本文首先介紹了目前常用的三種秤臺式計重設備,然后通過(guò)對種臺式計重設備的采樣曲線(xiàn)分析,找出計重設備的談基來(lái)源,并提出對 應的改善措施及建議。
計重收費實(shí)施至今,已有10多年的時(shí)間。計重設備是計重收費系統的重要組成部分,其稱(chēng)重結果的準確件鍆可靠性,直接關(guān)系到計重收費的公平鍆順利實(shí)施。隨著(zhù)高速公路計重設備應用的深入,使用s求的提高,計屯設備也在不斷發(fā)展,經(jīng)過(guò)10余年的 應用與探索,稱(chēng)臺式計重設備得到了廣泛的認可與肯定。我們 就在目前公路收費行業(yè)關(guān)注度較高的3沖秤臺式計重設備(兩臺 面、軸組式、整車(chē)式>的誤差來(lái)源進(jìn)行分析.并提出改善建議。
一、三種秤臺式計重設備說(shuō)明
<-)兩臺面計重設備
兩臺面計重設備如圖1所示.于‘2011年起批量應用,臺面寬度 (16-2.0〉米,對于各類(lèi)逃費方式具何良好的防范效果,能保證足夠的總市精度和軸組重度.動(dòng)態(tài)總車(chē)重精度為2/5級,軸組重C/D/E級:
(二)軸組式計重設備
軸組式計重設備如圖2所示.自2014年面世,臺面寬度3O-5O 米, 基于兩臺面軸重式秤臺的棰礎上延伸山的產(chǎn)品,除了兩臺面的技木優(yōu)點(diǎn)外譜加了對三聯(lián)軸軸鍆稱(chēng)汛的功能,動(dòng)態(tài)總車(chē)重精度為B/C級.
(三)整車(chē)式計重設備整車(chē)式計重設備如圖3所示。整車(chē)式電子汽車(chē)衡產(chǎn)生于2010 年,基于電子汽車(chē)衡犮展而來(lái),對于各類(lèi)逃費方式基本做到完全 杜絕,一車(chē)一過(guò)的情況下,動(dòng)態(tài)總車(chē)重精度為05/1級。
二、計重設備的誤差來(lái)源分析
我們在使用計重設備的實(shí)際工作中,常常有一種感覺(jué),那就是車(chē)輛通行速度越平穩稱(chēng)重精度越髙、車(chē)道狀況越好(無(wú)破損無(wú) 彎曲等)稱(chēng)重精度越高,車(chē)輛狀況越好稱(chēng)重精度越高等等,這些 經(jīng)驗也給了我們進(jìn)行誤差來(lái)源分析的思路,歸納起來(lái)講,振動(dòng)、 不規范行駛等因素是計重設備的誤差的重要影響因紫。
(—>振動(dòng)因素會(huì )造成稱(chēng)重誤差
1、路面方面
減速帶(見(jiàn)圖4)、路面破損(見(jiàn)圖5 >、引道不平等會(huì )造成 車(chē)輛在通過(guò)計重設備時(shí)的振動(dòng)。
改善措施:平整車(chē)道。將枰臺前10米后18米的破損或坡度較大路面進(jìn)行修復,并將現有安裝減速帶或防拖塊的拆除,盡量提 供一個(gè)平裒、表面基本水平的光滑平面,使得車(chē)輛可以平直通過(guò) 稱(chēng)重區。
2.秤體方面
秤體本身是個(gè)彈性體,受到外部載荷沖擊時(shí)會(huì )產(chǎn)生撓度振動(dòng),該振動(dòng)作用到稱(chēng)重傳感器上就會(huì )產(chǎn)生干擾測置影響稱(chēng)重結果。
改善措施:提高秤體剛性并控制秤體合理長(cháng)度,減低秤體 撓度振動(dòng)。在秤體生產(chǎn)時(shí)采用IP鋼板或大板材焊接或者采用鋼筋 混軀土材質(zhì)進(jìn)行制作秤體,從而增大秤體剛性與秤體自重,降低 僥度振動(dòng);另外,秤體橫向跨度不宜過(guò)長(cháng).秤體橫向跨度超過(guò)4 米,單純地提高板材尺寸很難提高秤體的剛性.只有采用鋼筋混凝土材料制作枰體才會(huì )有效提高坪體剛性。提高秤體剛性并控制秤 體合理長(cháng)度,可以提高秤體諧振頻率,降低振幅,從而降低測鐄 誤差。
3、車(chē)輛方面
發(fā)動(dòng)機的抖動(dòng)、減費器等車(chē)輛自身也邊會(huì )產(chǎn)生振動(dòng)的,據 實(shí)際測試,一輛約501的貨車(chē)在靜態(tài)汽車(chē)衡上會(huì )產(chǎn)生約600kg的振 幅,這對動(dòng)態(tài)稱(chēng)重設備來(lái)講,影響還是很大的。
綜上所振動(dòng)主要來(lái)源于以上三個(gè)因素,多數情況下應《 這幾個(gè)方面相互作用的結果,使得測量信號中產(chǎn)生振動(dòng)頻率為11 -301Hz的振動(dòng),造成較大稱(chēng)重誤差,以下為三種計逼設留在有 無(wú)振動(dòng)的情況下的測量信號對比及改善措施。
①兩臺面計重設備的測置倍號對比:無(wú)振動(dòng)惝況(見(jiàn)圖6) 下,曲線(xiàn)平直,重量信號穩定;振動(dòng)情況(見(jiàn)圖7)下,曲線(xiàn)較 亂,易造成稱(chēng)重誤差。
②軸組式計重設備的測a佶號對比:無(wú)振動(dòng)情況(見(jiàn)圍8> 下,曲線(xiàn)平過(guò),重置信號穩定;據動(dòng)情況(見(jiàn)圖9)下,曲線(xiàn)起 伏大,易造成誤差。
③整車(chē)式計重設備的測置信號對比:無(wú)振動(dòng)情況(見(jiàn)圖10 > 下,曲線(xiàn)平直,重量信號穩定;振動(dòng)情況(見(jiàn)圖11)下,曲線(xiàn)起伏,不易確定軸a界限,易造成誤差;另外,在連續過(guò)車(chē)的情況 下,前車(chē)離開(kāi)稱(chēng)a區時(shí)會(huì )對正進(jìn)入后車(chē)的測燉造成振動(dòng)干擾(見(jiàn)圖12).易造成誤差。
改曾措施:優(yōu)化軟件算法。
軟件抗振動(dòng)干擾能力高低勢必影響到稱(chēng)S誤差的高低,可 Pi通過(guò)低通、加權濾波等算法處理振動(dòng)干擾,以下曲線(xiàn)則是軟件 應用濾波的對比截圖,SB曲線(xiàn)未使用濾波算法的蔽圖如圖13所示。
(二 )不規范行駛因素會(huì )造成稱(chēng)重誤差
司乘人員利用計重設備的缺陷或管理或政策的漏洞,不規范 使用計重設锫,如采取跳秤、加頂、沖秤等行為。在車(chē)速過(guò)快、 變速等情況下.稱(chēng)重誤差就會(huì )較大,相關(guān)討論的技術(shù)文獻很多, 本文不再贅述。
改善措施:限制車(chē)速,軟件智能化。
通過(guò)在秤臺附近安裝自動(dòng)欄桿機的方式對通過(guò)車(chē)輛進(jìn)行阪 速,類(lèi)似ETC^道的布局,欄桿機的開(kāi)啟與關(guān)閉靠線(xiàn)圈信號自動(dòng)觸發(fā)完成,示意如圖15所示。
在軟件智能化方面,要求軟件自動(dòng)甄別異常逃費行為并合理 修正稱(chēng)重結果,大品牌計量廠(chǎng)家已做到這一點(diǎn)。
(三)車(chē)道不水平會(huì )造成稱(chēng)重誤差
秤臺前后的引道不水平的情況下,會(huì )限制秤臺安裝,無(wú)法 保證稱(chēng)重傳感器完全垂直受力,即輪軸重力載荷和傳感器主軸 不同向,形成夾角,使得輪軸?力載荷產(chǎn)生垂直于傳感器主軸 的分力,使得傳感器無(wú)法測籃全部輪軸重力載荷,從而造成稱(chēng) 里誤差》
改善措施:修整車(chē)道至水平狀態(tài)。
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將抨臺前10米,后18米的引道路面進(jìn)行修復,盡蛋提供一個(gè)平直、表面基本水平的光滑平面,考虎到廣場(chǎng)排水等38求,允許冇摘坡,橫向坡度不大于1%,不可有縱向坡度,使得車(chē)輛可以平 H通過(guò)稱(chēng)里區,示意如圖16所示。
(四 )稱(chēng)重傳感器的測*誤差會(huì )造成微小的稱(chēng)重誤差
稱(chēng)通傳感器作為測S元件,其存在一定的測量誤差,常用的 傳感器的準確度等級多為C3級,其測a誤差不超過(guò)±0.03%,其 對稱(chēng)重誤差影響細微,可以忽略不計。
三、改善預期
經(jīng)過(guò)上述對稱(chēng)黽誤差來(lái)源的分析可以君出,振動(dòng)因素和不規 范行駛因崠是影響計重設備精度的主因,我們的改善措施也從通過(guò)減低振動(dòng)、優(yōu)化軟件等措施來(lái)降低誤差。
經(jīng)改善后,計重設備的稱(chēng)重輛度與穩定性會(huì )有較大提升,以?xún)膳_面計重設備的計澴檢定結果為例,在未改善的情況下,總車(chē)稱(chēng)重精度只可滿(mǎn)足5級甚至更低,而在滿(mǎn)足上述改冓措施的俏 況下,總車(chē)重稱(chēng)度很容易滿(mǎn)足2級(≤±1.0%).
四、結束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)上述分析可以看出,振動(dòng)和不規范行駛是影響計重設備精度的主因,我們的改善措施也從改冓通行環(huán)境、減低坪體擠度 振動(dòng)、優(yōu)化軟件等幾方面入手,盡顯大可能地提高現有計爾設備 的稱(chēng)重精度,提高計重設備的使用壽命,避免計重設備更換周期 過(guò)快等問(wèn)題。