整車式動(dòng)態(tài)地磅合理布局方式的探討

本文通過(guò)目前行業(yè)內(nèi)流行的整車式動(dòng)態(tài)地磅的不同布局的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析，提出了一種較理想的整車式動(dòng)態(tài)地磅的合理布局方式。該布局方式配合分塊算法的思想，能夠有效實(shí)現(xiàn)多車連續(xù)過(guò)車情況下的整車稱量，保證了稱量的準(zhǔn)確度。
1.引言
動(dòng)態(tài)公路車輛自動(dòng)衡器（以下簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)地磅）廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)高速公路計(jì)重收費(fèi)和超限超載、檢測(cè)站治理超載。該類自動(dòng)衡器按稱量方式分為整車稱量和部分稱量?jī)纱箢悾?nbsp;也就是我們常說(shuō)的整車式和軸（軸組）重式。
一方面由于軸重式和輪重式地磅的稱重平臺(tái)較短，這使得車輛容易采取加速或減速的方式轉(zhuǎn)移車輛重心，從而導(dǎo)致稱重精度大大降低，另外一方面由于傳統(tǒng)的靜態(tài)大稱的車輛通行效率較低，因而整車式動(dòng)態(tài)地磅浮出水面，其外形結(jié)構(gòu)如圖 1。自 2013 年初，四川省開始在高速公路計(jì)重收費(fèi)中應(yīng)用整車式動(dòng)態(tài)地磅。從使用情況看，整車式動(dòng)態(tài)地磅運(yùn)行狀況良好，計(jì)量精度得到了提高，計(jì)重爭(zhēng)議大幅減少。

整車式動(dòng)態(tài)地磅通常由四節(jié)或四節(jié)以上分秤臺(tái)組成，總長(zhǎng)度 20m 左右，通常其整車總重量的準(zhǔn)確度等級(jí)是 1 級(jí)，且受到國(guó)標(biāo)分度值和分度數(shù)的限制，其最大秤量為 100t，而目前市場(chǎng)上的需求一般在150t 左右，相關(guān)廠家為了滿足市場(chǎng)和國(guó)標(biāo)的要求，通常會(huì)推出準(zhǔn)確度等級(jí) 2 級(jí)，最大秤量 150t 的整車式動(dòng)態(tài)汽車衡
為了實(shí)現(xiàn)車輛的整車稱量，整車式動(dòng)態(tài)地磅的長(zhǎng)度通常超過(guò) 15m，這就導(dǎo)致車輛自由通過(guò)時(shí)可能會(huì)有兩輛或者三輛車同時(shí)在秤上的情況，此時(shí)由于整車上的重量是多個(gè)車輛重量的加和，因此如何確定每輛車的重量是一個(gè)較難解決的問(wèn)題。
一部分廠家采用 “一車一桿 ”的模式進(jìn)行稱量，當(dāng)?shù)谝惠v車完全駛上秤臺(tái)后，秤臺(tái)前的欄桿機(jī)隨即落下，阻止下一輛車駛上秤臺(tái)。待第一輛車完全駛離秤臺(tái)后，欄桿機(jī)抬起，允許下一輛車進(jìn)入秤臺(tái)。
一部分廠家的整車式動(dòng)態(tài)地磅支持 “連續(xù)過(guò)車 ”模式，即無(wú)需阻止后續(xù)車輛駛上秤臺(tái)，秤臺(tái)上同時(shí)有兩輛甚至三輛車時(shí)仍然能夠?qū)γ枯v車進(jìn)行稱重。
相對(duì)來(lái)講，“一車一桿 ”模式整車重量精度較高，而 “連續(xù)過(guò)車 ”模式過(guò)車效率較高，四川省高速公路全部使用 “連續(xù)過(guò)車”模式的整車式動(dòng)態(tài)地磅。
2. 不同類型的整車式動(dòng)態(tài)地磅布局（見圖 2）

無(wú)論采用 “一車一桿 ”模式還是 “連續(xù)過(guò)車 ”模式，采用整車式動(dòng)態(tài)地磅稱量車輛重量仍然需要獲取車輛的軸數(shù)，不同廠家獲取車輛軸數(shù)的方式不同，有些廠家采用觸發(fā)器形式，有些廠家采取軸重秤形式。下面就對(duì)三種不同的秤臺(tái)形式進(jìn)行一定的分析。
圖 2 是 A 型整車式動(dòng)態(tài)地磅布局，采用兩個(gè)車輛分離設(shè)備以及上秤和下秤兩個(gè)觸發(fā)器用于車輛的分離以及車輛軸數(shù)的計(jì)算。其中上秤端的車輛分離器能夠有效的判斷車輛是否駛上秤臺(tái)，下秤端的車輛分離器能夠有效判斷車輛是否駛離秤臺(tái)，上下秤觸發(fā)能夠準(zhǔn)確的計(jì)算車輛的軸數(shù)，可完美用于“一車一桿”模式；但由于沒(méi)有軸或軸組稱量的能力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多個(gè)車輛的連續(xù)稱量，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)“連續(xù)過(guò)車”模式。

圖 3 是 B 型整車式動(dòng)態(tài)地磅布局，該廠家采用單個(gè)車輛分離設(shè)備以及上秤和下秤兩個(gè)觸發(fā)器用于車輛的分離以及車輛軸數(shù)的計(jì)算。從形式上看，缺少一個(gè)車輛分離器，無(wú)法通過(guò)車輛分離器判斷車輛是否駛離秤臺(tái)，但通過(guò)上秤端車輛分離器和上秤端觸發(fā)器的配合，可以在車輛駛上秤臺(tái)的過(guò)程中計(jì)算車輛的軸數(shù)，通過(guò)下秤觸發(fā)器計(jì)算車輛駛離秤臺(tái)的軸數(shù)，即可判斷車輛是否駛離秤臺(tái)，因此該秤臺(tái)也可用于 “一車一桿 ”模式；同 A 型一樣，由于沒(méi)有軸或軸組稱量的能力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多個(gè)車輛的連續(xù)稱量，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)“連續(xù)過(guò)車”模式（見圖 4）。

圖 4 是 C 型整車式動(dòng)態(tài)地磅布局，采用單個(gè)車輛分離設(shè)備，上秤端布置了一套軸重秤（軸組重稱），下秤端采用下秤觸發(fā)器。從形式上看，但通過(guò)上秤端車輛分離器和上秤端軸重秤的配合，可以在車輛駛上秤臺(tái)的過(guò)程中計(jì)算車輛的軸數(shù)，通過(guò)下秤觸發(fā)器計(jì)算車輛駛離秤臺(tái)的軸數(shù)，即可判斷車輛是否駛離秤臺(tái)，因此該秤臺(tái)也可用于“一車一桿”模式；不同于 A、B型，C 型整車式動(dòng)態(tài)地磅由于具有軸或軸組稱量的能力，可通過(guò)軸或軸組稱量的方式實(shí)現(xiàn)“連續(xù)過(guò)車”模式。
通過(guò)以上三種布局形式我們可以發(fā)現(xiàn)，三種整車式地磅均可實(shí)現(xiàn) “一車一桿 ”模式，但僅有 C 型布局形式能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)過(guò)車”模式。對(duì)于 C 型類似的布局形式，能夠在車輛連續(xù)通過(guò)時(shí)通過(guò)軸或軸組稱量的方式實(shí)現(xiàn) “連續(xù)過(guò)車 ”模式，但僅僅依靠硬件是不夠的，因?yàn)槭召M(fèi)站的應(yīng)用環(huán)境中，“連續(xù)過(guò)車”模式的應(yīng)用必然伴隨著車輛不間斷的連續(xù)過(guò)車，若不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)過(guò)車時(shí)每輛車的車輛整車稱量，必然導(dǎo)致車輛的稱量由軸或軸組重加和從而獲取車輛總重，大大降低了稱重的準(zhǔn)確度。
3.理想的整車式動(dòng)態(tài)地磅稱量方法和布局
比對(duì)上面三種布局形式，A、B、C 型各有優(yōu)缺點(diǎn)，我們可以發(fā)現(xiàn)，“一車一桿 ” 模式可以較好的保證車輛的整車稱量，而“連續(xù)過(guò)車 ”模式由于車輛的連續(xù)通過(guò) ，無(wú)法保證車輛的整車稱量，即無(wú)法保證精度。現(xiàn)在就需要一種既能實(shí)現(xiàn)連續(xù)過(guò)車又能實(shí)現(xiàn)整車稱量的模式來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)工作中的需求。
目前整車式動(dòng)態(tài)地磅均采用分體結(jié)構(gòu)，通常由四個(gè)或更多個(gè)秤臺(tái)拼接或搭接而成，因此我們不能僅僅看到整個(gè)整車秤臺(tái)上有幾輛車，還要看到構(gòu)成整車的幾個(gè)小秤臺(tái)上有幾輛車，或者一輛車在幾個(gè)小秤臺(tái)上。圖 5 是由四節(jié)小秤臺(tái)組成的整車秤的示意圖，我們可以看到秤上現(xiàn)在有兩輛車，而且Ⅱ號(hào)車已經(jīng)有部分已經(jīng)下秤，以整車上的總重量計(jì)算，很明顯無(wú)法獲得Ⅰ號(hào)車的重量。

很明顯，我們可以通過(guò) A、B 兩節(jié)秤臺(tái)上的重量確認(rèn) I 號(hào)車的重量，由此思路擴(kuò)展出來(lái)，當(dāng)Ⅰ號(hào)車分別在 A、B 兩節(jié)秤臺(tái)，B、C 兩節(jié)秤臺(tái)，C、D 兩節(jié)秤臺(tái)上時(shí)，可以分別利用 AB 段、BC 段和 CD 段上的重量數(shù)據(jù)計(jì)算獲得三次Ⅰ號(hào)車的重量。由此可知，基于這種秤臺(tái)分塊的算法可以非常有效的實(shí)現(xiàn)多車在整車上時(shí)每輛車重量的計(jì)算。
對(duì)于極少數(shù)情況下，在多車輛跟車時(shí)當(dāng)出現(xiàn)不滿足一輛車單獨(dú)在某個(gè)或某幾個(gè)臺(tái)面上，也就無(wú)法使用秤臺(tái)分塊的算法實(shí)現(xiàn)整車稱量。如果在秤臺(tái)的第一節(jié)的臺(tái)面是一個(gè)軸或軸組稱量的秤臺(tái)，那么仍然能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的動(dòng)態(tài)稱量，但其稱量的準(zhǔn)確度及其取決于軸或軸組稱量的精度。因此為保證多數(shù)情況下的“連續(xù)過(guò)車”，整車式動(dòng)態(tài)地磅的第一節(jié)秤臺(tái)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)軸重秤或一個(gè)軸組秤，但由于目前軸組秤的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軸重秤，因此當(dāng)實(shí)現(xiàn)了上述的分塊稱量算法后，選擇軸組秤作為整車的第一節(jié)秤臺(tái)是一種最優(yōu)方案，其布局如圖 6 所示.

圖 6 是理想的整車式動(dòng)態(tài)地磅布局，采用單個(gè)車輛分離設(shè)備，上秤端布置了一套軸組秤，下秤端采用下秤觸發(fā)器.從形式上看，但通過(guò)上秤端車輛分離器和上秤端軸重秤的配合，可以在車輛駛上秤臺(tái)的過(guò)程中計(jì)算車輛的軸數(shù)，通過(guò)下秤觸發(fā)器計(jì)算車輛駛離秤臺(tái)的軸數(shù)，即可判斷車輛是否駛離秤臺(tái)，因此該秤臺(tái)也可用于“一車一桿”模式；整車汽車衡通過(guò)適當(dāng)?shù)拇罱踊蚱唇右约吧鲜稣嚪謮K算法輔以軸組秤稱量精度的保證就能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的“連續(xù)過(guò)車”。
4.結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)幾個(gè)種整車式地磅布局方式的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，目前車輛的整車動(dòng)態(tài)稱量是一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題，“一車一桿” 模式可以說(shuō)是目前大部分整車地磅廠家 “連續(xù)過(guò)車”模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)整車稱量精度的一種無(wú)奈之舉。而解決“連續(xù)過(guò)車”精度的問(wèn)題既需要通過(guò)汽車衡的布局來(lái)解決，又需要通過(guò)整車分塊的算法思維為其實(shí)現(xiàn)提供可能性，基于對(duì)各種布局方式的分析，希望能夠?qū)φ囀絼?dòng)態(tài)地磅的性能提升提供幫助。

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