动态公路车辆自动衡器

1.动态汽车衡简介

公路是我国重要的的基础设施之一，是经济发展的命脉。改革开发后，我国政府更加重视交通运输业在经济发展中的战略地位，加大了公路建设的投资力度，使其占社会固定投资比重发生了重大变化，到目前为止，形成了较大规模的综合运输体系。近年来公路所承担的运量是铁路、水运、航空等方式运量总和的3~4倍。公路运输的深度和广度是其他任何一种方式所不能替代的。近年来我国政府为对超限运输的加大整治力度并采取了有效的措施，提高了公路智能化管理水平。公路智能化管理实质上就是利用*对传统的运输体系进行改造而实现信息化、智能化、社会化的新型运输系统。从而提高交通运输的安全水平，提高道路网的通行能力和公路运输生产率。动态汽车衡在此发挥了重要作用。

动态公路车辆自动衡器:包括承载器和引道组成的公路车辆自动衡器，简称动态汽车衡。

整车计量方式的动态汽车衡是通过整车称量方式，确定行驶中车辆总重量的衡器，并自行显示车辆的重量。

轴计量方式的动态汽车衡通过轴称量方式，确定行驶中车辆单轴重，并通过各个轴的累加得到汽车总重量的衡器，自行显示车辆的单轴重量和总重量。

2.技术参数

动态汽车衡的技术参数主要准确度等级及动态称量速度范围，此外，还有满量程、秤体尺寸等。

应当指出，动态汽车衡器的准确度与诸多因素有关，尤其是对轴计量的动态汽车衡器，列如秤体附近的路面的水平度和平整度、车辆悬挂系统的类型及状态、汽车过秤速度的均匀性和秤体自身结构等。

（1）      称量单轴（或轴租）重量的准确度等级

称量单轴（或轴组）重量的准确度等级划分为6个等级：A级，B级，C级，D级，E级，F级。

（2）      称量整车总重量的准确度等级

称量整车总重量的准确度等级划分为6个等级：0.2级，0.5级，1级，2级，5级，10级。

（3）      准确度等级之间的关系

3.动态汽车衡的分类与特点

按照计量方式的不同，动态汽车衡计量方式一般有整车计量、轴计量、轮计量等三种方式。其中轮计量方式的汽车动态称重，一般为双秤台组合而构成动态轴计量方式，所以可以归在整车计量或者轴（轴组）计量方式中。

（1）   整车计量方式

当称量时，车辆的所有轮轴均处于称量台面上，如下图所示：

由于是整车计量，车辆受外部因素的较小，其准确度较高，整车称量的准确度可达到0.5级，甚至高达0.2级。但秤台的体积大，结构较复杂，刚度较低，要求动态过秤的速度小，一般在15KM/h以下；基础施工量大，现场安装复杂。对于该种衡器，应对称量车辆的总重和轴重先予以确定。

（2）   轴（轴组）计量方式

当称量时，车辆的各个轴（轴组）依次通过秤台，衡器将求得各个轴（轴组）的重量，然后将各个轴（轴组）的重量累加起来，从而得到车辆的总重。如下图所示：

轴计量方式的主要特点是秤台台面小、秤台的刚度好、基础施工量小、成本低；传感器可设置成支撑式结

构，也可以做成悬挂式结构，这根本上解决了称重台的防水问题；秤台的限位结构较复杂，安装要求较高；秤台的台面较小，一般在0.7~0.9mm,也可以使用双台面结构，对同一轴左右轮胎分别称重，也可对轴组称重，以提高准确度。由于轴计量方式，称重车辆的总重量不受秤台额定载荷的限制，特别适用于对车辆轴载超限检测控制之中。

4.动态汽车衡的结构、原理与功能   

（1）结构原理

    动态汽车衡一般是由承载器、称重传感器、显示控制器及引道等部件组成。由于其承载器的结构不同，动态汽车衡的计量方式也不同。

整车计量的动态汽车衡的结构与静态汽车衡的结构基本相同，车辆按规定速度均匀驶过秤台，显示控制器自动判断车辆上秤后，开始采集重量数据，并将采集的重量数据存入重量数据缓存区内，车辆下秤时，显示控制器自动停止采集数据，然后对重量数据缓存区内的重量数据进行处理，计算并显示车辆的总重。

轴计量的动态汽车衡结构是尺寸较小的平板式结构，车辆的轮轴按规定的速度均匀驶过秤台时，仪表自动判断该轮轴上秤后，开始采集重量数据，并将采集的重量数据存入重量数据缓存区，轮轴下秤时，仪表自动停止采集数据，然后对数据缓存区内的数据进行处理，计算并显示该轴轴重，以后的轮轴依次进行相同的称重计量。当车辆*通过后，仪表根据判断逻辑，将称重的各个轴的重量进行累加，显示并存储车辆的总重。为了达到一定的准确度，秤台两侧的称重达到20m以上的长度，并且要求两侧引路尽量水平。

a. 离秤台8m范围内的两侧引道，纵向、横向的水平倾斜度允差为±3mm;

b. 离秤台8m意外的两侧引道，纵向、横向的水平倾斜度允差为±6mm.

（2）   称重显示控制器原理及特征

加载与车轮上的的负载由安装在载重板下的多个传感器（通常4个或者6个）检测出信号输出。因为这一信号微弱，故通过仪表称重系统将信号加以放大并由滤波器去除干扰，在A/D转化成数字信号。高分辨性能且高精度的A/D转化器和专用于A/D转化处理的16位CPU处理器，能使分辨力达到16位，采样周期达到0.5ms。

                                                                          称重显示控制器的构成

5.各种不同的动态数据处理方法

   动态称重是一项比较复杂的技术，其中数据处理是其关键，也是目前称重研究的重点。汽车经过秤台产生的信号可以看作是汽车的静态轴重信号与周期性的汽车振动信号的叠加。

y(t)=y₀+Asin(2∏tf+φ)

式中：A-—— 周期项，即汽车振动的幅值；

       f ----- 汽车振动信号的频率；

      φ------ 汽车振动信号的初相位

其中y_0，A，f和φ都是被估计的参数。

     目标函数公式:                 

式中h(t) ----实测数据         

       n----采样点数