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便攜式汽車衡地磅原理
超限運輸對于公路的損害是很嚴(yán)重的,，相對于標(biāo)準(zhǔn)載重幾倍的實際負(fù)載對路面的損害不是簡單的等量倍數(shù)換算關(guān)系,，而是幾何數(shù)級。原設(shè)計可以運行十年的公路剛運行兩年就不得不大面積的維護甚重建,。同時,，伴隨超限運輸而來的嚴(yán)重安全隱患也讓有關(guān)執(zhí)法部門頭痛。超限運輸?shù)臋z測和相關(guān)執(zhí)法也因為許多客觀條件的不滿足而難以真正實施,。要解決這個棘手的問題,，需要從多方面出發(fā)。從運輸者的經(jīng)濟利益出發(fā),，改變現(xiàn)行按照車輛類型收費的方式,，按照實際承載的重量收費，多拉貨多交費,，超限運輸加倍收費,，這樣不但合理，也能從市場經(jīng)濟的原則對安全規(guī)范運輸起到一定的引導(dǎo)作用,。
由現(xiàn)行收費系統(tǒng)向計重收費系統(tǒng)轉(zhuǎn)換,，從系統(tǒng)完成的功能、功能的實現(xiàn)上,，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)*可以實現(xiàn),，并在很多公路系統(tǒng)中得到很好的應(yīng)用。
1．系統(tǒng)設(shè)計原理
計重收費系統(tǒng)其工作原理為,，車輛分離器把待測車輛通過稱重臺時按實際情況分離成每一個單車,，軸重儀在動態(tài)或靜態(tài)中稱量該車每一個單軸軸重，并累計其軸組重,，得到該車輛的總重量,。輪軸識別系統(tǒng)判斷車輛的輪軸類型和車輛類型的同時，得到預(yù)先設(shè)置的該類型車輛的車載超限限值,，比較總重量和超限限值,，核定該車是否超限及超限重量。依據(jù)總重量和超限重量,，按照相關(guān)規(guī)定計算車輛應(yīng)收過站費用數(shù)量,，工作人員憑此收費。
1.1 稱重儀——軸重衡設(shè)計原理
稱重儀——軸重衡是通過稱量單軸重量并累計整車軸組重量的車輛稱重設(shè)備,。計量的主要原理是稱重臺同稱重傳感器相連,，稱重傳感器由彈性體、電阻應(yīng)變片,、引線及外殼等部分組成,。當(dāng)車輛通過稱重臺時，彈性體承載重力并有一與重力成正比的形變，電阻應(yīng)變片粘貼在彈性體上,，與彈性體有相同的形變,，由此產(chǎn)生電阻變量?R,，在供橋電路作用下,，橋路的輸出端產(chǎn)生與重力成正比的電壓。根據(jù)電壓的變化和換算關(guān)系,，可以知道承載重力的大小,，從而完成計量任務(wù)。
1.1.1 稱重臺
稱重臺由型鋼和鋼板焊接而成,，具有足夠的強度,、鋼度和良好的穩(wěn)定性。底座的作用是支撐稱重傳感器,，有基礎(chǔ)預(yù)埋板,。預(yù)埋板預(yù)埋在水泥基礎(chǔ)之上，作為底座支撐,。
稱重臺具有自復(fù)位功能,，當(dāng)稱重臺受水平外力的作用發(fā)生微小擺動時，由于重力的作用會使其很快恢復(fù)到原來的位置,。當(dāng)稱重臺受到過大水平的沖擊力而擺動幅度較大時,，縱、橫向限位裝置會限制其擺動幅度,，確保穩(wěn)定與安全,。當(dāng)外力消失時，稱重臺仍會自動恢復(fù),。
1.1.2 傳感器系統(tǒng)
傳感器系統(tǒng)由一組稱重傳感器和接線盒組成,。
1.1.3 傳感器
稱重傳感器采用應(yīng)變式電阻傳感器，傳感器是稱重儀中的關(guān)鍵部件,。稱重設(shè)備安裝于室外,，傳感器暴露在自然環(huán)境之中，一般工作條件均很惡劣,，如溫度年變化量高可達60℃,有時多雨潮濕,，所以要求傳感器具有溫度范圍寬、密封防潮,、過載能力強,、長期穩(wěn)定可靠等特點。根據(jù)稱重臺面尺寸和大稱量,，選擇一個或多個傳感器,。
1.1.4 A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
由A/D數(shù)據(jù)采集卡和微型處理器CPU系統(tǒng)組成。汽車通過或停留于稱重臺時，汽車的重力傳遞給傳感器,，傳感器把此力值轉(zhuǎn)變成與之成正比的電壓信號,，各個傳感器的信號通過接線盒后送給A/D數(shù)據(jù)采集卡，A/D數(shù)據(jù)采集卡把此信號轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的數(shù)字信號并通過通信接口送收費控制中心處理,。A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計重收費系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,。
A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一套高速度、高分辨率,、高靈敏度的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng),，同時它與常規(guī)的A/D系統(tǒng)相比又多了供橋電源系統(tǒng)。信號傳輸通道與計算機分離,，信號通過電纜線傳輸,。A/D轉(zhuǎn)換器選用逐次比較型高速轉(zhuǎn)換器，其輸出為65536碼,，A/D轉(zhuǎn)換器啟動及定時由計算機完成,，轉(zhuǎn)換速度高可達10000次/秒，A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用密閉結(jié)構(gòu)式機殼,，可以長期開機運行,。
1.2 車輛分離器
車輛分離器是為實現(xiàn)車輛的自動分離而設(shè)計的，在計重收費系統(tǒng)中,，它保證了車輛檢測數(shù)據(jù)同車輛的一一對應(yīng)關(guān)系的實現(xiàn),，是本系統(tǒng)基本的功能要求之一。工作的原理是采用紅外線車輛分離方式,，一對紅外光柵收發(fā)裝置直線發(fā)射和接受紅外光柵,，在無物體遮擋在收發(fā)點連線中時，紅外接收裝置準(zhǔn)確接收到信號,，反之信號被阻隔,。在收費車道中，當(dāng)有車輛經(jīng)過車輛分離器時,，紅外光柵全部（車廂）或部分（拖掛車車廂之間的連接體）被阻隔,，光柵被阻隔之始就是一輛被檢測的車輛開始檢測的起始時間，光柵重新*無阻隔地收發(fā)之時就是被檢測車輛結(jié)束該次檢測的終止時間,?？紤]到兩輛車同時停在稱重臺面的情況，即當(dāng)出現(xiàn)前一個車未下秤體或剛下稱臺,，后一輛車尾隨其后時,，系統(tǒng)利用紅外線檢測器結(jié)合傳感器采集秤臺的波形進行分析,可以有效地將兩個車輛數(shù)據(jù)進行分離。
1.3 輪胎識別器
我們采用多組行程開關(guān)對車輛的輪胎寬度和輪胎個數(shù)進行識別,，當(dāng)滿足“傳感器間隙<小輪胎間隙"時,，系統(tǒng)便能有效地測量出汽車的輪寬以及輪胎間隙,。其中，小輪胎間隙根據(jù)車輛統(tǒng)計而來,。
1.4 中央控制器
采用單臺面的軸計量方式,，在有效的秤臺寬度內(nèi)如何得到更高的精度是我們一直在努力的方向。當(dāng)車輛勻速通過稱重臺時,，在真正有效測量時間內(nèi)采樣的速率決定了系統(tǒng)計量的精度,。同時內(nèi)存的大小，單片機的速度也是決定計量精度的要素,。根據(jù)我們的現(xiàn)場經(jīng)驗以及采數(shù)精度的要求,，選用工業(yè)控制方式,，采用高速采集卡對A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進行采集,，能保證20000/秒的采樣速率，在理論上可以達到誤差小于千分之一的計量精度,。
1.5 模擬判別和數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)采集,、預(yù)處理、設(shè)備自檢,、數(shù)據(jù)處理,、速度計算、顯示,、打印,、存盤等任務(wù)的完成依賴計重收費系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元，該單元為中央控制系統(tǒng)的軟件部分,，判別方式采用全模擬判別,。汽車重量靜態(tài)稱重軟件的目的是完成靜態(tài)標(biāo)定及汽車的靜態(tài)稱重等工作，靜態(tài)稱重軟件包括數(shù)據(jù)采集,、濾波,、均值、顯示等,。動態(tài)稱重軟件是把靜態(tài)重量加以速度補償處理,，得到車輛和載重的實際應(yīng)得的稱量重量。
該部分是整個系統(tǒng)的核心部件,，完成數(shù)據(jù)的采集,、計算和上傳功能?？刂破鹘Y(jié)構(gòu)上采用機箱結(jié)構(gòu),，便于維護和操作；電氣上采用了ECB總線結(jié)構(gòu)的多CPU處理器體系結(jié)構(gòu),，并行處理各種信息,，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和效率,。
1.5.1 軸重衡
軸重衡含有稱重臺和稱重傳感器。稱重臺面為鋼板,，還應(yīng)該增加防滑裝置,。稱重傳感器主要用于檢測車輛重量，實現(xiàn)對通過軸重衡的車輛的數(shù)據(jù)檢測,，完成車輛軸重,、總重的測量，同時提供輪軸識別信息,。
1.5.2 車輛分離器
主要用作車輛檢測,，完成車輛的行駛速度、車型,、軸距等數(shù)據(jù)的測量,，同時也提供車輛開始和結(jié)束信息。車輛分離的實現(xiàn)目前有幾種方式：地感方式,、紅外線方式,、紅外光幕方式，可以是單一方式,，也可以是綜合多種方式來實現(xiàn),。目前比較可靠的是采用紅外光幕，不過其費用也相對較高,。
1.5.3 輪軸識別器
2．系統(tǒng)布置
系統(tǒng)采用前置式或后置式檢測方式,，即在收費前（后）進行檢測，根據(jù)我們國家車輛技術(shù)規(guī)范,，貨車的長度應(yīng)不大于l8米,，因而為保證在車輛到達收費亭前完成檢測，應(yīng)適當(dāng)延長收費島的長度,，同時考慮便于規(guī)范駕駛?cè)藛T通過軸重儀時的車輛控制,，建議收費島前端到收費亭中心線的距離為30米，主要原因如下,。
車輛駛?cè)胧召M車道時,，剛完成一系列的拐彎、加減速等動作,，車輛不處于平穩(wěn)狀態(tài),，較易增加誤差因素，因而建議傳感器安裝在進入收費車道5米的距離處,。傳感器距離收費亭中心線的距離應(yīng)不小于l8米,。每個車道使用一套稱重系統(tǒng)，采取并排放置的方式,，在稱重板后面裝有紅外線收發(fā)裝置,，稱重處理器機箱裝在收費島上,。數(shù)據(jù)采集和中央控制系統(tǒng)安裝在收費島上，在收費亭內(nèi),。
3． 產(chǎn)品發(fā)展方向
目前,，動態(tài)軸重衡可以達到靜態(tài)Ⅲ級、動態(tài)Ⅱ級的標(biāo)準(zhǔn),，基本滿足公路收費系統(tǒng)的要求,，但是，產(chǎn)品的安裝不方便,；輪軸識別器作為分離系統(tǒng),，需要另外安裝，維護很不方便,。從安裝,、使用和維護上來看，未來的產(chǎn)品在保證稱量精度和稱量一致性的前提下,，一是要向一體化方向發(fā)展,，衡器和輪軸識別器一體化,；軸重衡也要力求超薄和防水,，產(chǎn)品安裝簡易，額外費用少,，能適宜多種路橋類型,。