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電子地磅和便攜式汽車衡的原理及使用方法
大家都知道超限運輸對于公路的損害是很嚴重的,，相對于標準載重幾倍的實際負載對路面的損害不是簡單的等量倍數(shù)換算關系,，而是幾何數(shù)級,。原設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至重建,。同時,，伴隨超限運輸而來的嚴重安全隱患也讓有關執(zhí)法部門頭痛,。超限運輸?shù)臋z測和相關執(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)有技術已經(jīng)*可以實現(xiàn),，并在很多公路系統(tǒng)中得到很好的應用。
1．系統(tǒng)設計原理
以便攜式汽車衡為主體的計重收費系統(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，得到預先設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,，按照相關規(guī)定計算車輛應收過站費用數(shù)量,，工作人員憑此收費。www.bangcheng18.com
1.1 稱重儀——軸重衡（便攜式汽車衡）設計原理
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、電阻應變片,、引線及外殼等部分組成,。當車輛通過稱重臺時，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系,，可以知道承載重力的大小,，從而完成計量任務,。
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，有基礎預埋板,。預埋板預埋在水泥基礎之上,，作為底座支撐。
稱重臺具有自復位功能,，當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到原來的位置。當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,。當外力消失時,，稱重臺仍會自動恢復。
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
稱重傳感器采用應變式電阻傳感器,，傳感器是稱重儀中的關鍵部件。稱重設備安裝于室外,，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zui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zui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zui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)同車輛的一一對應關系的實現(xiàn)，是本系統(tǒng)zui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,，紅外接收裝置準確接收到信號,，反之信號被阻隔。在收費車道中,，當有車輛經(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,。考慮到兩輛車同時停在稱重臺面的情況,，即當出現(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對車輛的輪胎寬度和輪胎個數(shù)進行識別，當滿足“傳感器間隙<zui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，zui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、預處理,、設備自檢,、數(shù)據(jù)處理、速度計算,、顯示,、打印、存盤等任務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得的稱量重量,。
該部分是整個上海沃申便攜式汽車衡稱重系統(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,，還應該增加防滑裝置,。稱重傳感器www.bangcheng18.com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)我們國家車輛技術規(guī)范，貨車的長度應不大于l8米,，因而為保證在車輛到達收費亭前完成檢測,，應適當延長收費島的長度，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． 便攜式汽車衡發(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級的標準，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。
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