淺談?wù)嚻嚭馀c聯(lián)體秤在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)

經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展帶動(dòng)了計(jì)重計(jì)量器具特別是衡器產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代衡器則是融入了微電子技術(shù)、信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化，成為知識(shí)密集型產(chǎn)品。現(xiàn)代衡器技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)衡器計(jì)量提出了更深更高的要求，本文以整車汽車衡與聯(lián)體秤兩種計(jì)量方式就行了研究，首先全面分析了兩者的技術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)功能及技術(shù)特點(diǎn)，其次針對(duì)性的比較了整車汽車衡與聯(lián)體秤產(chǎn)品，最后就整車汽車衡與聯(lián)體秤的可行性進(jìn)行了比較，并得出了聯(lián)體稱是現(xiàn)階段計(jì)重領(lǐng)域最好選擇的結(jié)論。
前言
　　隨著國家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，公路汽車貨運(yùn)行業(yè)保有量呈幾何數(shù)增長(zhǎng)，車輛超限超載運(yùn)輸對(duì)道路和交通安全危害也是呈幾何數(shù)增長(zhǎng)。根椐相關(guān)數(shù)據(jù)分析：超載10%的貨車對(duì)道路的損壞增加40%，一輛超載2倍的車輛行駛一次，對(duì)公路的損害相當(dāng)于不超載車輛行使16次；一輛36噸的超載車輛對(duì)公路路面損壞程度相當(dāng)于9600輛1.8噸的小汽車對(duì)道路造成的破壞。而且從車輛及駕駛員人身安全角度考慮，車輛超限超載運(yùn)輸處于超負(fù)荷狀態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致車輛的制動(dòng)和操作等安全性能迅速下降，表現(xiàn)為輪胎變形爆胎、剎車失靈、轉(zhuǎn)向器輕飄抖動(dòng)，鋼板彈簧折斷、半軸斷裂等、極易引發(fā)道路交通事故，同時(shí)也導(dǎo)致公路縮短路面使用年限。
　　一、整車汽車衡
　　1、整車汽車衡（或稱靜態(tài)秤、大板秤）技術(shù)指標(biāo)
　　2、系統(tǒng)功能
　　3、技術(shù)特點(diǎn)
　　① 整車稱重與動(dòng)態(tài)檢測(cè)的完美集成
　　系統(tǒng)以在計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)成熟應(yīng)用多年的數(shù)據(jù)采集處理器為基礎(chǔ)，集成了整車汽車衡稱重儀表功能，車輛在完全駛上稱重平臺(tái)的同時(shí)，自動(dòng)完成車輛稱重、車型檢測(cè)、數(shù)據(jù)上傳等功能；
　　② 應(yīng)對(duì)車輛頻繁沖擊的解決方案
　　整車稱重臺(tái)采用分段設(shè)計(jì)，模塊結(jié)構(gòu)，由多個(gè)優(yōu)質(zhì)型鋼組成的箱型梁結(jié)構(gòu)的稱重臺(tái)板組合而成，全剛度設(shè)計(jì)，保證了車輛最大載荷的有效彈性變形，抵抗沖擊、過載，確保了長(zhǎng)期碾壓得可靠使用。
　　傳感器位置合理，搭接處傳感器置中，消除了杠桿效應(yīng)，保證偏載情況下傳感器的均勻受力，增強(qiáng)了設(shè)備的防沖擊能力。
　　稱體連接采用半月板結(jié)構(gòu)搭接，物理原理自動(dòng)鎖扣、調(diào)正。傳感器上連接件（壓板、球碗）與稱體牢固焊接。
　　整車稱重臺(tái)每節(jié)稱重臺(tái)板都具有良好的拉桿限位裝置，前固式安裝，形成獨(dú)特的防沖擊結(jié)構(gòu)，有效抵抗車輛對(duì)稱重臺(tái)的沖擊。
　　③ 應(yīng)對(duì)車輛防滑的解決方案
　　整車稱重系統(tǒng)的稱重平臺(tái)在稱重平臺(tái)上車輛左右輪胎碾軋的位置，各焊裝有1米寬的紋飾鋼板，有效防止車輛打滑或因稱重平臺(tái)表面結(jié)冰失去控制。
　　設(shè)備自身的防滑處理。稱重平臺(tái)引用成熟的噴砂防滑處理，去除氧化層，保證油漆附著力，采用有針對(duì)性的噴砂工藝，增加稱重平臺(tái)表面的摩擦力，使表面粗糙度（防滑）等級(jí)達(dá)到國標(biāo)2.0級(jí)以上，并在噴砂處理的基礎(chǔ)上涂防腐涂料防腐。
　　設(shè)備安裝施工方面，由于安裝稱重檢測(cè)設(shè)備而破損的路面恢復(fù)后，按照收費(fèi)廣場(chǎng)的規(guī)格，打較深的防滑線，起到較好的防滑效果。
　　④ 應(yīng)對(duì)超長(zhǎng)車輛稱量的解決方案
　　對(duì)于前后軸總長(zhǎng)超過21米的車輛，采用以下方法進(jìn)行整車稱量，首先保證車輛前面幾軸完全駛?cè)敕Q重平臺(tái)后停下，車道計(jì)算機(jī)經(jīng)授權(quán)操作后，主動(dòng)向稱重系統(tǒng)發(fā)送目前稱重指令，稱重系統(tǒng)將當(dāng)前稱重平臺(tái)上的車軸數(shù)、總重檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給車道計(jì)算機(jī)，然后由現(xiàn)場(chǎng)管理人員引導(dǎo)車輛向前行駛，稱過的軸全部駛出稱重平臺(tái)后，車道計(jì)算機(jī)再次主動(dòng)向稱重系統(tǒng)發(fā)送目前稱重指令，系統(tǒng)能夠?qū)?dāng)前稱重平臺(tái)上車的軸數(shù)、總重檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給車道計(jì)算機(jī)，依次類推，直至稱重系統(tǒng)上報(bào)的數(shù)據(jù)中含有車輛收尾信息，本次稱重?cái)?shù)據(jù)交換結(jié)束，車道計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行重量疊加和軸數(shù)疊加，對(duì)此車進(jìn)行收費(fèi)。
　　⑤ 方便維護(hù)和清淤的解決方案
　　由于稱重平臺(tái)分段設(shè)計(jì)，每段稱重平臺(tái)的重量相對(duì)不是很重，不必用大型起吊工具，只用千斤頂?shù)葘Ｓ霉ぞ呔湍軐⒎Q重平臺(tái)吊起，利用設(shè)備自帶專用傳感器扳手，可方便拆卸傳感器，和清淤，使設(shè)備的安裝和日后的維護(hù)保養(yǎng)十分方便。
　　稱重平臺(tái)基礎(chǔ)兩側(cè)預(yù)留有維修和清淤手孔，可方便人員進(jìn)入對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和清淤。
　　二、聯(lián)體稱
　　1、聯(lián)體稱：（兼稱動(dòng)態(tài)稱，不停車計(jì)重稱）
　　針對(duì)收費(fèi)車道特殊的使用環(huán)境，稱重檢測(cè)設(shè)備為上翻梁式稱重臺(tái)，內(nèi)置高精度剪切梁式稱重傳感器，并采用專利結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的要求。
　　①主要技術(shù)指標(biāo)
　　型號(hào)：DCS-30KⅡ
　　稱重平臺(tái)（寬度）：普通車道3500 （mm）
　　超寬車道4200 （mm），可根據(jù)實(shí)際情況定做稱重平臺(tái)。
　　稱重檢測(cè)設(shè)備長(zhǎng)度：1600mm
　　單軸額定載荷：30t；
　　最大過載能力：200%；
　　有效測(cè)量的速度范圍為：0～30km/h，允許輪軸停在稱重平臺(tái)上；
　　靜態(tài)精度： ○Ⅲ 級(jí)
　　整車總重量動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確度等級(jí)：2級(jí)，誤差≤±1%
　　單軸載荷和軸組載荷的準(zhǔn)確度等級(jí)：D級(jí)
　　速度測(cè)量精度（沒有明顯加減速的前提下）：車速在1～30km/h時(shí)，最大誤差±5%。
　　軸間距測(cè)量精度（沒有明顯加減速的情況下）：兩軸：±0.30m。
　　工作環(huán)境：
　　溫度：-40℃～ +80℃
　　相對(duì)濕度：0～ 95%
　　稱重傳感器防護(hù)等級(jí)：IP68
　　2、系統(tǒng)功能：
　　設(shè)備具有自診斷功能，發(fā)生故障時(shí)能通過軟硬件發(fā)出故障信息；
　　系統(tǒng)隨機(jī)提供起吊附件和液壓千斤頂，不需要大型機(jī)械便可維修和清淤。
　　輸出檢測(cè)信息：軸型、胎型、軸距、聯(lián)軸信息、軸重、聯(lián)軸重量、總重、行駛狀態(tài)代碼等；　　系統(tǒng)能夠在無人值守狀態(tài)下滿足不間斷全天候連續(xù)工作的需要；
　　系統(tǒng)在輪軸識(shí)別器故障情況下，可自動(dòng)切換為稱臺(tái)識(shí)別輪軸程序；
　　單個(gè)車道計(jì)重系統(tǒng)的整體MTBF≥20000h；
　　單個(gè)車道計(jì)重系統(tǒng)的整體故障率<1%
　　設(shè)備準(zhǔn)確度穩(wěn)定性：設(shè)備標(biāo)定周期≥1年
　　系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間：≤5ms
　　系統(tǒng)的計(jì)量性能符合國家相關(guān)部門計(jì)量器具型式批準(zhǔn)及制造許可規(guī)范要求。
　　3、技術(shù)特點(diǎn)
　　① 搭接式聯(lián)體化設(shè)計(jì)
　　聯(lián)體秤臺(tái)為兩臺(tái)面搭接式結(jié)構(gòu)。搭接處采用35mm厚鋼板弧面咬合方式。
　　在設(shè)計(jì)初期對(duì)聯(lián)體秤臺(tái)受力和車輛各種的行駛過程情況進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)與分析，搭接式設(shè)計(jì)使兩臺(tái)面達(dá)到面相互響應(yīng)的效果，杜絕了由于路面不平、車輛剎車等情況對(duì)秤臺(tái)造成沖擊時(shí)相互擠壓的情況發(fā)生，有效的保證了邏輯和精度的穩(wěn)定性。
　　在聯(lián)體秤及連接處的焊接處理上，采用了特殊的塞焊工藝，增加了秤體受力強(qiáng)度，提高了稱臺(tái)的使用壽命。
　　② 高強(qiáng)度限位拉桿
　　聯(lián)體秤采用了24cm大尺寸高強(qiáng)度的限位拉桿。
　　對(duì)聯(lián)體秤進(jìn)行了抗疲勞和抗沖擊測(cè)試，為期8個(gè)月的測(cè)試結(jié)果證實(shí)，直徑小于20cm的限位拉桿在重車沖擊2～3個(gè)月后，會(huì)出現(xiàn)變形甚至斷裂的現(xiàn)象，因此從設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性的方面考慮聯(lián)體秤采用24cm的大尺寸限位拉桿。
　　③先進(jìn)的稱重算法
　　針對(duì)聯(lián)體秤臺(tái)，確定了以小波變化和三角函數(shù)二次擬合的重量計(jì)算方法。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)該方法有效的減小了由于車輛振動(dòng)和路面不平所產(chǎn)生的誤差。
　　具體波形如圖1所示。
　　圖1 12車波形圖
　　根據(jù)聯(lián)體秤臺(tái)結(jié)構(gòu)和連軸車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合能量算法，開發(fā)出了連軸軸組重量計(jì)算方法。該方法在稱量過程中無能量損失，并且加入了振動(dòng)能量補(bǔ)償，其軸組重精度優(yōu)于單軸重量相加和得出的軸組總重的方法。
　　圖2 15車連軸波形
　　④ 更高的精度
　　相對(duì)于單稱臺(tái)來講，聯(lián)體秤增加了數(shù)據(jù)采集通道（1600mm），傳感器（6只）采集信號(hào)更豐富，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集器運(yùn)算后，稱重結(jié)果誤差更小、準(zhǔn)確度更高；
　　靜態(tài)精度： ○Ⅲ 級(jí)
　　整車總重量動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確度等級(jí)：2級(jí)，誤差≤±1%
　　單軸載荷和軸組載荷的準(zhǔn)確度等級(jí)：D級(jí)
　　聯(lián)體稱表現(xiàn)出了極好的精度與穩(wěn)定性。
　　如下圖，是其中一個(gè)站的檢定數(shù)據(jù)表：
　　三、整車汽車衡與聯(lián)體秤產(chǎn)品的比較
　　整車汽車衡與聯(lián)體秤的比較
　　四、可行性分析總結(jié)
　　1、稱量精度
　　整車汽車衡（或稱靜態(tài)秤、大秤）靜態(tài)稱重精度高，但在動(dòng)態(tài)稱重時(shí)，總重誤差和軸重誤差相對(duì)較差。
　　聯(lián)體秤無論在靜態(tài)稱重、還是在動(dòng)態(tài)稱重上都具有較高的稱重精度。
　　2、安裝環(huán)境的適應(yīng)性
　　云南省山區(qū)較多，公路收費(fèi)站一般依地形而建，收費(fèi)站車道一般都有一定坡度，由于整車汽車衡安裝尺寸較大（長(zhǎng)度可達(dá)21米，甚至更長(zhǎng)），稱重是在有坡度的設(shè)備上完成的，所以坡度對(duì)整車汽車衡的稱重精度影響較大，而聯(lián)體秤的設(shè)備相對(duì)較小，能適應(yīng)收費(fèi)站車道坡度的安裝環(huán)境，所以坡度對(duì)聯(lián)體秤的稱重精度影響較小。
　　防作弊功能
　　整車汽車衡主要通過寬大的稱重區(qū)域抵消非規(guī)范行駛對(duì)稱量的影響，但車輛隊(duì)列會(huì)對(duì)稱重結(jié)果造成一定影響。
　　聯(lián)體秤采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，結(jié)合聯(lián)體稱固有特性，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)稱重臺(tái)所能實(shí)現(xiàn)的所有的防作弊功能，且防跳稱、解決點(diǎn)剎車效果更好，試驗(yàn)證明，車倆在S型行駛時(shí)對(duì)稱重沒有任何影響；
　　設(shè)備成本、施工周期及施工成本
　　整車汽車衡不僅設(shè)備成本高、而且土建施工復(fù)雜，施工周期長(zhǎng)，一般需20天左右，施工成本也很高。
　　聯(lián)體秤設(shè)備不僅成本低，而且土建施工簡(jiǎn)單，施工周期短，一般需12天左右，施工成本相對(duì)較少。
　　系統(tǒng)穩(wěn)定性
　　整車式計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)稱重時(shí)容易G軸、車型容易判錯(cuò)，且無法處理車輛在車道內(nèi)排隊(duì)現(xiàn)象，需人工引導(dǎo)，一車一檢，效率低。
　　聯(lián)體式計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)稱重時(shí)丟軸、丟車率很低，穩(wěn)定性更高，能處理車道內(nèi)排隊(duì)現(xiàn)象，測(cè)量簡(jiǎn)單、快速，無需人為操作即可稱重。
　　維護(hù)成本
　　整車汽車衡的稱重區(qū)域擴(kuò)大導(dǎo)致系統(tǒng)故障點(diǎn)增多，故障率相對(duì)較多，特別是整車汽車衡的本身故障率較高，故障維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)成本高。
　　聯(lián)體秤導(dǎo)致性能下降的故障點(diǎn)較少，故障率相對(duì)較少。維護(hù)時(shí)間短，維護(hù)成本低。
　　綜上所述，通過以上分析可以看出，無論從稱重精度、安裝環(huán)境的適應(yīng)性、防作弊功能、設(shè)備成本、施工工期、施工成本、系統(tǒng)穩(wěn)定性及維護(hù)成本等等方面，聯(lián)體稱無疑是目前計(jì)重領(lǐng)域最好的選擇方案。

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