動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡在實(shí)際應用中的作業(yè)
自*部分省市公路實(shí)行計重收費以來(lái)，動(dòng)態(tài)車(chē)輛汽車(chē)衡的使用越來(lái)越廣泛，但由于設備供應商實(shí)力和實(shí)施經(jīng)驗的參差不齊，*早安裝的汽車(chē)衡并非都能令業(yè)主滿(mǎn)意。隨著(zhù)2005年交通部《收費公路試行計重收費指導意見(jiàn)》的出臺和《全國治超*點(diǎn)規范化建設試點(diǎn)工程實(shí)施方案》通知的下發(fā)，全國許多省份針對收費公路的計重收費設備和超載檢測設備相繼步入新設備試點(diǎn)運營(yíng)、大規模設備采購和舊產(chǎn)品更新?lián)Q代的調研階段。很多衡器廠(chǎng)家和公路機電設備供應商看好其巨大的市場(chǎng)前景，紛紛上馬，但其中出現諸多對于動(dòng)態(tài)車(chē)輛設備(系統)認識、研究不夠的情況，新*輪關(guān)于動(dòng)態(tài)車(chē)輛汽車(chē)衡應用及其技術(shù)指標的浮夸之風(fēng)愈演愈烈。但是，動(dòng)態(tài)車(chē)輛設備不同于*般靜態(tài)電子汽車(chē)衡。動(dòng)態(tài)車(chē)輛汽車(chē)衡技術(shù)含量*、使用頻率*，項目投資大、施工周期長(cháng)，對供應商綜合實(shí)力要求*，若技術(shù)上、資金上沒(méi)有把握而匆匆上馬則會(huì )隱含很大風(fēng)險。*旦設備性能不達標，施工不合格，可靠性的工期不能滿(mǎn)足業(yè)主實(shí)際要求，對各方面都會(huì )造成重大損失。
*、速度
JJG907-2006《動(dòng)態(tài)公路車(chē)輛自動(dòng)衡器》檢定規程中規定動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡可“安裝于稱(chēng)量控制區域內，并在規定速度范圍實(shí)行”，但卻沒(méi)有明確規定該速度的范圍，在投標過(guò)程中發(fā)現有任意擴大固定式軸重儀標稱(chēng)運行速度范圍的情況，然而在實(shí)際應用中，特定的汽車(chē)衡其運行速度是有上限的。*般來(lái)講，固定式軸重儀的*般運行速度為(10～15)km/h，實(shí)際檢驗過(guò)程中，各省市質(zhì)監部門(mén)在檢驗測試過(guò)程中，檢測車(chē)輛的速度也均為(10～15)km/h。
動(dòng)態(tài)車(chē)輛稱(chēng)重系統是*個(gè)由汽車(chē)衡和行駛車(chē)輛組成的等效二階振動(dòng)系統，如圖1*示，其振動(dòng)微分方程可以寫(xiě)為式中:M(t)——貨物質(zhì)量；c——系統阻尼；k——系統剛度；x——系統相對參考零點(diǎn)的位移；F(t)——車(chē)輛動(dòng)力載荷。
眾*周知，在計重收費應用中，汽車(chē)衡作為相關(guān)部門(mén)執法和收費的依據，其稱(chēng)重*度和可靠性都必須是嚴肅、不容置疑的。我們將利用“汽車(chē)衡-車(chē)輛”系統振動(dòng)方程的求解結論，論證當前動(dòng)態(tài)車(chē)輛設備的速度上限。
式(1)是由穩態(tài)載荷組成的，是車(chē)輛自身質(zhì)量引起的，也是*需求出的，是車(chē)輛振動(dòng)引起的，且具有明顯峰值。據實(shí)際采集波形及二階微分方程可知，不同的車(chē)型振動(dòng)頻率集中在(3～20)Hz的低頻范圍內，而振幅可達靜態(tài)載荷的10%左右。
設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(chē)輛行駛速度為20km/h，則荷載作用于秤臺的瞬間，假設動(dòng)態(tài)載荷的低頻干擾為10Hz(即振動(dòng)周期為0.1s)，而秤臺固有頻率足夠*，此時(shí)，汽車(chē)衡的采樣信號長(cháng)度是動(dòng)態(tài)載荷的干擾長(cháng)度的1.4倍，采集數據中包含*個(gè)完整周期的動(dòng)態(tài)干擾信號，勉強滿(mǎn)足對于低頻動(dòng)態(tài)干擾信號的濾除。因此，若行駛速度大于20km/h，則采樣數據中動(dòng)態(tài)干擾信號將不足*個(gè)完整周期，這樣的干擾稱(chēng)為短歷程的周期干擾，時(shí)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(shí)考慮到動(dòng)態(tài)載荷干擾的幅值、相位和頻率都是隨機性的，這就決定了目前在動(dòng)態(tài)車(chē)輛汽車(chē)衡中*廣泛采用的滑動(dòng)均值濾波的算法失效，造成了更大的隨機誤差和不確定度。因此，在有效采樣寬度更窄，車(chē)輛速度更*的*速預檢測系統應用中，必須采用更為*的數學(xué)模型和軟件處理方式以保證稱(chēng)重*度。
*以，在動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡的應用過(guò)程中*定要結合實(shí)際使用情況，了解秤臺的有效采樣寬度、動(dòng)態(tài)處理方式的**運行速度等具有內在關(guān)系的指標是否*嚴肅、真實(shí)可行。
二、*度
幾年來(lái)，主流供應商紛紛針對產(chǎn)品的應用情況，進(jìn)行了深層次的研究和開(kāi)發(fā)，動(dòng)態(tài)稱(chēng)重技術(shù)得到長(cháng)足發(fā)展。但是，綜觀(guān)動(dòng)態(tài)車(chē)輛稱(chēng)重市場(chǎng)，技術(shù)提升之勢遠弱于指標浮夸之風(fēng)。
JJG907-2006中對于動(dòng)態(tài)車(chē)輛汽車(chē)衡的安裝有著(zhù)明確的說(shuō)明，其中的強制性規定中描述:為了減少行進(jìn)車(chē)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(guò)1%，承載器兩端8m的范圍內，引道的縱向和橫向水平傾斜度允差為±3mm，8m以外的引道區域，引道的縱向和橫向的水平傾斜度允差為±6mm。結合國情和實(shí)際應用情況，動(dòng)態(tài)車(chē)輛稱(chēng)重*點(diǎn)的技術(shù)條件往往難以滿(mǎn)足JJG907-2006中關(guān)于道路的要求，其中也不乏個(gè)別從業(yè)者不重視道路狀況對于動(dòng)態(tài)車(chē)輛汽車(chē)衡應用*度的影響，為降低成本、減小地基開(kāi)挖量，類(lèi)似情況使得動(dòng)態(tài)車(chē)輛設備的安裝更是無(wú)法達標，對設備應用*度帶來(lái)重大影響。
動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡的*度除了與設備自身的實(shí)驗室*度、稱(chēng)重*點(diǎn)的技術(shù)條件有關(guān)外，另外還有*個(gè)比較重要的因素——行駛車(chē)輛的運動(dòng)狀態(tài)。運動(dòng)中的車(chē)輛相對于汽車(chē)衡是*個(gè)存在多相干擾的激勵源，包括客觀(guān)存在的車(chē)輛自身彈簧系統的振動(dòng)、阻尼，來(lái)自于路面的激振，車(chē)輪輪轂圓度、油箱中汽油運動(dòng)中的激振，以及車(chē)載貨物的重心轉移和慣性干擾等；也包括個(gè)別駕駛員有意無(wú)意的“作弊”行駛對稱(chēng)重*度的影響問(wèn)題，這些特殊行駛狀態(tài)主要有變速行駛、“S”型等異型行車(chē)、頻繁點(diǎn)剎車(chē)等。
因此，動(dòng)態(tài)車(chē)輛汽車(chē)衡的實(shí)際運行*度與稱(chēng)重*點(diǎn)的技術(shù)條件和使用者的正確使用有著(zhù)很大的關(guān)系。在試驗路面狀況較好的情況下，試驗車(chē)輛的動(dòng)態(tài)車(chē)輛汽車(chē)衡可以達到整車(chē)總重量*度2級，而實(shí)際應用中，隨著(zhù)稱(chēng)重*點(diǎn)技術(shù)條件的惡化和使用者的異常駕駛，*般動(dòng)態(tài)車(chē)輛汽車(chē)衡實(shí)際運營(yíng)*度等級為整車(chē)總重量5級。
三、設備類(lèi)型
現階段，動(dòng)態(tài)車(chē)輛汽車(chē)衡在*的應用主要限于計重收費、超限超載治理、*速預檢稱(chēng)重及少量交通數據采集，其設備主要類(lèi)型有固定式軸重儀、彎板式軸重儀和壓電類(lèi)設備。
在JJG907-2006中對于3種設備在動(dòng)態(tài)車(chē)輛稱(chēng)重系統中的應用都沒(méi)有明確的規定，但是根據3種設備的技術(shù)特點(diǎn)和規范中對于汽車(chē)衡的技術(shù)條件和*度要求，業(yè)內在使用上通用的界定為:低速動(dòng)態(tài)車(chē)輛稱(chēng)重的計重收費、超限超載的*稱(chēng)重等直接參與或作為執法依據的設備通常采用*度更*的固定式軸重儀，中*速預檢稱(chēng)重、交通數據采集等不作為執法依據的設備通常采用彎板式軸重儀和壓電類(lèi)設備。
在計重收費、超限執法稱(chēng)重應用中，由于稱(chēng)重*地處收費車(chē)道或低速稱(chēng)重執法*，車(chē)輛通行速度通常比較低，甚至是長(cháng)期靜止在汽車(chē)衡上，行車(chē)狀態(tài)也*為復雜。作為收費、執法的依據也要求該類(lèi)應用設備*度更*。靜態(tài)稱(chēng)重的要求和復雜多變的行駛狀態(tài)*先決定了壓電類(lèi)產(chǎn)品在該應用中失效。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，當載荷位于軸重儀兩端時(shí)，其輸出變化劇烈，橫向靈敏度*般為3%，即當載荷分別由軸重儀的左、中、右3個(gè)位置通過(guò)時(shí)，*此*項就會(huì )帶來(lái)*達3%的誤差。
*速預檢稱(chēng)重和交通數據采集*點(diǎn)由于設備*般安裝于交通干線(xiàn)，車(chē)流，車(chē)輛通行速度快，要求具備施工周期短、地基開(kāi)挖*小、相應的*度要求較低等特點(diǎn)，因此通常采用彎板式軸重儀和壓電類(lèi)設備。
四、結束語(yǔ)
本文主要結合動(dòng)態(tài)車(chē)輛汽車(chē)衡(系統)的設備特點(diǎn)和應用，就設備的使用速度、*度和設備應用類(lèi)型的推介誤導和認識誤區談了些看法，期望能對我國計重收費、超限治理工程的實(shí)施有*幫助。
