横梁21沿横向X延伸，第二纵梁22沿纵向Y延伸，每个第二横梁21和每个第二纵梁22的端部依次连接，形成矩形的框架式结构。基于此结构，第一滑块1121a为与第二纵梁22固定连接。

第二横梁21和第二纵梁22之间形成有第二内侧空间20，在第二横梁21朝向第二内侧空间20的一侧表面上，设置有第二滑轨211。与第一滑轨1121类似地，第二滑轨211也为直线导轨，其沿横向X延伸，用于带动第一重量体3沿横向X运动进而作横向X的质心位置调整。第二滑轨211也可以设置在两侧的第二横梁21上，以提高质心调整运动的稳定性，或者，只设置在任意一侧的第二横梁21上。第二滑轨22与第一滑轨21分别驱动第一重量体3沿纵向Y和横向X运动，使得第一重量体3可以在水平面内作任意方向、任意距离的位置调整，从而使集装箱本体1可以灵活地调整质心位置，以适应各种不同载荷、不同超偏载情况的集装箱的检定需求。

如图5所示，在本实施例中，质心调整机构2上还设置有托盘31，托盘31用于承载第一重量体3。在第二滑轨211上滑动设置有第二滑块211a，第二滑块211a与托盘31固定连接，使得托盘31可以通过第二滑块211a带动第一重量体3沿第二滑轨211滑动，作横向X的质心调整。其中，第一重量体3应固定在托盘31上，使得在超偏载检测计量量传装置吊起检测时，第一重量体3不会自己晃动而影响质心的位置。

第二滑轨211设置于第二横梁21上的方式，以及第二滑块211a与托盘31的连接方式，均可以为焊接或者紧固件连接，其中，紧固件连接包括销钉连接、螺丝连接等。

在一种可选的实现方式中，质心调整机构2还可以包括若干第三横梁(未图示)和若干第三纵梁(未图示)，与前述的横梁和纵梁类似地，第三横梁和第三纵梁也组成框架式结构，并设置于第二内侧空间20中。托盘31固定在由第三横梁和第三纵梁组成的框架上，最外侧的第三横梁与第二滑块211a固定连接，进而可以跟随第二滑块211a沿第二滑轨211运动，带动托盘31和第一重量体3沿横向X运动，进而作横向X的质心调整。也就是说，第二横梁21和第二纵梁22组成的框架内嵌于第一横梁111和第一纵梁112组成的框架中，而第三横梁和第三纵梁组成的框架内嵌于第二横梁21和第二纵梁22组成的框架中。由于设置方式相类似，在此不作过多赘述。框架式的结构可以在框架内侧镂空区域设置滑轨，并在镂空区域中设置与滑轨配合的滑动件(在本实施例中为第一重量体3)，使滑动件在框架镂空区域滑动，由此，更加节省空间。

如图2和图4所示，本实施例的超偏载检测计量量传装置还可以包括第一伸缩推杆41和第二伸缩推杆42。第一伸缩推杆41的一端抵接于第一横梁111上，另一端抵接于第二横梁21上，可以受控伸缩进而带动质心调整机构2沿第一滑轨1211滑动。第二伸缩推杆42的一端抵接于第二纵梁22上，另一端抵接于托盘31或者第三纵梁，可以受控伸缩进而带动托盘31沿第二滑轨211滑动。

第一伸缩推杆41和第二伸缩推杆42可以为电动推杆，并电连接至控制系统(未图示)，控制系统用于控制第一伸缩推杆41和/或第二伸缩推杆42以预定程度伸缩，进而带动第一重量体3在横向X和/或纵向Y上作不同程度的质心调整，从而满足不同超偏载情况下的检测需求。

如图4和图6所示，本实施例的超偏载检测计量量传装置还可以包括横向位移传感器51和纵向位移传感器52。横向位移传感器51设置于第二纵梁22上，用于检测第一重量体3沿横向X的位移。纵向位移传感器52设置于第一横梁111上，用于检测第一重量体3沿纵向Y的位移。优选地，横向位移传感器51和纵向位移传感器52可以设有多个，测量值求平均以提高位移检测的精度。

超偏载检测计量量传装置还可以包括控制系统，控制系统除与上述第一伸缩推杆41和第二伸缩推杆42电连接外，还电连接至横向位移传感器51和纵向位移传感器52，用于记录横向位移传感器51和纵向位移传感器52回传的位移检测数据。另外，控制系统上可以设有显示屏(图中未示出)，所述显示屏用于显示伸缩推杆的移动位移和集装箱的质心位置。

超偏载检测计量量传装置还可以包括姿态检测模块(图中未示出)。所述姿态检测模块与集装箱本体1固定连接，用于检测集装箱本体1在吊装过程中的偏载角度。为了提高集装箱的称重和偏载精度，姿态检测模块的测量精度为0.01°，这样可以保证集装箱的称重和偏载整体精度为0.2％。

集装箱本体1可以选用型材焊接而成，型材的结构强度大，在吊装时变形小，不会因吊装结构变形而影响集装箱质心位置。例如，底架11的第一横梁111和第二横梁112可以选用H型钢，立柱12可以选用槽钢对扣焊接而成。

第一重量体3可以选用标准砝码，砝码的精度为1kg，从而使得重量调整更为精确。

横向位移传感器51和纵向位移传感器52可以选用高精度激光位移传感器，测量精度为1mm，从而使位移测量数据更加精准。

如图7所示，为了适应更多不同的检测需求，例如，单个超偏载检测计量量传装置的尺寸为20英寸，而检测需求为40英寸的集装箱，则本实施例的超偏载检测计量量传装置6可以设有两个。两个超偏载检测计量量传装置6之间通过连接板7并列连接，连接板7可以具有多个，分别设置在超偏载检测计量量传装置的不同位置并部分覆盖二者接触面处的缝隙，并通过紧固件固定。在两个超偏载检测计量量传装置的接触面的缝隙中，还可以设置耳板(图中未示出)以消除缝隙、增大接触面积，使连接更为稳固。另外，根据实际需求，也可以将多个超偏载检测计量量传装置，以连接板7和/或耳板的方式连接，以检测更大尺寸的集装箱。

本实施例的超偏载检测计量量传装置通过质心调整机构带动其上的第一重量体相对于集装箱本体运动，从而改变集装箱本体的质心位置，以模拟实际作业中不同重量、超偏载情况的集装箱吊装，为集装箱的称重、超偏载计量提供溯源性，提高了检定精度，进而为集装箱的安全运输提供技术保障。

图8为本发明第二实施例的一种基于第一实施例中的超偏载检测计量量传装置的检测计量量传方法的步骤示意图。如图8所示，所述检测计量量传方法包括：

S100，调整超偏载检测计量量传装置的重量和质心位置。

其中，重量由第一重量体3和第二重量体3’的总重量决定，在本实施例中可以通过增减砝码的数量来完成。质心位置则由质心调整机构2带动第一重量体3运动来调整。

S200，测量偏载值。

可以利用门式起重机或者正面吊吊装超偏载检测计量量传装置，待超偏载检测计量量传装置稳定静止后，测量偏载值。放下后再次吊起，重复5次，记录5组偏载值并求平均值。

其中，超偏载检测计量量传装置每次吊起后的高度应保持相同。且吊起后稳定时其与水平之间的角度应保证≤0.5°，以使测量数据在可控的误差范围内。

S300，判断样本容量是否满足需求。若否，进入步骤S400。若是，进入步骤S500。

其中，所述样本可以包括若干台常用吊具的超偏载检测装置，或者也可以以作业中所实际采用的检测装置来针对性增减。

S400，调整重量和/或质心位置。

调整第一重量体3的重量，和/或，第一重量体3的位置，以获得一个载重量和/或质心位置不同的超偏载检测计量量传装置。在本实施例中，可以通过改变作为第一重量体3的砝码的数量，和，通过质心调整机构2带动所述砝码运动来实现。

S500，确定多组偏载值。

也即，对于经过上述步骤所调整的至少两个不同总重量和至少两个不同质心位置下的超偏载检测计量量传装置，分别测量吊装超偏载检测计量量传装置时的偏载值，并确定各总重量和质心位置所对应的偏载值。

易理解，由本实施例的超偏载检测计量量传装置所测出的若干组数据，均应满足前述《铁路货物装载加固规则》所规定的偏载量。如果未满足，则需要重新测量，或者对装置进行维护校准。

由此，对于不同载重量和偏载程度的集装箱，在检测时，都可以基于本实施例的超偏载检测计量量传装置为检定标准，具备计量溯源性。

另外，对于例如门式起重机吊架或者正面吊的称重和超偏载检测系统的标定，需要定期进行，以保证系统的检测精度。

本实施例的检测计量量传方法为集装箱的超偏载检测计量量传装置的计量溯源提供了一种可行的方法。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。