公路车辆动态称重系统的设计

　　0　引言

　　随着运输工业生产及商业贸易的不断发展,车辆动态称重技术作为一种有效的车辆超载管理手段,己经广泛采用,发挥着越来越重要的作用,取得了很好的效果^[1]。车辆动态称重系统是一种测量行驶中车辆重量的检测系统,动态地测量行驶中车辆的各轴的轴载,再由称重系统计算出整车重量。与停车静态称重相比具有速度快、效率高、不干扰正常交通等优点,但其主要缺点是精度低。称重过程具有时变性、非线性等,所以对动态称量的控制比对静态称量的控制要复杂困难的多。动态称量精度、车辆的通过速度是其性能指标中最重要的,它标志着公路动态称重系统的技术水平的高低。目前,一些应用各种传感原理的车辆动态称重技术己经出现,但其性能并没有得到多大的改善,便携性、适用性等方面仍存不足;同时,车辆动态称重系统产生的轴重信号受到车辆振动、温度、轮胎特性等多方面的影响,给信号处理带来了难度^[2]。称重信号中包含低频随机干扰,且采样得到的信号太短,动态称重系统由于只对动态称重信号作简单的数字滤波理,缺乏更深一层的信号处理技术,系统的精度难以得到很大的提高。文中利用一种新型的轻便的车辆动态称重传感器,设计了车辆动态保护式称重系统,同时可与PC接口通信,实现记录测量数据管理。

　　1　动态称重系统构成

　　车辆动态称重系统有称重台面系统(包括称重平台、称重梁、拉杆限位装置等)、称重传感器、接线盒和硬件控制单元构成。为了减小称重平台的水平晃动而带来的阻力,采用拉杆限位的方式确保称重平台在水平方向位移不大于2 mm,同时拉杆始终保持水平,不会产生垂直方向的分力。系统结构如图1。车辆动态称重装置的称重台面系统和称重传感器一般安装在用混凝土浇灌的地坑内,用4只传感器支撑台面,当车辆动态驶过台面时,称重台面将车辆重量传递给传感器。

　　2　主要硬件电路

　　硬件电路由数字信号处理器DSP、数据采集与存储、信号处理电路、人机接口电路、硬件时钟模块和通信模块等部分组成。DSP作为应用系统的控制中心,完成多路信息(压力)的实时采集,以及对定时采集的数据进行数字滤波校正、分时存储,完成对数字信号运算、显示、传输等功能。还可根据主机PC发送过来的控制参数,对被测对象的压力参数进行控制调节,进一步完成人机交互界面的管理、图形功能、参数设定及自诊断。硬件结构如图2所示。

　　2·1　测试传感器

　　根据重量和精度这两个指标综合考虑,采用航天70l所称重传感器,两端支撑,中间受力的桥式结构,恰似两个完全相同的悬臂梁传感器对接在一起,量程范围广、测量精度高、性能稳定可靠,抗侧向力和抗冲击性能好,安装使用方便,广泛用于各种电子汽车衡、轨道衡、料斗秤、专用衡器和力值检测等测力称重系统中。承载方式:压式。该传感器具体的技术指标如下: