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杭州易測計量設備有限公司

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淺談整車汽車衡與聯體秤在實際應用中的優缺點

經濟的迅速發展帶動了計重計量器具特別是衡器產品技術的發展，現代衡器則是融入了微電子技術、信息技術和自動控制技術，實現了數字化、信息化和網絡化，成為知識密集型產品。現代衡器技術的飛速發展對衡器計量提出了更深更高的要求，本文以整車汽車衡與聯體秤兩種計量方式就行了研究，首先全面分析了兩者的技術指標、系統功能及技術特點，其次針對性的比較了整車汽車衡與聯體秤產品，最后就整車汽車衡與聯體秤的可行性進行了比較，并得出了聯體稱是現階段計重領域最好選擇的結論。
前言
　　隨著國家經濟迅速發展，公路汽車貨運行業保有量呈幾何數增長，車輛超限超載運輸對道路和交通安全危害也是呈幾何數增長。根椐相關數據分析：超載10%的貨車對道路的損壞增加40%，一輛超載2倍的車輛行駛一次，對公路的損害相當于不超載車輛行使16次；一輛36噸的超載車輛對公路路面損壞程度相當于9600輛1.8噸的小汽車對道路造成的破壞。而且從車輛及駕駛員人身安全角度考慮，車輛超限超載運輸處于超負荷狀態，就會導致車輛的制動和操作等安全性能迅速下降，表現為輪胎變形爆胎、剎車失靈、轉向器輕飄抖動，鋼板彈簧折斷、半軸斷裂等、極易引發道路交通事故，同時也導致公路縮短路面使用年限。
　　一、整車汽車衡
　　1、整車汽車衡（或稱靜態秤、大板秤）技術指標
　　2、系統功能
　　3、技術特點
　　① 整車稱重與動態檢測的完美集成
　　系統以在計重收費系統成熟應用多年的數據采集處理器為基礎，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的同時，自動完成車輛稱重、車型檢測、數據上傳等功能；
　　② 應對車輛頻繁沖擊的解決方案
　　整車稱重臺采用分段設計，模塊結構，由多個優質型鋼組成的箱型梁結構的稱重臺板組合而成，全剛度設計，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，保證偏載情況下傳感器的均勻受力，增強了設備的防沖擊能力。
　　稱體連接采用半月板結構搭接，物理原理自動鎖扣、調正。傳感器上連接件（壓板、球碗）與稱體牢固焊接。
　　整車稱重臺每節稱重臺板都具有良好的拉桿限位裝置，前固式安裝，形成獨特的防沖擊結構，有效抵抗車輛對稱重臺的沖擊。
　　③ 應對車輛防滑的解決方案
　　整車稱重系統的稱重平臺在稱重平臺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表面結冰失去控制。
　　設備自身的防滑處理。稱重平臺引用成熟的噴砂防滑處理，去除氧化層，保證油漆附著力，采用有針對性的噴砂工藝，增加稱重平臺表面的摩擦力，使表面粗糙度（防滑）等級達到國標2.0級以上，并在噴砂處理的基礎上涂防腐涂料防腐。
　　設備安裝施工方面，由于安裝稱重檢測設備而破損的路面恢復后，按照收費廣場的規格，打較深的防滑線，起到較好的防滑效果。
　　④ 應對超長車輛稱量的解決方案
　　對于前后軸總長超過21米的車輛，采用以下方法進行整車稱量，首先保證車輛前面幾軸完全駛入稱重平臺后停下，車道計算機經授權操作后，主動向稱重系統發送目前稱重指令，稱重系統將當前稱重平臺上的車軸數、總重檢測數據發送給車道計算機，然后由現場管理人員引導車輛向前行駛，稱過的軸全部駛出稱重平臺后，車道計算機再次主動向稱重系統發送目前稱重指令，系統能夠將當前稱重平臺上車的軸數、總重檢測數據發送給車道計算機，依次類推，直至稱重系統上報的數據中含有車輛收尾信息，本次稱重數據交換結束，車道計算機能夠進行重量疊加和軸數疊加，對此車進行收費。
　　⑤ 方便維護和清淤的解決方案
　　由于稱重平臺分段設計，每段稱重平臺的重量相對不是很重，不必用大型起吊工具，只用千斤頂等專用工具就能將稱重平臺吊起，利用設備自帶專用傳感器扳手，可方便拆卸傳感器，和清淤，使設備的安裝和日后的維護保養十分方便。
　　稱重平臺基礎兩側預留有維修和清淤手孔，可方便人員進入對設備進行維護和清淤。
　　二、聯體稱
　　1、聯體稱：（兼稱動態稱，不停車計重稱）
　　針對收費車道特殊的使用環境，稱重檢測設備為上翻梁式稱重臺，內置高精度剪切梁式稱重傳感器，并采用專利結構設計，以滿足系統長期可靠運行的要求。
　　①主要技術指標
　　型號：DCS-30KⅡ
　　稱重平臺（寬度）：普通車道3500 （mm）
　　超寬車道4200 （mm），可根據實際情況定做稱重平臺。
　　稱重檢測設備長度：1600mm
　　單軸額定載荷：30t；
　　最大過載能力：200%；
　　有效測量的速度范圍為：0～30km/h，允許輪軸停在稱重平臺上；
　　靜態精度： ○Ⅲ 級
　　整車總重量動態準確度等級：2級，誤差≤±1%
　　單軸載荷和軸組載荷的準確度等級：D級
　　速度測量精度（沒有明顯加減速的前提下）：車速在1～30km/h時，最大誤差±5%。
　　軸間距測量精度（沒有明顯加減速的情況下）：兩軸：±0.30m。
　　工作環境：
　　溫度：-40℃～ +80℃
　　相對濕度：0～ 95%
　　稱重傳感器防護等級：IP68
　　2、系統功能：
　　設備具有自診斷功能，發生故障時能通過軟硬件發出故障信息；
　　系統隨機提供起吊附件和液壓千斤頂，不需要大型機械便可維修和清淤。
　　輸出檢測信息：軸型、胎型、軸距、聯軸信息、軸重、聯軸重量、總重、行駛狀態代碼等；　　系統能夠在無人值守狀態下滿足不間斷全天候連續工作的需要；
　　系統在輪軸識別器故障情況下，可自動切換為稱臺識別輪軸程序；
　　單個車道計重系統的整體MTBF≥20000h；
　　單個車道計重系統的整體故障率<1%
　　設備準確度穩定性：設備標定周期≥1年
　　系統反應時間：≤5ms
　　系統的計量性能符合國家相關部門計量器具型式批準及制造許可規范要求。
　　3、技術特點
　　① 搭接式聯體化設計
　　聯體秤臺為兩臺面搭接式結構。搭接處采用35mm厚鋼板弧面咬合方式。
　　在設計初期對聯體秤臺受力和車輛各種的行駛過程情況進行了大量實驗與分析，搭接式設計使兩臺面達到面相互響應的效果，杜絕了由于路面不平、車輛剎車等情況對秤臺造成沖擊時相互擠壓的情況發生，有效的保證了邏輯和精度的穩定性。
　　在聯體秤及連接處的焊接處理上，采用了特殊的塞焊工藝，增加了秤體受力強度，提高了稱臺的使用壽命。
　　② 高強度限位拉桿
　　聯體秤采用了24cm大尺寸高強度的限位拉桿。
　　對聯體秤進行了抗疲勞和抗沖擊測試，為期8個月的測試結果證實，直徑小于20cm的限位拉桿在重車沖擊2～3個月后，會出現變形甚至斷裂的現象，因此從設備的穩定性和安全性的方面考慮聯體秤采用24cm的大尺寸限位拉桿。
　　③先進的稱重算法
　　針對聯體秤臺，確定了以小波變化和三角函數二次擬合的重量計算方法。大量實驗數據證實該方法有效的減小了由于車輛振動和路面不平所產生的誤差。
　　具體波形如圖1所示。
　　圖1 12車波形圖
　　根據聯體秤臺結構和連軸車結構特點，結合能量算法，開發出了連軸軸組重量計算方法。該方法在稱量過程中無能量損失，并且加入了振動能量補償，其軸組重精度優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
　　相對于單稱臺來講，聯體秤增加了數據采集通道（1600mm），傳感器（6只）采集信號更豐富，經過數據采集器運算后，稱重結果誤差更小、準確度更高；
　　靜態精度： ○Ⅲ 級
　　整車總重量動態準確度等級：2級，誤差≤±1%
　　單軸載荷和軸組載荷的準確度等級：D級
　　聯體稱表現出了極好的精度與穩定性。
　　如下圖，是其中一個站的檢定數據表：
　　三、整車汽車衡與聯體秤產品的比較
　　整車汽車衡與聯體秤的比較
　　四、可行性分析總結
　　1、稱量精度
　　整車汽車衡（或稱靜態秤、大秤）靜態稱重精度高，但在動態稱重時，總重誤差和軸重誤差相對較差。
　　聯體秤無論在靜態稱重、還是在動態稱重上都具有較高的稱重精度。
　　2、安裝環境的適應性
　　云南省山區較多，公路收費站一般依地形而建，收費站車道一般都有一定坡度，由于整車汽車衡安裝尺寸較大（長度可達21米，甚至更長），稱重是在有坡度的設備上完成的，所以坡度對整車汽車衡的稱重精度影響較大，而聯體秤的設備相對較小，能適應收費站車道坡度的安裝環境，所以坡度對聯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域抵消非規范行駛對稱量的影響，但車輛隊列會對稱重結果造成一定影響。
　　聯體秤采用神經網絡算法，結合聯體稱固有特性，能實現動態稱重臺所能實現的所有的防作弊功能，且防跳稱、解決點剎車效果更好，試驗證明，車倆在S型行駛時對稱重沒有任何影響；
　　設備成本、施工周期及施工成本
　　整車汽車衡不僅設備成本高、而且土建施工復雜，施工周期長，一般需20天左右，施工成本也很高。
　　聯體秤設備不僅成本低，而且土建施工簡單，施工周期短，一般需12天左右，施工成本相對較少。
　　系統穩定性
　　整車式計重收費系統在動態稱重時容易G軸、車型容易判錯，且無法處理車輛在車道內排隊現象，需人工引導，一車一檢，效率低。
　　聯體式計重收費系統在動態稱重時丟軸、丟車率很低，穩定性更高，能處理車道內排隊現象，測量簡單、快速，無需人為操作即可稱重。
　　維護成本
　　整車汽車衡的稱重區域擴大導致系統故障點增多，故障率相對較多，特別是整車汽車衡的本身故障率較高，故障維護時間長，維護成本高。
　　聯體秤導致性能下降的故障點較少，故障率相對較少。維護時間短，維護成本低。
　　綜上所述，通過以上分析可以看出，無論從稱重精度、安裝環境的適應性、防作弊功能、設備成本、施工工期、施工成本、系統穩定性及維護成本等等方面，聯體稱無疑是目前計重領域最好的選擇方案。

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