提高軸重式動態汽車衡準確度研究

提高軸重式動態汽車衡準確度研究

【摘要】  對于承載器是長方形秤臺的軸重式動態衡，發現稱重不準確的原因是：稱
軸重時，秤臺長方向撓曲振動及秤臺翹動嚴重干擾稱重。改進試驗：承載器采用兩個長
方形小秤臺各下置3只稱重傳感器，并以橡膠板對秤臺振動進行強阻尼，結果：動態稱
重準確度明顯提高，接近2級，但仍存在秤臺翹動及橡膠板摩擦力過大影響靜態稱重等
問題。進一步改進：設計制造承載器為兩個三角形小秤臺的動態衡，并從外部用水平彈
簧拉住秤臺，使橡膠板摩擦力適當不影響靜態稱重。預期效果，車速lOkm/h以下達到
2級。計劃2011年4月完成試驗。
【關鍵詞】  稱重技術；兩體式三角形動態衡；振弦式稱重技術；計重收費
    1  引言
    我國高速公路為遏制車輛超載超限運輸，普遍采用動態汽車稱重系統進行計重收
費，取得良好效果。軸重式動態汽車衡（簡稱動態衡）是該系統的核心，汽車通過時，
稱量各軸重累加求出車輛總重量。作者于2004年擔任技術負責人完成山東省交通廳項
目，研發成功承載器為長方形秤臺配4只稱重傳感器的第一代產品，由山東交潤交通科
技有限公司生產，山東、四川使用300余套，為實現公路車輛計重收費，做出一定成績，
獲山東省科技進步二等獎。調試維修中發現：(1)過車軸時，秤臺長方向撓曲振動強烈
干擾稱重；(2)4只稱重傳感器支承秤臺為靜不定結構，不穩定，常使一只傳感器懸空，
過車時秤臺翹動干擾稱重，同時秤臺和軸重沖擊懸空傳感器，每天數千次使其準確度降
低。為弄清問題，課題組從理論上研究該動態衡“動態稱重的物理模型”，給出動態稱重瞬時值分布的極差，指出欲提高動態衡準確度，應加大阻尼、減小秤臺撓曲振幅，并適
當提高固有頻率避免發生共振。隨后，設計制造了承載器為兩個長方形小秤臺各下置3
只稱重傳感器的“分體式動態汽車衡”，經計量測試80%的稱重數據誤差<1%，性能接
近2級動態衡，明顯優于第一代產品。“分體式動態汽車衡”獲國家發明專利，論文《動
態車輛稱重物理模型與提高動態稱重準確度研究》發表于《計量學報》[1]。課題組總結時發現：將承載器由一個長方形秤臺改為兩個長方形小秤臺有畫蛇添足之誤，因為若去
掉多余兩角，改為兩個三角形小秤臺、三角外伸在其下安裝稱重傳感器，則完全不需要
輔助支撐，而且能消除過車軸引起的秤臺翹動；其次，作者考慮到：在三角形三邊秤臺
和邊框之間放入吸振橡膠板．從外部加水平彈簧拉住秤臺，給膠板以適當壓力（足以防塵），則有可能既不影響靜態稱重準確度，動態稱重時又能提供一定阻尼，且安裝調試
十分方便。“兩體式三角形動態汽車衡”申請國家專利，已獲受理。2011年4月有可能完成樣機試驗。本文側重從理論上進行分析總結，結論是：必須從改進承載器結構入手，
才有可能從根本上解決軸重式動態汽車衡稱不準問題。