車(chē)輛動(dòng)態(tài)稱(chēng)重可對行駛中的車(chē)輛進(jìn)行稱(chēng)重、限重、預分類(lèi)、 收費以及交通信息統計等。成都市計量監督檢定測試院開(kāi)展動(dòng)態(tài) 公路地磅計量檢定工作巳有六年，目前四川地區動(dòng)態(tài)公路地磅主要采用秤臺式、彎板式、石英晶體式。下面對這幾種形式的 動(dòng)態(tài)公路地磅在實(shí)際工作中的使用情況進(jìn)行分析。

秤臺式地磅

一.工作原理

秤臺式動(dòng)態(tài)地磅的稱(chēng)臺臺面（承載面為鋼板焊接的箱體）四 個(gè)角與基礎之間用四只應變式力傳感器連接，車(chē)軸重量與稱(chēng)臺重 量的總和等于4只傳感器受力總和。

每一軸通過(guò)時(shí)車(chē)軸負荷施加在臺面上，引起傳感器的應變片 電阻發(fā)生改變，儀表連續記錄惠斯頓電橋的輸出電壓，經(jīng)濾波后 的波形峰值為軸重，再對軸重累加得到整車(chē)重量（GVW)。

重復性，準繼等要素取決于麵傳紙臺麗嘯跑 構的醚、雜注（如限錄置）

二.優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：稱(chēng)臺安裝自行開(kāi)挖基坑并用鋼筋水泥澆灌基礎，稱(chēng)重 臺面由自己的基礎支撐，計量受路面輕度破裂影響不大，生產(chǎn)廠(chǎng) 家多、技術(shù)較成熟。

缺點(diǎn)：開(kāi)挖量大，后期維護工作量大，由于坪臺與路面間 有縫隙，秤臺下面有排水溝、集水井，需要定期清理積水、沙石 等；秤臺、傳感器部分均需定期維護保養及校正。由于基本稱(chēng)重 原理是靜態(tài)式，在高速段計量不穩定，基本只適于5k m/h左右速 度范圍。

三.實(shí)測數據

以3軸車(chē)為例，見(jiàn)表1。（約定真值：22180kg )

由表1可以看出，坪臺式地磅重復性稍差，高速偏低，高 速（10km/h以上）各速度段重復性較差。

彎板式地磅

一、工作原理

大彎板由德國首先發(fā)明、應用，采用銅板作為彈性體，巧 板長(cháng)度方向有兩道槽，槽中貼應變片。彎板由框架支撐，車(chē)輪碾 壓時(shí)彎板受力向下彎曲變形（這也是彎板Bending Plate名稱(chēng)的由 來(lái)）導致應變片電阻發(fā)生改變，儀表采集惠斯頓電橋輸出電壓的 變化從而推測車(chē)輪重量。

與稱(chēng)臺相似，大彎板因為承載面有效寬度大于車(chē)輪觸地長(cháng) 度，在車(chē)輪經(jīng)過(guò)的整個(gè)過(guò)程中某些時(shí)段承載了全部的車(chē)輪負荷， 輸出波形的峰值代表了車(chē)輪負荷（輪重），因此儀表、軟件及信 號處理流程與稱(chēng)臺相似。

小彎板寬度較窄（約230mm左右），有一道貼應變片的槽， 因為承載面寬度小于車(chē)輪觸地長(cháng)度，與石英一樣屬于帶式傳感 器，數學(xué)模型為波形面積(積分)與速度乘積。

大彎板和稱(chēng)臺一樣屬于板式傳感器（全部輪載方式，即車(chē)輪經(jīng)過(guò)時(shí)某些時(shí)刻全部車(chē)輪負荷會(huì )施加在傳感器的承載面，信號為 平頂波形，其頂部的幅值即為車(chē)輪負荷/軸重）；小彎板與石英同 屬帶式傳感器（部份輪載方式，即任何時(shí)刻車(chē)輪負荷都由傳感器 和路面共同承擔，其數學(xué)模式是重量=波形面積與速度的乘積。

二、優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)挖量和維護量比稱(chēng)臺小。

缺點(diǎn)：對傳感器周?chē)访媲闆r要求高，如路面破損則誤差 大。彎板在使用中由于彎板本體與框架、與基礎之間縫隙需要定 期清理，尤其是建材、礦產(chǎn)、鮮活牲畜運輸較為密集的收費站， 泥沙、水泥、礦渣和動(dòng)物糞便的清理工作量非常大；彎板密封 防水材料的定期修補，彎板內部有線(xiàn)路和器件，必須進(jìn)行密封處 理，所采用的材料多為硫化橡膠；因為車(chē)輛反復碾壓、沖擊、以 及曰曬、浸泡導致材料老化和破損，需要定期重新涂覆和修補； 彎板是依靠彈簧銅板的變形實(shí)現測量，影響彎板式動(dòng)態(tài)衡使用的 主要問(wèn)題是壽命問(wèn)題：預應力結構的疲勞和老化，以及橡膠、接 縫處損壞，總體壽命受鋼板疲勞壽命次數的限制，進(jìn)口彎板壽命 約為4000萬(wàn)軸次，國產(chǎn)約為2000萬(wàn)軸次。另外彎板還存在使用過(guò) 程由于（鋼板）材料的老化變軟（即銅板彈簧的倔強系數下降） 稱(chēng)量值偏移的問(wèn)題，需經(jīng)常矯正。

三-實(shí)測數據（小彎板）

以3軸車(chē)為例，見(jiàn)表2。（約定真值：22180kg)

由表2可以看出，彎板式地磅重復性一般，高速略輕，在 高速(10km/h以上)各速度段重復性較稱(chēng)臺好。

石英式地磅

一、工作原理

石英稱(chēng)重傳感器采用壓電原理，即受力（車(chē)輪負荷）時(shí)產(chǎn)生 與負荷成正比的電荷，經(jīng)電荷放大器轉換為電壓，車(chē)輪碾壓得到 的波形進(jìn)行積分（面積）再乘以速度就得到重量。

石英傳感器基于壓電原理，測量過(guò)程不依賴(lài)形變，并且石英 洛氏硬度達7.5,整體為剛性結構，因此不存在老化和漂移（即不 會(huì )隨時(shí)間變化），長(cháng)期穩定性較好，同時(shí)響應快，適用速度范圍 寬，避免了電阻應變方式傳感器由于響應延遲導致的速度越高幅 值越小的通病。

進(jìn)口石英晶體式傳感器準確可靠，良好使用環(huán)境下穩定性和 可靠性強于彎板式。

二、優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)挖工程量小，使用方維護方便，重復性較好，在高 速度Si十量穩定性高。

缺點(diǎn)：其設計理念是傳感器成為路面的一部分、與路面形成 一個(gè)平齊的整體，對傳感器預埋路面要求較高，如傳感器周?chē)?/span> 面出現破損、高低不平或沉降等情況，會(huì )導致誤差。如果出現路 面破損須及時(shí)修補。

原裝進(jìn)口石英傳感器可靠性好、壽命長(cháng)、幾乎不受溫度影 響，并且沿傳感器方向靈敏度一致性好（車(chē)輪碾壓不同位置稱(chēng)量 值相同）。

目前國內也出現了仿制的石英傳感器，但關(guān)鍵技術(shù)未能掌 握，主要表現為：1、故障率（失效率）高，埋設后頻繁失效、 更換，甚至某些站點(diǎn)車(chē)道半年內更換五六次；2、溫度漂移嚴 重，同一個(gè)車(chē)道、一天不同時(shí)段（正午、日落）可以出現高達 20-30%的偏差；3、傳感器端頭為無(wú)效死區、且靈敏度一致性 差，車(chē)輛靠左、靠右、中間行駛重量可能相差百分之十幾。從實(shí) 際使用情況來(lái)看，國產(chǎn)石英目前尚不成熟，不具備實(shí)用性。

三.實(shí)測數據

以3軸車(chē)為例，見(jiàn)表3。（約定真值：22180kg)

由表3可看出，石英式地磅重復性、穩定性較好，尤其是 高速段穩定性較好，速度對稱(chēng)重基本無(wú)影響。因為石英傳感器是 完全剛性結構、不依賴(lài)變形和位移，具有?s級的響應時(shí)間，不 會(huì )出現稱(chēng)臺、彎板速度越到稱(chēng)量值越低的情況，在高速（10km/h 以上）各速度段重復性均很好。

存在的問(wèn)題

由于四川的高速公路建設未考慮動(dòng)態(tài)公路地磅的安裝問(wèn) 題，從我院開(kāi)展動(dòng)態(tài)公路地磅計量檢定工作六年的情況來(lái)看， 四川的高速公路動(dòng)態(tài)公路地磅存在以下主要問(wèn)題：

1、除了幾個(gè)大的收費站外，近90%收費站安裝的動(dòng)態(tài)公路 汽車(chē)衡不符合《]]G907-2006動(dòng)態(tài)公路車(chē)倆自動(dòng)衡器檢定規程》 的強制性規定，其中20%嚴重不符合。SP橫向斜坡坡度超過(guò)1%, 稱(chēng)臺兩端8m的范圍內，引道的縱向和橫向的水平傾斜度大于 ±3mm.稱(chēng)臺兩端8m以外的弓丨道區域，引道的縱向和橫向的水平 傾斜度大于* 6mm。盡管有的動(dòng)態(tài)公路汽車(chē)衡的生產(chǎn)廠(chǎng)家采用了 坡彎道抨臺斜拉設計等專(zhuān)用計算軟件，但是還是不能完全彌補由 此產(chǎn)生的誤差。動(dòng)態(tài)衡的特點(diǎn)，其精度與使用環(huán)境、gmt路條件 有密切關(guān)系，比如道路的平整度、直線(xiàn)度、乃至收費島臺的長(cháng)度

(防止車(chē)輛傾斜或蛇形前進(jìn)）的優(yōu)化和規范都能有效提高和保障 動(dòng)態(tài)衡的實(shí)際稱(chēng)量精度。

2、秤臺式僅適合低速（如5km/h或10km/h以下），彎板式動(dòng) 態(tài)公路汽車(chē)衡的生產(chǎn)廠(chǎng)家在說(shuō)明書(shū)都標明車(chē)速在0-40公里都能滿(mǎn) 足《IIG907-2006動(dòng)態(tài)公路車(chē)輛自動(dòng)衡器檢定規程》的要求，但 在實(shí)際運行過(guò)程中，車(chē)輛速度超過(guò)15km/h，實(shí)際偏差已經(jīng)不能滿(mǎn) 足稱(chēng)重的要求。只有采用石英晶體式傳感器的動(dòng)態(tài)公路汽車(chē)衡能 滿(mǎn)足高速稱(chēng)重的要求。

3、對于秤臺式和彎板式動(dòng)態(tài)公路地磅來(lái)說(shuō)，是用靜態(tài)稱(chēng) 重的技術(shù)（原理及結構）來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)稱(chēng)重，所以采用的數學(xué)模型 和與之對應軟件是設備的核心。從我院檢測的情況來(lái)看，要滿(mǎn)足 各種通行狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重和《]IG907-2006動(dòng)態(tài)公路車(chē)輛自動(dòng) 衡器檢定規程》的要求，其核心技術(shù)都還有待提高。

4、由于很多大的收費站，車(chē)輛通行量高、車(chē)流量大，動(dòng)態(tài) 公路地磅的路基常常損壞，使得動(dòng)態(tài)公路汽車(chē)衡的稱(chēng)重誤差超 過(guò)正常誤差的范圍，造成司機投訴量大，糾紛多，通行慢。

5、目前動(dòng)態(tài)公路地磅都安裝在收費站收費通道的前端， 稱(chēng)重平臺位置明顯，很容易判斷，部分駕駛員采取跳稱(chēng)和走S形 路線(xiàn)來(lái)減輕汽車(chē)的重量，達到降低通行費的目的。這樣很容易使 駕駛員和收費員產(chǎn)生沖突，造成收費站的擁堵。

針對目前存在的這些問(wèn)題，四川的高速公路動(dòng)態(tài)地磅逐 步更換性能較好彎板式和石英晶體式，新安裝的大多采用石英晶 體式。但這只是短期解決的辦法，從長(cháng)遠以及發(fā)達國家的經(jīng)驗來(lái) 看，要很好地解決上述問(wèn)題，首先要明確以下幾個(gè)問(wèn)題：

1、靜態(tài)地磅的被測對象在測量過(guò)程中是處于完全靜止狀 態(tài)，其精度完全取決于設備，即“系統誤差”（或“內部誤 差”）；而動(dòng)態(tài)衡的結果不僅與設備有關(guān)，還與道路狀況以及 車(chē)輛運動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，SP:總誤差=內部誤差+外部誤差（“偶然 誤差”），也就是說(shuō)即使動(dòng)態(tài)衡的系統誤差為零，由于路面或 車(chē)輛運動(dòng)的不確定性也會(huì )存在誤差。換言之，要想使動(dòng)態(tài)衡獲 得較好的測量精度，良好的路面條件和車(chē)輛正常行駛（勻速、 直線(xiàn)）是必要條件。

2、目前的計重收費布局，動(dòng)態(tài)衡都是安裝在收費亭島臺前 段，車(chē)輛在這個(gè)位置通常不處于正常行駛狀態(tài)（剎車(chē)、減速、停 車(chē)，而非“勻速”），同時(shí)因為大多數動(dòng)態(tài)衡（稱(chēng)臺、彎板）承 載面為金屬、與路面反差很大，貨車(chē)司機很容易針對性的采取異 常行駛手段（跳稱(chēng)、蹲稱(chēng)、沖稱(chēng)、走S形、斜進(jìn)、停車(chē)、反復進(jìn) 退等）來(lái)干擾動(dòng)態(tài)衡，以達到減輕重量的目的。（石英晶體略好 些，承載面為非金屬，與路面較為接近）。

3、由于客觀(guān)（收費站停車(chē)、排隊）以及主觀(guān)原因（司機作 弊），目前的收費站設置稱(chēng)重設備的方式很難保證稱(chēng)量過(guò)程車(chē)輛 處于正常行駛狀態(tài)，從而實(shí)際運行過(guò)程中的測量精度受到影響， 擁堵、糾紛也不可避免。

4、為解決上述問(wèn)題，可以把動(dòng)態(tài)衡安裝在行駛路段（而非 收費廣場(chǎng)），此時(shí)車(chē)輛基本處于正常行駛狀態(tài)（勻速、直線(xiàn)）， 可以獲得較高的精度，同時(shí)運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在稱(chēng)重的同時(shí)，攝像 機對正在通過(guò)稱(chēng)重區域的車(chē)輛進(jìn)行判別和車(chē)牌識別，稱(chēng)重結果和 車(chē)牌識別結果匹配后傳送到收費站，收費站對收費窗口的車(chē)輛直 接根據其車(chē)牌調用稱(chēng)重結果并計算費額。

5、這種方式車(chē)輛稱(chēng)重時(shí)處于正常行駛狀態(tài)，車(chē)速較高，從 目前計重動(dòng)態(tài)衡在各種速度段的表現來(lái)看，石英式最適合這種方 式的應用。

結束語(yǔ)

從全球范圍來(lái)看，石英晶體也是汽車(chē)動(dòng)態(tài)地磅中最先進(jìn)的技術(shù) 類(lèi)型，以其穩定、可靠、高精度、免維護的性能特點(diǎn)滿(mǎn)足了從低 速到高速、從計重收費到治超、道路橋梁保護、統計等各方面應 用。隨著(zhù)石英晶體動(dòng)態(tài)地磅的進(jìn)一步推廣普及以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐 步完善，將加快高速公路汽車(chē)動(dòng)態(tài)地磅產(chǎn)業(yè)升級，提高公路部門(mén)裝 備水平，從而徹底解決高速公路動(dòng)態(tài)地磅存在的問(wèn)題。