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自國內(nèi)部分省市公路實行計重收費以來， 動態(tài)車輛稱重設(shè)備的使用越來越廣泛， 但由于設(shè)備供應(yīng)商實力和實施經(jīng)驗的參差不齊， 最早安裝的稱重設(shè)備并非都能令業(yè)主滿意。 隨著 2005 年交通部《收費公路試行計重收費指導(dǎo)意見》的出臺和《全國治超檢測站點規(guī)范化建設(shè)試點工程實施方案》通知的下發(fā)，全國許多省份針對收費公路的計重收費設(shè)備和超載檢測設(shè)備相繼步入新設(shè)備試點運營、大規(guī)模設(shè)備采購和舊產(chǎn)品更新?lián)Q代的調(diào)研階段。 很多衡器廠家和公路機電設(shè)備供應(yīng)商看好其巨大的市場前景，紛紛上馬，但其中出現(xiàn)諸多對于動態(tài)車輛設(shè)備（系統(tǒng)）認(rèn)識、研究不夠的情況，新一輪關(guān)于動態(tài)車輛稱重設(shè)備應(yīng)用及其技術(shù)指標(biāo)的浮夸之風(fēng)愈演愈烈。 但是，動態(tài)車輛設(shè)備不同于一般靜態(tài)電子汽車衡。 動態(tài)車輛稱重設(shè)備技術(shù)含量高、使用頻率高，項目投資大、施工周期長，對供應(yīng)商綜合實力要求高，若技術(shù)上、資金上沒有把握而匆匆上馬則會隱含很大風(fēng)險。 一旦設(shè)備性能不達標(biāo)，施工不合格，可靠性的工期不能滿足業(yè)主實際要求， 對各方面都會造成重大損失。

一、速度

JJG907-2006 《動態(tài)公路車輛自動衡器》檢定規(guī)程中規(guī)定動態(tài)稱重設(shè)備可“安裝于稱量控制區(qū)域內(nèi)，并在規(guī)定速度范圍實行”，但卻沒有明確規(guī)定該速度的范圍，在投標(biāo)過程中發(fā)現(xiàn)有任意擴大固定式軸重儀標(biāo)稱運行速度范圍的情況，然而在實際應(yīng)用中，特定的稱重設(shè)備其運行速度是有上限的。 一般來講，固定式軸重儀的一般運行速度為（10~15 ） km/h ，實際檢驗過程中，各省市質(zhì)監(jiān)部門在檢驗測試過程中，檢測車輛的速度也均為（ 10~15 ） km/h 。

動態(tài)車輛稱重系統(tǒng)是一個由稱重設(shè)備和行駛車輛組成的等效二階振動系統(tǒng)，如圖 1 所示，其振動微分方程可以寫為

式中： M （ t ）——— 貨物質(zhì)量； c ——— 系統(tǒng)阻尼； k ——— 系統(tǒng)剛度； x ——— 系統(tǒng)相對參考零點的位移； F （ t ）——— 車輛動力載荷。

眾所周知，在計重收費應(yīng)用中，稱重設(shè)備作為相關(guān)部門執(zhí)法和收費的依據(jù)， 其稱重準(zhǔn)確度和可靠性都必須是嚴(yán)肅、不容置疑的。 我們將利用“稱重設(shè)備 - 車輛”系統(tǒng)振動方程的求解結(jié)論，論證當(dāng)前動態(tài)車輛設(shè)備的速度上限。

式（1 ）是由穩(wěn)態(tài)載荷組成的，是車輛自身質(zhì)量引起的，也是檢測所需求出的，是車輛振動引起的，且具有明顯峰值。 據(jù)實際采集波形及二階微分方程可知，不同的車型振動頻率集中在（ 3～20 ） Hz 的低頻范圍內(nèi)，而振幅可達靜態(tài)載荷的 10% 左右。

設(shè)秤臺的有效采樣寬度為 800mm （一般固定式軸重儀秤臺寬度為 800mm ），車輛行駛速度為 20km/h ，則荷載作用于秤臺的瞬間，假設(shè)動態(tài)載荷的低頻干擾為 10Hz （即振動周期為 0.1s ），而秤臺固有頻率足夠高，此時，稱重設(shè)備的采樣信號長度是動態(tài)載荷的干擾長度的 1.4 倍，采集數(shù)據(jù)中包含一個完整周期的動態(tài)干擾信號，勉強滿足對于低頻動態(tài)干擾信號的濾除。 因此，若行駛速度大于 20km/h ，則采樣數(shù)據(jù)中動態(tài)干擾信號將不足一個完整周期， 這樣的干擾稱為短歷程的周期干擾， 時域中的均值濾波和頻域中的各種濾波方法對這種干擾效果不大， 同時考慮到動態(tài)載荷干擾的幅值、相位和頻率都是隨機性的，這就決定了目前在動態(tài)車輛稱重設(shè)備中所廣泛采用的滑動均值濾波的算法失效，造成了更大的隨機誤差和不確定度。 因此，在有效采樣寬度更窄， 車輛速度更高的高速預(yù)檢測系統(tǒng)應(yīng)用中， 必須采用更為先進的數(shù)學(xué)模型和軟件處理方式以保證稱重準(zhǔn)確度。

所以， 在動態(tài)稱重設(shè)備的應(yīng)用過程中一定要結(jié)合實際使用情況，了解秤臺的有效采樣寬度、動態(tài)處理方式的最高運行速度等具有內(nèi)在關(guān)系的指標(biāo)是否科學(xué)嚴(yán)肅、真實可行。

二、準(zhǔn)確度

幾年來，主流供應(yīng)商紛紛針對產(chǎn)品的應(yīng)用情況，進行了深層次的研究和開發(fā)，動態(tài)稱重技術(shù)得到長足發(fā)展。 但是，綜觀動態(tài)車輛稱重市場，技術(shù)提升之勢遠(yuǎn)弱于指標(biāo)浮夸之風(fēng)。

JJG907-2006 中對于動態(tài)車輛稱重設(shè)備的安裝有著明確的說明，其中的強制性規(guī)定中描述：為了減少行進車輛各軸之間的載荷傳遞，引道不能有縱向斜坡，其橫向斜坡度不能超過 1% ，承載器兩端 8m 的范圍內(nèi)，引道的縱向和橫向水平傾斜度允差為 ±3mm ， 8m 以外的引道區(qū)域，引道的縱向和橫向的水平傾斜度允差為±6mm 。 結(jié)合國情和實際應(yīng)用情況， 動態(tài)車輛稱重站點的技術(shù)條件往往難以滿足 JJG907-2006 中關(guān)于道路的要求，其中也不乏個別從業(yè)者不重視道路狀況對于動態(tài)車輛稱重設(shè)備應(yīng)用準(zhǔn)確度的影響，為降低成本、減小地基開挖量，類似情況使得動態(tài)車輛設(shè)備的安裝更是無法達標(biāo)， 對設(shè)備應(yīng)用準(zhǔn)確度帶來重大影響。

動態(tài)車輛稱重設(shè)備的準(zhǔn)確度除了與設(shè)備自身的實驗室準(zhǔn)確度、稱重站點的技術(shù)條件有關(guān)外，另外還有一個比較重要的因素——— 行駛車輛的運動狀態(tài)。 運動中的車輛相對于稱重設(shè)備是一個存在多相干擾的激勵源， 包括客觀存在的車輛自身彈簧系統(tǒng)的振動、阻尼，來自于路面的激振，車輪輪轂圓度、油箱中汽油運動中的激振，以及車載貨物的重心轉(zhuǎn)移和慣性干擾等； 也包括個別駕駛員有意無意的“作弊”行駛對稱重準(zhǔn)確度的影響問題，這些特殊行駛狀態(tài)主要有變速行駛、“ S ”型等異型行車、頻繁點剎車等。

因此， 動態(tài)車輛稱重設(shè)備的實際運行準(zhǔn)確度與稱重站點的技術(shù)條件和使用者的正確使用有著很大的關(guān)系。在試驗路面狀況較好的情況下， 試驗車輛的動態(tài)車輛稱重設(shè)備可以達到整車總重量準(zhǔn)確度 2 級， 而實際應(yīng)用中，隨著稱重站點技術(shù)條件的惡化和使用者的異常駕駛，一般動態(tài)車輛稱重設(shè)備實際運營準(zhǔn)確度等級為整車總重量5級。

三、設(shè)備類型

現(xiàn)階段， 動態(tài)車輛稱重設(shè)備在國內(nèi)的應(yīng)用主要限于計重收費、超限超載治理、高速預(yù)檢稱重及少量交通數(shù)據(jù)采集，其設(shè)備主要類型有固定式軸重儀、彎板式軸重儀和壓電類設(shè)備。在 JJG907-2006 中對于 3 種設(shè)備在動態(tài)車輛稱重系統(tǒng)中的應(yīng)用都沒有明確的規(guī)定，但是根據(jù) 3 種設(shè)備的技術(shù)特點和規(guī)范中對于稱重設(shè)備的技術(shù)條件和準(zhǔn)確度要求，業(yè)內(nèi)在使用上通用的界定為： 低速動態(tài)車輛稱重的計重收費、 超限超載的準(zhǔn)確稱重等直接參與或作為執(zhí)法依據(jù)的設(shè)備通常采用準(zhǔn)確度更高的固定式軸重儀， 中高速預(yù)檢稱重、 交通數(shù)據(jù)采集等不作為執(zhí)法依據(jù)的設(shè)備通常采用彎板式軸重儀和壓電類設(shè)備。

在計重收費、超限執(zhí)法稱重應(yīng)用中，由于稱重站地處收費車道或低速稱重執(zhí)法站，車輛通行速度通常比較低，甚至是長期靜止在稱重設(shè)備上， 行車狀態(tài)也最為復(fù)雜。 作為收費、執(zhí)法的依據(jù)也要求該類應(yīng)用設(shè)備準(zhǔn)確度更高。靜態(tài)稱重的要求和復(fù)雜多變的行駛狀態(tài)首先決定了壓電類產(chǎn)品在該應(yīng)用中失效。 固定式軸重儀相較于彎板式軸重儀除了具備更寬的臺面、更可靠穩(wěn)定的算法外，其最大的優(yōu)勢還在于優(yōu)良的橫向靈敏度一致性。通常情況下，彎板式軸重儀由于不可避免的邊界效應(yīng)，當(dāng)載荷位于軸重儀兩端時，其輸出變化劇烈，橫向靈敏度一般為 3% ，即當(dāng)載荷分別由軸重儀的左、中、右 3 個位置通過時，僅此一項就會帶來高達 3% 的誤差。

高速預(yù)檢稱重和交通數(shù)據(jù)采集站點由于設(shè)備一般安裝于交通干線，車流最大，車輛通行速度快，要求具備施工周期短、 地基開挖最小、 相應(yīng)的準(zhǔn)確度要求較低等特點，因此通常采用彎板式軸重儀和壓電類設(shè)備。

四、結(jié)束語

本文主要結(jié)合動態(tài)車輛稱重設(shè)備（系統(tǒng)）的設(shè)備特點和應(yīng)用，就設(shè)備的使用速度、準(zhǔn)確度和設(shè)備應(yīng)用類型的推介誤導(dǎo)和認(rèn)識誤區(qū)談了些看法，期望能對我國計重收費、超限治理工程的實施有所幫助。

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