便攜式汽車衡的結構原理與技術參數

    伴隨超限運輸而來的嚴重安全隱患也讓有關執法部門頭痛。超限運輸的檢測和相關執法也因為許多客觀條件的不滿足而難以真正實施。要解決這個棘手的問題，需要從多方面出發。從運輸者的經濟利益出發，改變現行按照車輛類型收費的方式，按照實際承載的重量收費，多拉貨多交費，超限運輸加倍收費，這樣不但合理，也能從市場經濟的原則對安全規范運輸起到一定的引導作用。

　　由現行收費系統向計重收費系統轉換，從系統完成的功能、功能的實現上，現有技術已經*可以實現，并在很多公路系統中得到很好的應用。
系統設計原理
　一、　計重收費系統其工作原理為，車輛分離器把待測車輛通過稱重臺時按實際情況分離成每一個單車，軸重儀在動態或靜態中稱量該車每一個單軸軸重，并累計其軸組重，得到該車輛的總重量。輪軸識別系統判斷車輛的輪軸類型和車輛類型的同時，得到預先設置的該類型車輛的車載超限限值，比較總重量和超限限值，核定該車是否超限及超限重量。依據總重量和超限重量，按照相關規定計算車輛應收過站費用數量，工作人員憑此收費。
　1 .稱重儀——軸重衡設計原理
　　稱重儀——軸重衡是通過稱量單軸重量并累計整車軸組重量的車輛稱重設備。計量的主要原理是稱重臺同稱重傳感器相連，稱重傳感器由彈性體、電阻應變片、引線及外殼等部分組成。當車輛通過稱重臺時，彈性體承載重力并有一與重力成正比的形變，電阻應變片粘貼在彈性體上，與彈性體有相同的形變，由此產生電阻變量?R，在供橋電路作用下，橋路的輸出端產生與重力成正比的電壓。根據電壓的變化和換算關系，可以知道承載重力的大小，從而完成計量任務。
       2.稱重臺
　　稱重臺由型鋼和鋼板焊接而成，具有足夠的強度、鋼度和良好的穩定性。底座的作用是支撐稱重傳感器，有基礎預埋板。預埋板預埋在水泥基礎之上，作為底座支撐。
　　稱重臺具有自復位功能，當稱重臺受水平外力的作用發生微小擺動時，由于重力的作用會使其很快恢復到原來的位置。當稱重臺受到過大水平的沖擊力而擺動幅度較大時，縱、橫向限位裝置會限制其擺動幅度，確保穩定與安全。當外力消失時，稱重臺仍會自動恢復。
　　3.傳感器系統
　傳感器系統由一組稱重傳感器和接線盒組成。
　　4.傳感器
　　稱重傳感器采用應變式電阻傳感器，傳感器是稱重儀中的關鍵部件。稱重設備安裝于室外，傳感器暴露在自然環境之中，一般工作條件均很惡劣，如溫度年變化量zui高可達60℃,有時多雨潮濕，所以要求傳感器具有溫度范圍寬、密封防潮、過載能力強、長期穩定可靠等特點。根據稱重臺面尺寸和zui大稱量，選擇一個或多個傳感器。
　　5. A/D數據采集系統
　　由A/D數據采集卡和微型處理器CPU系統組成。汽車通過或停留于稱重臺時，汽車的重力傳遞給傳感器，傳感器把此力值轉變成與之成正比的電壓信號，各個傳感器的信號通過接線盒后送給A/D數據采集卡，A/D數據采集卡把此信號轉換為相對應的數字信號并通過通信接口送收費控制中心處理。A/D數據采集系統是計重收費系統的關鍵部件。
　　A/D數據采集系統是一套高速度、高分辨率、高靈敏度的模擬數字轉換系統，同時它與常規的A/D系統相比又多了供橋電源系統。信號傳輸通道與計算機分離，信號通過電纜線傳輸。A/D轉換器選用逐次比較型高速轉換器，其輸出為65536碼，A/D轉換器啟動及定時由計算機完成，轉換速度zui高可達10000次/秒，A/D數據采集系統采用密閉結構式機殼，可以長期開機運行。
　6. 車輛分離器
　　車輛分離器是為實現車輛的自動分離而設計的，在計重收費系統中，它保證了車輛檢測數據同車輛的一一對應關系的實現，是本系統zui基本的功能要求之一。工作的原理是采用紅外線車輛分離方式，一對紅外光柵收發裝置直線發射和接受紅外光柵，在無物體遮擋在收發點連線中時，紅外接收裝置準確接收到信號，反之信號被阻隔。在收費車道中，當有車輛經過車輛分離器時，紅外光柵全部（車廂）或部分（拖掛車車廂之間的連接體）被阻隔，光柵被阻隔之始就是一輛被檢測的車輛開始檢測的起始時間，光柵重新*無阻隔地收發之時就是被檢測車輛結束該次檢測的終止時間。考慮到兩輛車同時停在稱重臺面的情況，即當出現前一個車未下秤體或剛下稱臺，后一輛車尾隨其后時，系統利用紅外線檢測器結合傳感器采集秤臺的波形進行分析,可以有效地將兩個車輛數據進行分離。
　　7.輪胎識別器
　　我們采用多組行程開關對車輛的輪胎寬度和輪胎個數進行識別，當滿足“傳感器間隙<zui小輪胎間隙”時，系統便能有效地測量出汽車的輪寬以及輪胎間隙。其中，zui小輪胎間隙根據車輛統計而來。
　　8. 中央控制器
　　采用單臺面的軸計量方式，在有效的秤臺寬度內如何得到更高的精度是我們一直在努力的方向。當車輛勻速通過稱重臺時，在真正有效測量時間內采樣的速率決定了系統計量的精度。同時內存的大小，單片機的速度也是決定計量精度的要素。根據我們的現場經驗以及采數精度的要求，選用工業控制方式，采用高速采集卡對A/D轉換的數據進行采集，能保證20000/秒的采樣速率，在理論上可以達到誤差小于千分之一的計量精度。
　9. 模擬判別和數據處理
　　數據采集、預處理、設備自檢、數據處理、速度計算、顯示、打印、存盤等任務的完成依賴計重收費系統的數據處理單元，該單元為中央控制系統的軟件部分，判別方式采用全模擬判別。汽車重量靜態稱重軟件的目的是完成靜態標定及汽車的靜態稱重等工作，靜態稱重軟件包括數據采集、濾波、均值、顯示等。動態稱重軟件是把靜態重量加以速度補償處理，得到車輛和載重的實際應得的稱量重量。
　　該部分是整個系統的核心部件，完成數據的采集、計算和上傳功能。控制器結構上采用機箱結構，便于維護和操作；電氣上采用了ECB總線結構的多CPU處理器體系結構，并行處理各種信息，大大提高了系統的可靠性和效率。
　11.軸重衡
　　軸重衡含有稱重臺和稱重傳感器。稱重臺面為鋼板，還應該增加防滑裝置。稱重傳感器主要用于檢測車輛重量，實現對通過軸重衡的車輛的數據檢測，完成車輛軸重、總重的測量，同時提供輪軸識別信息。
12. 車輛分離器
主要用作車輛檢測，完成車輛的行駛速度、車型、軸距等數據的測量，同時也提供車輛開始和結束信息。車輛分離的實現目前有幾種方式：地感方式、紅外線方式、紅外光幕方式，可以是單一方式，也可以是綜合多種方式來實現。目前比較可靠的是采用紅外光幕，不過其費用也相對較高。
　　*輪軸識別器
　　二、便攜式汽車衡 系統布置
　　系統采用前置式或后置式檢測方式，即在收費前（后）進行檢測，根據我們車輛技術規范，貨車的長度應不大于l8米，因而為保證在車輛到達收費亭前完成檢測，應適當延長收費島的長度，同時考慮便于規范駕駛人員通過軸重儀時的車輛控制，建議收費島前端到收費亭中心線的距離為30米，主要原因如下。
　　車輛駛入收費車道時，剛完成一系列的拐彎、加減速等動作，車輛不處于平穩狀態，較易增加誤差因素，因而建議傳感器安裝在進入收費車道5米的距離處。傳感器距離收費亭中心線的距離應不小于l8米。每個車道使用一套稱重系統，采取并排放置的方式，在稱重板后面裝有紅外線收發裝置，稱重處理器機箱裝在收費島上。數據采集和中央控制系統安裝在收費島上，在收費亭內。
　　三、便攜式汽車衡產品發展方向
　　目前，動態軸重衡可以達到靜態Ⅲ級、動態Ⅱ級的標準，基本滿足公路收費系統的要求，但是，產品的安裝不方便；輪軸識別器作為分離系統，需要另外安裝，維護很不方便。從安裝、使用和維護上來看，未來的產品在保證稱量精度和稱量一致性的前提下，一是要向一體化方向發展，衡器和輪軸識別器一體化；軸重衡也要力求超薄和防水，產品安裝簡易，額外費用少，能適宜多種路橋類型。

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