多台面动态轴重衡的研究与试验

　　1 概述

　　随着我国公路交通事业的蓬勃发展，公路运输已成为我国的货物运输的主要运输方式，公路货物运量也随之突飞猛进。2011 年 1 月～8 月，全国公路运输累计完成货运量和货物周转量分别为 1,804,335 万吨公里和 323,054,246 万吨公里，分别比 2010 年同期增长 14.7%和 17%。然而，伴随着货物运输量的急速增长，部分地区和局部路段的道路货运车辆超限超载运输问题却又浮出水面，2010年，违法超限超载车辆压垮桥梁、直 接造成人员伤亡等安全事故在全国范围造成了较大影响，并引起社会各界的高度关注。

　　为了遏止超限超载的违法现象，我国从 2004年起即提出了“保护路桥，关爱生命”的口号，并多次开展了集中治超行动。与此同时，动态轴重衡作为治理超载的公路计重收费系统中的核心设备开始在 全国广泛应用。动态轴重衡采用轴计量方法对通过车辆的轴重及整车进行计重，即称量被测车辆各个轮对 (即一根轴) 驶过轴重称量台面的单轴重量，然后对该车所称量的全部轴重数值进行计算处理，最终得出整车的重量。采用该方法避免了静态汽车衡需要在汽车完全静止状态下进 行计重的缺点，从而做到既不影响车辆通行，又能快速有效对经过的车辆称重，具有节省时间、效率高的特点，在我国公路超限治理的信息化系统中成为计重设备的 首选。

　　现阶段，动态轴重衡在国内投入使用的主要类型有固定式轴重仪、弯板式轴重仪和压电类设备等。在实际的部署实施中，由于受到施工条件、成本、准确 度要求、车辆通行速度要求等多种因素的制约，固定式动态轴重衡已成为在重点路段及重点检测站附近所部署的计重设备的首选，尤其是低速动态车辆称重的计重收 费、超限超载的精确称重等直接参与或作为执法依据的设备通常采用准确度更高的固定式动态轴重衡[1]。

　　一般而言，固定式动态轴重衡由承载器 (秤台)、车辆分离器、称重显示控制表、车轮识别器等多个设备构成。当相应设备检测到车辆进入称重区后，轴重衡开始称重，车辆逐轴通过承载器，在荷重力的 作用下，传感器的弹性体在弹性范围内发生与荷重力成正比的变化，从而使弹性体上的应变片阻值也发生成正比的变化，在供桥电路作用下，桥路的输出端产生与重 力成正比的电压。

　　根据电压的变化和换算关系，可以知道承载重力的大小，通过后续的信号处理、计算，同时根据测量的车辆速度、加速度等多个修正参数进行数学融合， 进而得出真实的车重值。然而，当汽车以一定的速度通过称重台面时，不仅轮胎对台面的作用时间很短，而且车辆自身谐振、路面不平、轮胎驱动等多种因素将使得 各种随机不确定干扰信号叠加到有效称重信号中，从而使实现高准确度测量造成很大困难。因此，在各种随机不确定的干扰因素作用下，如何在满足过车速度的条件 下准确测出真实轴重，就成为动态汽车衡称重系统的技术难点和关键。