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动态汽车衡计量误差的原因及预防措施研究

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  摘要:本文从动态汽车衡概述入手,着重分析了动态汽车衡计量误差的原因,并探索了动态汽车衡计量误差的预防措施。
中国论文网 /7/view-13243871.htm
  Abstract: This article starts with the overview of dynamic truck scales, focuses on the analysis of the causes of dynamic truck scale measurement errors, and explores preventive measures for dynamic truck scale measurement errors.
  关键词:动态汽车衡计量;误差;原因;预防措施
  Key words: dynamic truck scale measurement;error;reason;preventive measures
  中图分类号:TH715 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2018)21-0219-02
  0 引言
  随着高速公路的发展,汽车运输越来越普遍,汽车超载现象也越来越多。为此,我国采取了车辆动态称重计费系统。动态汽车衡能够在汽车运输过程中对汽车进行称重,效率高、速度快。然而在实际计量过程中,动态汽车衡称重存在着一定的误差,称重精度不高。针对这一问题,我国积极探索动态汽车衡计量误差的原因,并探索了动态汽车衡计量误差的预防措施。研究动态汽车衡计量误差原因及预防措施不仅能够提高动态汽车衡计量的精度,而且对我国公路运输的发展意义深刻。
  1 动态汽车衡概述
  1.1 动态汽车衡的原理
  动态汽车衡主要由称重平台、传感器、处理器、轮胎识别器、信号调理电路、承载器等组成。
  车辆行驶并通过称重平台的时候,称重平台下面的称重传感器会获取车辆的相关轴重信息,然后将轴重信息转换为点信号,传输到称重仪表中,称重仪表对电信号进行模数转换、滤波、放大等处理之后传输到上位工控机,进而实现对称重数据的实时监控、打印报表、实时处理等。
  1.2 动态汽车衡的构成
  1.2.1 称重传感器
  称重传感器一般放置与称重平台下面,并且,每一称重平台下面都会放置4个称重传感器。这四个称重传感器位于称重平台的四角,并靠近平台边缘。同时,称重平台的长度要容纳车辆的承载轴,保证只有一辆车处于称重平台上面。传感器主要获取车辆的称重信息,并将称重信息转换为电信号。
  1.2.2 接线盒
  称重传感器的输出阻抗、额定输出等数据不可能完全相同,因此,在运用动态汽车衡的过程中很容易产生较差,进而影响称重数据的准确性。为了提高称重信息的准确性,我们在传感器之间连接了接线盒,用于调节传感器之间的较差,保证传感器基准的一致性。
  1.2.3 称重仪表
  称重仪表是动态汽车衡的核心,主要有放大器板块、滤波板块、A/D传感器等组成。其中放大器板块主要负责放大传感器所获得的电信号。滤波板块主要负责滤除称重信号中的高频噪声,进而减轻处理器的负担。A/D传感器的负责将放大后的电信号进行采样,然后将电信号转换为数字信号。并且,称重仪表会对采样之后的离散信号进行预处理,进而提高信号的精确度,测出车辆的轴重。
  1.2.4 上位工控机
  上位工控机主要负责称重数据的存储和显示,进而为数据查询、实时监控、报表打印等提供条件。在车辆经过称重平台的时候,称重系统需要实时监控车辆的加速度、速度、车型等信息,并在发现车辆超载之后自动报警。另外,为了用户能够直观地看到车辆的称重信息,上位工控机设置了修改、添加、统计记录、查询等功能。
  2 动态汽车衡计量误差的原因
  2.1 静态干扰
  2.1.1 承载器的结构和强度会导致动态汽车衡计量误差
  具体来讲,动态汽车衡承载器的结构与静态称量结构相比有着较高的强度和刚度,能够避免车辆通过时的大面积变形,并能够及时将车辆的轴重传递到称重器中,进而获得称重信息。为了保持称重器良好的动态性能,动态汽车衡计量可以参照动态轨道衡的计量方法,将承载器与传感器进行一体化设置,在称重梁上直接粘贴应变片,这样就不再需要重新选取称重器,也不需要再考虑限位、连接等问题。
  2.1.2 称重传感器的特性
  称重传感器的性能直接影响着称重效果。现阶段,大多数动态汽车衡系统主要采用应变式称重传感器。这是因为,现阶段,人们对动态汽车衡的认识还不够统一。动态汽车衡的计量时间较短,称重系统需要进行过称、采样、信号转换、数据处理等操作,然后再将称重结果反映出来。在这种情况下,称重系统对称重传感器的要求较高。然而,在实际称重过称中,称重传感器的温度漂移、分辨率、传感器的非线性问题等都会导致计量误差。具体来讲,温度漂移是在不同温度造成的现象,需要我们采用合适的软件方法或电路来克服温度漂移问题。并且,动态汽车衡还需要考�]A/D分辨率问题,提高测量精度。另外,动态汽车衡还需要考虑传感系统的非线性特征,重视传感系统的过载、抗侧向力、装卸更换等指标,并对传感数据进行相应处理。
  2.2 动态干扰
  2.2.1 汽车振动
  动态汽车衡在计量过程中会受到车辆、承载器、地面的相互影响,进而导致称重系统振动的复杂性。然而,汽车振动是称重系统振动的主要原因,汽车轮胎花纹会引起汽车的周期性振动、汽车发动机的偏心转动会引起振动、驾驶员操纵不稳会引起振动、油料燃烧不均匀也会引起振动。从汽车谐振方面来讲,汽车的谐振与汽车的载重、自重及汽车的等效弹簧刚度有着密切的关系。一般情况下,汽车的重量大、弹簧刚度小,振动周期较大。从汽车的耦合振动来讲,车辆行驶的时候,汽车轮胎与承载台之间会产生挤压作用,汽车轮胎与承载台发生微量变形,进而引发振动,影响动态汽车衡计量的准确性。   2.2.2 汽车行驶速度
  汽车在汽车行驶过程中与路面会产生静态载荷与动态载荷的相互作用。其中,静态载荷指汽车处于静态状态是对路面产生的负荷,是汽车的静态重量。动态载荷指汽车行驶对路面产生的负荷,是汽车的动态重量。而汽车的动态载荷又可以分为四种类型。第一种类型是地面平整车辆振动极小的恒定荷载。第二种是汽车偶然发生的剧烈振动,但是没有进行复杂描述的稳定荷载。第三种是汽车行驶所发生的十分剧烈的振动而产生的荷载。第四种是车辆在行驶过程中所发生的随机荷载。
  2.2.3 汽车加速度
  汽车加速度对称重结果也会产生影响,如果汽车在经过称重平台的时候有加速度,动态汽车衡所计量的结果与没有加速度的情况下所计量的结果不同。并且,结果的变化与驱动轴的驱动力变化及驱动轴位置关系较大。如果驱动力不断变大则计量结果偏大,如果驱动力不断变小,则计量结果偏大。为了避免动态汽车衡测量误差,汽车在通过称重台的时候应避免加速度,保持恒速。
  3 动态汽车衡计量失误的预防措施
  3.1 优化动态汽车衡检定工作
  动态汽车衡检定工作是进行称重计量的前提,因此,我们应积极优化动态汽车衡检定工作。为此,我们应确保动态汽车衡测量平台的整洁性,避免测量平台周围有异物,防止异物堵塞在框架与称重平台之间。并且,我们应检查传感器是否存在压空,并及时垫实传感器压空。同时,我们应严格规定汽车的行驶方向,禁止汽车反向行驶。另外,相关人员要对动态汽车衡进行动态调试和静态调试,正确配置动态汽车衡系统的各项参数。最后,称重单位应积极优化动态汽车衡检定方法,用参考车辆代替砝码,并对车辆轴重进行标定,节省测量过程中的物力和人力。
  3.2 缩短动态汽车衡检定周期
  由于公路收费站的车流量较多,并存在着很多超载车辆,动态汽车衡的性能会受到严重影响。在这种情况下,我们应缩短动态汽车衡检定周期,使用三个月或半年的检定周期,及时发现动态汽车衡的性能问题,找出动态汽车衡系统中需要更换或维修的期间。例如,长时间的大重量汽车挤压摩擦会导致车辆识别器的接触压头被磨平。另外,车辆通过称重台会导致称重台产生较大晃动,需要收费站及时调整限位拉杆,保持合理的称台与边框间隙。
  3.3 做好维护工作
  动态汽车衡的系统结构比较复杂,需要进行及时的维护与保养,减少系统故障,进而保证计量精度。为此,收费站应做好动态汽车衡维护措施,确保动态汽车衡系统各部件的性能。
  3.3.1 选择良好的动态汽车衡安装环境
  在安装动态汽车衡的时候,收费站应选择良好的动态汽车衡安装环境,尽量避免环境对动态汽车衡的不力影响。为此,在选择动态汽车衡安装地址的时候,收费站应尽量避免将动态汽车衡安装在风口,避免风速对动态汽车衡计量结果准确性的影响。同时,动态汽车衡的安装应挖到冻土层的位置,保证称重平台能够承受30吨的重力。另外,动态汽车衡的安装要求设置长度最后的笔直引导,避免弯度引导产生的汽车行驶向心力,影响计量准确性。最后,动态汽车衡的安装应注意天气和气候的影响,为动态汽车衡设置保温设施,避免温度过度导致动态汽车衡不能正常工作。而在雨季的时候,收费站应做好动态汽车衡排水措施,避免动态汽车衡系统传感器在水中浸泡而损坏。
  3.3.2 加强对动态汽车衡的维护与保养
  在动态汽车衡维护过程中,收费站应及时清理动态汽车衡称重平台,避免称重平台上杂物、淤泥、煤块、石子等对称重结果的影响。并且,收费站应保持车道的平整干净,定期冲洗车道,但是不要冲洗传感器所在的地方,及时打扫称重平台上的积水,保持动态汽车衡的正常工作。同时,收费站在雨季要及时检查排水系统,避免接线盒和传感器浸泡在水中,一旦发现水浸泡,及时用吹风机吹干。另外,收费站要定期检查称重仪表,检查称重仪表接线是否正常,散热是否良好,保证称重仪表的正常运行。最后,收费站要在动态汽车衡附近安装防雷系统,避免雷电对动态汽车衡系统的破坏。
  3.4 优化数据处理方法
  动态汽车衡计量应积极优化数据处理方法,在FIR滤波处理的基础上,合理选择并处理采样数据,确保采样数据的准确性。并且,收费站应积极运用小波分析加强对高频噪声的处理,避免高频噪声对动态汽车衡计量误差的影响。另外,收费站应积极使用神经网络,采用BP网络算法,提高计量数据的精确度,进而避免动态汽车衡的计量误差。
  4 结论
  动态汽�衡是现阶段我国公路收费的主要手段,然而,动态汽车衡的计量结果受多种因素的影响,计量结果存在着一定的误差,严重影响公路计重收费的公信力。尤其在汽车动态运行过程中,汽车结构、汽车速度、电磁干扰、路面状况等都会影响计重结果。针对这些问题,我国公路收费站分析了动态汽车衡计量误差的原因,并提出了相关预防措施,以增强计重收费的说服力,促进公路运输的健康发展。
  参考文献:
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  [2]贾琨,刘倬彤.动态汽车衡的检定与影响因素[J].南方农机, 2017(21).
  [3]邵勇强.动态汽车衡存在的问题及对策[J].计量与测试技术,2013(01).

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