動態(tài)汽車衡在實際應(yīng)用中的作業(yè)
自*部分省市公路實行計重收費(fèi)以來，動態(tài)車輛汽車衡的使用越來越廣泛，但由于設(shè)備供應(yīng)商實力和實施經(jīng)驗的參差不齊，*早安裝的汽車衡并非都能令業(yè)主滿意。隨著2005年交通部《收費(fèi)公路試行計重收費(fèi)指導(dǎo)意見》的出臺和《全國治超*點規(guī)范化建設(shè)試點工程實施方案》通知的下發(fā)，全國許多省份針對收費(fèi)公路的計重收費(fèi)設(shè)備和超載檢測設(shè)備相繼步入新設(shè)備試點運(yùn)營、大規(guī)模設(shè)備采購和舊產(chǎn)品更新?lián)Q代的調(diào)研階段。很多衡器廠家和公路機(jī)電設(shè)備供應(yīng)商看好其巨大的市場前景，紛紛上馬，但其中出現(xiàn)諸多對于動態(tài)車輛設(shè)備(系統(tǒng))認(rèn)識、研究不夠的情況，新*輪關(guān)于動態(tài)車輛汽車衡應(yīng)用及其技術(shù)指標(biāo)的浮夸之風(fēng)愈演愈烈。但是，動態(tài)車輛設(shè)備不同于*般靜態(tài)電子汽車衡。動態(tài)車輛汽車衡技術(shù)含量*、使用頻率*，項目投資大、施工周期長，對供應(yīng)商綜合實力要求*，若技術(shù)上、資金上沒有把握而匆匆上馬則會隱含很大風(fēng)險。*旦設(shè)備性能不達(dá)標(biāo)，施工不合格，可靠性的工期不能滿足業(yè)主實際要求，對各方面都會造成重大損失。
*、速度
JJG907-2006《動態(tài)公路車輛自動衡器》檢定規(guī)程中規(guī)定動態(tài)汽車衡可“安裝于稱量控制區(qū)域內(nèi)，并在規(guī)定速度范圍實行”，但卻沒有明確規(guī)定該速度的范圍，在投標(biāo)過程中發(fā)現(xiàn)有任意擴(kuò)大固定式軸重儀標(biāo)稱運(yùn)行速度范圍的情況，然而在實際應(yīng)用中，特定的汽車衡其運(yùn)行速度是有上限的。*般來講，固定式軸重儀的*般運(yùn)行速度為(10～15)km/h，實際檢驗過程中，各省市質(zhì)監(jiān)部門在檢驗測試過程中，檢測車輛的速度也均為(10～15)km/h。
動態(tài)車輛稱重系統(tǒng)是*個由汽車衡和行駛車輛組成的等效二階振動系統(tǒng)，如圖1*示，其振動微分方程可以寫為式中:M(t)——貨物質(zhì)量；c——系統(tǒng)阻尼；k——系統(tǒng)剛度；x——系統(tǒng)相對參考零點的位移；F(t)——車輛動力載荷。
眾*周知，在計重收費(fèi)應(yīng)用中，汽車衡作為相關(guān)部門執(zhí)法和收費(fèi)的依據(jù)，其稱重*度和可靠性都必須是嚴(yán)肅、不容置疑的。我們將利用“汽車衡-車輛”系統(tǒng)振動方程的求解結(jié)論，論證當(dāng)前動態(tài)車輛設(shè)備的速度上限。
式(1)是由穩(wěn)態(tài)載荷組成的，是車輛自身質(zhì)量引起的，也是*需求出的，是車輛振動引起的，且具有明顯峰值。據(jù)實際采集波形及二階微分方程可知，不同的車型振動頻率集中在(3～20)Hz的低頻范圍內(nèi)，而振幅可達(dá)靜態(tài)載荷的10%左右。
設(shè)秤臺的有效采樣寬度為800mm(*般固定式軸重儀秤臺寬度為800mm)，車輛行駛速度為20km/h，則荷載作用于秤臺的瞬間，假設(shè)動態(tài)載荷的低頻干擾為10Hz(即振動周期為0.1s)，而秤臺固有頻率足夠*，此時，汽車衡的采樣信號長度是動態(tài)載荷的干擾長度的1.4倍，采集數(shù)據(jù)中包含*個完整周期的動態(tài)干擾信號，勉強(qiáng)滿足對于低頻動態(tài)干擾信號的濾除。因此，若行駛速度大于20km/h，則采樣數(shù)據(jù)中動態(tài)干擾信號將不足*個完整周期，這樣的干擾稱為短歷程的周期干擾，時域中的均值濾波和頻域中的各種濾波方法對這種干擾效果不大，同時考慮到動態(tài)載荷干擾的幅值、相位和頻率都是隨機(jī)性的，這就決定了目前在動態(tài)車輛汽車衡中*廣泛采用的滑動均值濾波的算法失效，造成了更大的隨機(jī)誤差和不確定度。因此，在有效采樣寬度更窄，車輛速度更*的*速預(yù)檢測系統(tǒng)應(yīng)用中，必須采用更為*的數(shù)學(xué)模型和軟件處理方式以保證稱重*度。
*以，在動態(tài)汽車衡的應(yīng)用過程中*定要結(jié)合實際使用情況，了解秤臺的有效采樣寬度、動態(tài)處理方式的**運(yùn)行速度等具有內(nèi)在關(guān)系的指標(biāo)是否*嚴(yán)肅、真實可行。
二、*度
幾年來，主流供應(yīng)商紛紛針對產(chǎn)品的應(yīng)用情況，進(jìn)行了深層次的研究和開發(fā)，動態(tài)稱重技術(shù)得到長足發(fā)展。但是，綜觀動態(tài)車輛稱重市場，技術(shù)提升之勢遠(yuǎn)弱于指標(biāo)浮夸之風(fēng)。
JJG907-2006中對于動態(tài)車輛汽車衡的安裝有著明確的說明，其中的強(qiáng)制性規(guī)定中描述:為了減少行進(jìn)車輛各軸之間的載荷傳遞，引道不能有縱向斜坡，其橫向斜坡度不能超過1%，承載器兩端8m的范圍內(nèi)，引道的縱向和橫向水平傾斜度允差為±3mm，8m以外的引道區(qū)域，引道的縱向和橫向的水平傾斜度允差為±6mm。結(jié)合國情和實際應(yīng)用情況，動態(tài)車輛稱重*點的技術(shù)條件往往難以滿足JJG907-2006中關(guān)于道路的要求，其中也不乏個別從業(yè)者不重視道路狀況對于動態(tài)車輛汽車衡應(yīng)用*度的影響，為降低成本、減小地基開挖量，類似情況使得動態(tài)車輛設(shè)備的安裝更是無法達(dá)標(biāo)，對設(shè)備應(yīng)用*度帶來重大影響。
動態(tài)汽車衡的*度除了與設(shè)備自身的實驗室*度、稱重*點的技術(shù)條件有關(guān)外，另外還有*個比較重要的因素——行駛車輛的運(yùn)動狀態(tài)。運(yùn)動中的車輛相對于汽車衡是*個存在多相干擾的激勵源，包括客觀存在的車輛自身彈簧系統(tǒng)的振動、阻尼，來自于路面的激振，車輪輪轂圓度、油箱中汽油運(yùn)動中的激振，以及車載貨物的重心轉(zhuǎn)移和慣性干擾等；也包括個別駕駛員有意無意的“作弊”行駛對稱重*度的影響問題，這些特殊行駛狀態(tài)主要有變速行駛、“S”型等異型行車、頻繁點剎車等。
因此，動態(tài)車輛汽車衡的實際運(yùn)行*度與稱重*點的技術(shù)條件和使用者的正確使用有著很大的關(guān)系。在試驗路面狀況較好的情況下，試驗車輛的動態(tài)車輛汽車衡可以達(dá)到整車總重量*度2級，而實際應(yīng)用中，隨著稱重*點技術(shù)條件的惡化和使用者的異常駕駛，*般動態(tài)車輛汽車衡實際運(yùn)營*度等級為整車總重量5級。
三、設(shè)備類型
現(xiàn)階段，動態(tài)車輛汽車衡在*的應(yīng)用主要限于計重收費(fèi)、超限超載治理、*速預(yù)檢稱重及少量交通數(shù)據(jù)采集，其設(shè)備主要類型有固定式軸重儀、彎板式軸重儀和壓電類設(shè)備。
在JJG907-2006中對于3種設(shè)備在動態(tài)車輛稱重系統(tǒng)中的應(yīng)用都沒有明確的規(guī)定，但是根據(jù)3種設(shè)備的技術(shù)特點和規(guī)范中對于汽車衡的技術(shù)條件和*度要求，業(yè)內(nèi)在使用上通用的界定為:低速動態(tài)車輛稱重的計重收費(fèi)、超限超載的*稱重等直接參與或作為執(zhí)法依據(jù)的設(shè)備通常采用*度更*的固定式軸重儀，中*速預(yù)檢稱重、交通數(shù)據(jù)采集等不作為執(zhí)法依據(jù)的設(shè)備通常采用彎板式軸重儀和壓電類設(shè)備。
在計重收費(fèi)、超限執(zhí)法稱重應(yīng)用中，由于稱重*地處收費(fèi)車道或低速稱重執(zhí)法*，車輛通行速度通常比較低，甚至是長期靜止在汽車衡上，行車狀態(tài)也*為復(fù)雜。作為收費(fèi)、執(zhí)法的依據(jù)也要求該類應(yīng)用設(shè)備*度更*。靜態(tài)稱重的要求和復(fù)雜多變的行駛狀態(tài)*先決定了壓電類產(chǎn)品在該應(yīng)用中失效。固定式軸重儀相較于彎板式軸重儀除了具備更寬的臺面、更可靠穩(wěn)定的算法外，其的優(yōu)勢還在于優(yōu)良的橫向靈敏度*致性。通常情況下，彎板式軸重儀由于不可避免的邊界效應(yīng)，當(dāng)載荷位于軸重儀兩端時，其輸出變化劇烈，橫向靈敏度*般為3%，即當(dāng)載荷分別由軸重儀的左、中、右3個位置通過時，*此*項就會帶來*達(dá)3%的誤差。
*速預(yù)檢稱重和交通數(shù)據(jù)采集*點由于設(shè)備*般安裝于交通干線，車流，車輛通行速度快，要求具備施工周期短、地基開挖*小、相應(yīng)的*度要求較低等特點，因此通常采用彎板式軸重儀和壓電類設(shè)備。
四、結(jié)束語
本文主要結(jié)合動態(tài)車輛汽車衡(系統(tǒng))的設(shè)備特點和應(yīng)用，就設(shè)備的使用速度、*度和設(shè)備應(yīng)用類型的推介誤導(dǎo)和認(rèn)識誤區(qū)談了些看法，期望能對我國計重收費(fèi)、超限治理工程的實施有*幫助。
