基于bp算法的整车式动态称重仪表的研究与设计

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1、基于BP算法的整车式动态称重仪表的研究与设计第一章绪论1.1研究背景及意义改革开放以来，我国货运车辆超限超载运输现象十分严重，在一些省市，几乎所有的运输货车均存在超载现象。2000年左右，国内运输车辆平均超载为5吨左右；1995～1999年间，浙江全省路段因车辆超载运输造成了1100公里的沥青路面和1700公里的水泥路面遭到了严重的破损[1]。在全国范围内，每年因超限超载运输引起的路面破损、桥梁坍塌和交通事故[2]等造成数十亿经济损失。超限超载运输严重威胁交通安全、扰乱运输市场、破坏公路和桥梁等基础设施[3]。其危害如下：1、路面和隧道等公路基础设施破损严重，使

2、用年限缩短；据有关人员分析，路面的破损程度与车辆超载成正比关系。如：运输车辆相对额定载荷超载5%，对路面破损能力达20%；行驶一次超载1.5倍额定载荷的货车，对路面的破损能力相当于正常载荷车行驶12次。2、桥梁损坏速度加快，安全系数降低；如果桥梁经常通行严重超载的车辆，会出现路面开裂、钢筋锈蚀、钢材焊口开焊、桥墩下沉等病状，甚至当车辆载荷超出桥梁设计极限时，会出现桥梁崩塌事故[4]。3、超载运输扰乱行业秩序；货运车辆超载运输，严重的破坏了运输行业秩序。20世纪70年代，国家允许个人跑运输，当时车少货多，货运收入较高。随后因调控不佳，导致供求失调，与日俱增的运输力

3、拥挤在有限的运输市场内，货运公司和个人通过降低货运价格承接更多的货源，再以车辆的超限超载运输补偿损失的运输费，因此，超载行为日益严重。........1.2动态称重系统及仪表研究现状公路超限超载运输已成为全球普遍关注的问题，据统计，德国有50%的货车存在超载运输行为，而美国超载运输车辆达60%之多。因此，发达国家于20世纪50年代开始研究如何有效的治理车辆超限超载问题，美国、英国、加拿大和日本[5]首先将动态称重技术应用于治理超限超载问题中。经过50多年研究与发展，超限超载治理取得一定的成果，同时动态称重技术得到了相应的发展与提升。国外动态称重技术发展历程如图1

4、-1所示：近年来，随着技术工对电子科技与机械制造的深入探究，为了使动态称重精度得到进一步的提高，增强称重系统运行稳定性、降低成本，无论是称重仪表硬件电路，还是秤台结构设计均得到了很大的改进与提升。国内于上世纪八十年代从国外引进了动态称重产品，但引进的产品主要用于公路桥梁的检测，因此用于国内的超限超载检测中，还存在很多问题，诸如：传感器性能差、称量误差大、稳定性差等。针对以上问题，国内开始研发适合于中国市场的动态称重产品。在早期的研究成果中，具有代表性的有重庆公路科学研究所研发的SM2000、SM3000动态车辆称重系统[6]，太原理工大学与山西计量科学研究院合作

5、开发的轴重式动态称重系统[7]等，这些系统是以检测轴重为单位进而组合整车重。近几年，随着全国高速网的连通与货运业的迅猛发展，生产厂家也不断的更新动态称重设备，具有代表性的是单秤台式和双秤台式轴重称重系统。.........第二章整车式动态称重系统概述为了进一步提升动态称重系统的工作效率和称量精度，系统由最初的整车式静态称重系统、轴重式动态称重系统逐渐发展为整车式动态称重系统[13]。整车式静态称重系统称量精度高，但称量条件是车辆完全静止在称重承载器上，才能可靠的称量出车辆的载荷，如此大大降低了车辆通行效率；轴重式动态称重系统称重效率高，但由于车辆与称体的振动、路

6、面不平和过车不规范等因素，导致称重精度降低；因此，根据以上称重系统的优缺点设计了整车式动态称重系统。2.1称重系统布局整车式动态称重系统是由称重仪表(带传感器接线盒)、整车式称重秤台、轮轴识别器(带接线盒)、车辆分离器(光幕或地干线圈)、现场控制柜、栏杆机、通行灯、压力条和红外投光器组成。系统布局图如图2-1所示：分离器栏杆机地感线圈1号光幕通行灯投光器轮轴识别器2号光幕1号2号3号4号5号称重平台压力条图2-1整车式动态称重系统布局图：.........2.2系统功能说明整车式动态称重系统的称重秤台是由5块称重平台、限位拉杆装置、桥式传感器等组成，称重平台结构

7、如图2-2所示。称重平台之间采用搭接方法连接为整体，1号称重平台长1米，2～5号称重平台各长5米，称重秤台总长为21米，宽3.4米；秤台共用14只传感器，以垂直行车方向的同一条直线上的两只传感器为一组，共分7个传感器组。当有车驶入称重区域时，重量通过秤台传递给各组传感器[14]；各组传感器以并联的形式将重量信号转换为电压信号传入称重信号预处理电路；电压信号经过预处理后传递给称重仪表；称重仪表将传感器的电压信号经A/D转换为数字信号，结合车辆分离器状态计算轴载重和整车载重[15]。称重平台是称重系统的主要部件之一，承载物重量是通过称重平台传递给传感器，因此，称重平

8、台必须由高强度的金属制作