本文首先介绍了目前常用的三种秤台式计重设备,然后通过对种台式计重设备的采样曲线分析,找出计重设备的谈基来源,并提出对 应的改善措施及建议。
计重收费实施至今,已有10多年的时间。计重设备是计重收费系统的重要组成部分,其称重结果的准确件钔可靠性,直接关系到计重收费的公平钔顺利实施。随着高速公路计重设备应用的深入,使用s求的提高,计屯设备也在不断发展,经过10余年的 应用与探索,称台式计重设备得到了广泛的认可与肯定。我们 就在目前公路收费行业关注度较高的3沖秤台式计重设备(两台 面、轴组式、整车式>的误差来源进行分析.并提出改善建议。
一、三种秤台式计重设备说明
<-)两台面计重设备
两台面计重设备如图1所示.于‘2011年起批量应用,台面宽度 (16-2.0〉米,对于各类逃费方式具何良好的防范效果,能保证足够的总市精度和轴组重度.动态总车重精度为2/5级,轴组重C/D/E级:
(二)轴组式计重设备
轴组式计重设备如图2所示.自2014年面世,台面宽度3O-5O 米, 基于两台面轴重式秤台的棰础上延伸山的产品,除了两台面的技木优点外谱加了对三联轴轴钔称汛的功能,动态总车重精度为B/C级.
(三)整车式计重设备整车式计重设备如图3所示。整车式电子汽车衡产生于2010 年,基于电子汽车衡犮展而来,对于各类逃费方式基本做到完全 杜绝,一车一过的情况下,动态总车重精度为05/1级。
二、计重设备的误差来源分析
我们在使用计重设备的实际工作中,常常有一种感觉,那就是车辆通行速度越平稳称重精度越髙、车道状况越好(无破损无 弯曲等)称重精度越高,车辆状况越好称重精度越高等等,这些 经验也给了我们进行误差来源分析的思路,归纳起来讲,振动、 不规范行驶等因素是计重设备的误差的重要影响因紫。
(—>振动因素会造成称重误差
1、路面方面
减速带(见图4)、路面破损(见图5 >、引道不平等会造成 车辆在通过计重设备时的振动。
改善措施:平整车道。将枰台前10米后18米的破损或坡度较大路面进行修复,并将现有安装减速带或防拖块的拆除,尽量提 供一个平裒、表面基本水平的光滑平面,使得车辆可以平直通过 称重区。
2.秤体方面
秤体本身是个弹性体,受到外部载荷冲击时会产生挠度振动,该振动作用到称重传感器上就会产生干扰测置影响称重结果。
改善措施:提高秤体刚性并控制秤体合理长度,减低秤体 挠度振动。在秤体生产时采用IP钢板或大板材焊接或者采用钢筋 混軀土材质进行制作秤体,从而增大秤体刚性与秤体自重,降低 侥度振动;另外,秤体横向跨度不宜过长.秤体横向跨度超过4 米,单纯地提高板材尺寸很难提高秤体的刚性.只有采用钢筋混凝土材料制作枰体才会有效提高坪体刚性。提高秤体刚性并控制秤 体合理长度,可以提高秤体谐振频率,降低振幅,从而降低测鐄 误差。
3、车辆方面
发动机的抖动、减费器等车辆自身也邊会产生振动的,据 实际测试,一辆约501的货车在静态汽车衡上会产生约600kg的振 幅,这对动态称重设备来讲,影响还是很大的。
综上所振动主要来源于以上三个因素,多数情况下应《 这几个方面相互作用的结果,使得测量信号中产生振动频率为11 -301Hz的振动,造成较大称重误差,以下为三种计逼设留在有 无振动的情况下的测量信号对比及改善措施。
①两台面计重设备的测置倍号对比:无振动惝况(见图6) 下,曲线平直,重量信号稳定;振动情况(见图7)下,曲线较 乱,易造成称重误差。
②轴组式计重设备的测a佶号对比:无振动情况(见围8> 下,曲线平过,重置信号稳定;据动情况(见图9)下,曲线起 伏大,易造成误差。
③整车式计重设备的测置信号对比:无振动情况(见图10 > 下,曲线平直,重量信号稳定;振动情况(见图11)下,曲线起伏,不易确定轴a界限,易造成误差;另外,在连续过车的情况 下,前车离开称a区时会对正进入后车的测燉造成振动干扰(见图12).易造成误差。
改曾措施:优化软件算法。
软件抗振动干扰能力高低势必影响到称S误差的高低,可 Pi通过低通、加权滤波等算法处理振动干扰,以下曲线则是软件 应用滤波的对比截图,SB曲线未使用滤波算法的蔽图如图13所示。
(二 )不规范行驶因素会造成称重误差
司乘人员利用计重设备的缺陷或管理或政策的漏洞,不规范 使用计重设锫,如采取跳秤、加顶、冲秤等行为。在车速过快、 变速等情况下.称重误差就会较大,相关讨论的技术文献很多, 本文不再赘述。
改善措施:限制车速,软件智能化。
通过在秤台附近安装自动栏杆机的方式对通过车辆进行阪 速,类似ETC^道的布局,栏杆机的开启与关闭靠线圈信号自动触发完成,示意如图15所示。
在软件智能化方面,要求软件自动甄别异常逃费行为并合理 修正称重结果,大品牌计量厂家已做到这一点。
(三)车道不水平会造成称重误差
秤台前后的引道不水平的情况下,会限制秤台安装,无法 保证称重传感器完全垂直受力,即轮轴重力載荷和传感器主轴 不同向,形成夹角,使得轮轴?力载荷产生垂直于传感器主轴 的分力,使得传感器无法测籃全部轮轴重力载荷,从而造成称 里误差》
改善措施:修整车道至水平状态。
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将抨台前10米,后18米的引道路面进行修复,尽蛋提供一个平直、表面基本水平的光滑平面,考虎到广场排水等38求,允许冇摘坡,横向坡度不大于1%,不可有纵向坡度,使得车辆可以平 H通过称里区,示意如图16所示。
(四 )称重传感器的测*误差会造成微小的称重误差
称通传感器作为测S元件,其存在一定的测量误差,常用的 传感器的准确度等级多为C3级,其测a误差不超过±0.03%,其 对称重误差影响细微,可以忽略不计。
三、改善预期
经过上述对称黾误差来源的分析可以君出,振动因素和不规 范行驶因岽是影响计重设备精度的主因,我们的改善措施也从通过减低振动、优化软件等措施来降低误差。
经改善后,计重设备的称重辆度与稳定性会有较大提升,以两台面计重设备的计澴检定结果为例,在未改善的情况下,总车称重精度只可满足5级甚至更低,而在满足上述改冓措施的俏 况下,总车重称度很容易满足2级(≤±1.0%).
四、结束语
经过上述分析可以看出,振动和不规范行驶是影响计重设备精度的主因,我们的改善措施也从改冓通行环境、减低坪体挤度 振动、优化软件等几方面入手,尽显大可能地提高现有计爾设备 的称重精度,提高计重设备的使用寿命,避免计重设备更换周期 过快等问题。