文献综述动态车载系统的设计一．前言公路系统是由“车、路、运”三个因素构成的，而车、路与运的发展是相互依存，相互制约的，它们之间只有协调发展才能取得最佳的社会、经济效益。近几年来，伴随着交通运输业的迅猛发展，汽车超限超载运输现象越来越严重。超限超载造成了路面、桥梁等设施的破坏，从而恶化了道路服务水平和行车安全状况。为了有效治理超限超载，对动态车辆的重量进行计量就显得十分迫切和必要。另外交通检查、计重收费和不停车收费系统的发展与应用，这些都需要对行驶的车辆进行准确的称重计量。多年来，国际上许多国家，公路车辆在运输货物时，普遍存在着超限超载现象，而且超限超载车辆占相当高的比例。据调查，德国超限超载车辆达50％；美国40％～60%的大型载货汽车超限超载现象。近年来，我国道路运输车辆超限超载现象也极为普遍，在严重地区，几乎所有的货运车辆都存在不同程度的超限超载行为。货运部门通过改装车身、后桥和轮胎来大幅度提高货车的装载能力，使运输效率和经济效益得到很大的提高，但是超限超载却带来了一系列的重大危害。（1）诱发了大量道路交通安全事故据统计，70％的道路安全事故是由于汽车超限超载引发的，多于50％的群死群伤性重特大道路交通事故与超限超载有直接关系，汽车超限超载运输给人民生命财产造成了巨大损失，间接经济损失更是难以估量。（2）严重损坏了路桥基础设施超限超载汽车的荷载远远超过了公路和桥梁的设计承受荷载，致使路面损坏、桥梁断裂，大大缩短公路的正常使用年限，使其不得不提前进行大修。交通部的实验表明，一辆超载1吨的车辆，通过沥青路面一次所造成的破坏程度，相当于核定载荷的标准车辆走265次；通过水泥路面一次造成的破坏程度，相当于核定载荷的标准车辆走6．55万次。据有关专家介绍，载重10吨的货车超载1倍，对公路的破坏力相当于正常载重时的16倍；超载2倍，对公路的破坏力增加80倍。而且核定载重量越大的车辆，超载对公路的破坏越严重。1条设计使用15年的公路，如果行驶车辆超载1倍，其使用年限将缩短90％，即只能使用一年半。①另一项科学检测表明，当车重增大至路面设计称重的两倍时，其对路面的损坏将增大到原来的20倍左右。由于过量超载运输的碾压，2003年4月才建成通车的京珠高速公路乳源段在短短的8个月后即出现了路面车辙，京珠高速公路的大修被迫提早8年进行。每年全国公路因汽车超限超载而造成的损失超过300亿元，给国家造成了巨大财产损失。（3）导致了道路运输市场的恶性竞争货车车主竞相压价承揽货源，以超限超载来获取利润，超的越多，赚的越多，形成了“压价一超限超载一运力过剩一再超限超载”的恶性循环。（4）造成汽车“大吨小标”泛滥小型货车的载重在5吨以内，承载一般货物时不会发生超载的，这是因为车辆在设计的时候，已经将一般材料的密度和车辆后备栏的容量都考虑进去了，但是，当用汽车去运一些质量较大的东西的时候，比如，钢铁，水泥等，用这些东西装运，装满的话，绝对是超标的，小标的车辆运大吨的货物现象在现在很是普遍。（5）车辆尾气严重超标污染环境由于超限超载车辆燃油系统负荷过大，尤其是燃油净化系统不能正常运转，燃烧不完全，尾气严重超标，致使车辆行驶过程中浓烟滚滚，有的甚至只见黑烟不见车，对公路两旁环境造成了严重污染。（6）对车辆本身造成巨大的损失超限超载运输对车辆的损坏十分厉害，据一位从事超限超载运输的车主介绍，由于超负荷运行，汽车每两个月要换10个轮胎，一个轮胎1700元左右，如果不超限超载、不出意外，轮胎每一年才换一次。-4- 鉴于超限超载运输车辆所造成的巨大危害，有关部门和地方也先后开展了一系列治理超限超载工作，取得了一定成效。但是由于超限超载现象涉及面广，治理难度大，加之利益驱动，使超限超载现象成为一个“顽症”，有“愈演愈烈”之势，所以有效治理超限超载迫在眉睫。②二．主题（阐明有关主题的背景、现状和发展方向，以及对这些问题的评述）称重显示控制器的工作原理框图秤台传感器滤波模拟放大A/D转换CPU处理器键盘等其他操作信号输入数字显示打印、通讯大屏幕等扩展口输出工作原理：电子汽车衡是利用应变电测原理称重。在称重传感器的弹性体上粘贴有应变计，组成惠斯登电桥，在零负载时，电桥处于平衡状态，输出为零。当弹性体承受载荷时，各应变计随之产生与载荷成比例的应变，由输出电压即可测出外加载荷的大小。将多个称重传感器安装在秤台的下方，多个传感器电缆线引入接线盒里并联，然后用一根电缆线接入仪表。当汽车驶上秤台后，秤台将所受力传递到各个称重传感器上，使应变电桥的电阻发生变化，引起输出电压变化，即输出了电信号，此电信号传输到仪表内，经数字滤波、线性放大、A/D转化、经CPU处理后最终显示称重数值。电子汽车衡除其基本组成之外，可通过仪表同时连接微机、打印机、大屏幕显示器等其它电气设备，可直接实现称重打印，也可通过微机管理最终达到网络化管理，同时为保护仪表及保证称重数据不会断电丢失，可加配UPS不间断电源、稳压电源等设备，以便系统可以更可靠的工作。电子汽车衡产品主要由秤台、称重传感器、仪表、基础四大部分组成。秤体结构电子汽车衡采用模块化秤台组合设计，不同模块的组合可实现多种规格系列的汽车衡；汽车衡秤台整体结构采用无盖板方式设计，表面无活动盖板，克服了盖板螺栓锈蚀、易断等缺点，整体外形美观大方；秤体的传感器支点与受力点重合，则轴载荷重产生的翻转力矩为零，秤台受力后重心更加平稳；汽车衡限位装置采用外置式，安装在汽车衡的两端外侧，便于观察汽车衡限位情况，及时发现因限位装置松动、卡死造成汽车衡计量失误等问题。称重传感器-4- 电子汽车衡选用BM-LS系列高精度桥式称重传感器。这种传感器是我公司引进日本久保田公司全套设备及技术自行生产的主导传感器产品，91年其代表受测产品BM-LS-20t获得国优银奖，也是衡器行业唯一获得国优称号的产品，在全国同类产品中市场占有率最高。称重显示仪表电子汽车衡所配称重显示仪表为金钟电子衡器公司自行生产的称重仪表，仪表的整体性能优于国内同类产品。动态汽车衡XK3102B产品静动态称量转换方便，提示准确，符合GB/T7724-99《称重显示控制器技术条件》，主要功能有：●去皮功能：包括手动、自动去皮、数字去皮。●具有累加累减功能，并有50个分类累加。●代码功能，50组代码可分别设定皮重、计量上下限、欠量、超量、判别。●存贮功能可记录1200组称重数据，车号存贮存400辆，并可进行记录及车号查询。●具有数字校秤功能。●具有用户编程功能。●时钟显示、自动生成功能。●丰富的打印功能，本仪表直接可以连接大多数9针24针80列以上打印机，并能支持ESC/P打印控制码，实现中英文打印。●丰富的接口功能。RS-232C接口，20mA电流环，打印口。可实现微机管理、●双机通讯、上网等功能。●看门狗电路应用保证仪表正常工作。●静态动态计量切换功能。●面板设有铅封孔，便于进行参数编程，衡器校准及器具管理。基础基础是汽车衡的重要组成部分，基础施工质量的好坏直接影响到汽车衡的准确度。汽车衡的基础结构形式分为无基坑和有基坑两种④在称重过程中，有几个因素会影响称重结果：(1)传感器支承梁在秤台的制作过程中，传感器支承梁的制作定位尤为重要，各个支撑梁的平面度及位置必须保持在一定的允许范围内，否则将直接影响到传感器的安装及其精确度，并最终影响到汽车衡的准确度⑤。(2)传感器的安装及使用正确安装，在安装传感器的时候，在同一台秤中尽量选用灵敏度同为上偏差或同为下偏差，在秤体的纵向和横向做好限位，而且选用的称重传感器额定负荷不是越大越好，原则上是秤体的最大称重<传感器的额定载荷*传感器的个数*（0.6-0.7）-秤体的自重⑥(3)安装基础的影响-4- 引车道要足够长，基础要有足够的承载力，平台平面度<1mm传感器在制造中各项参数存在一定的离散性，为了减小传感器参数差异引起的偏载误差，在实际应用电路中采用一些补偿措施。（1）在每只传感器的输入端增加两只微调电阻，一般为传感器输入阻抗的1/10（2）在每只传感器的输出端增加两只隔离电阻，一般为传感器输出阻抗的20~40倍⑨三．总结公路车载动态称重系统是一个重要的研究课题，在公路的安全、交通检查、超限治理和计重收费工作中得到了越来越广泛的应用。就公路车载动态称重系统而言，动态称量精度、汽车通过的速度是其最重要的性能指标，它标志着公路动态称重系统的技术水平的高低。因此对公路车载动态称重系统的开发与设计工作主要解决的问题是测量精度和车辆通行速度之间的矛盾，这一直是汽车动态称重研究的热点和难点。为了能更好的研究动态车载系统，课题实习时询问了一位资深电子秤维修师，据他所言，现在中国本地所产的电子秤都不能尽任满意，较之而言，中国台湾，日本和一些外国的就比较好，一般表现在（1）内部电路设计合理，功能齐全（2）设备坚固，不会发生大问题（3）安全系数高，设有保护措施，比如漏电保护等总之，中国的电子车载系统设计和开发都还在初级阶段，要做好，还有很长的一段路，但是，我们坚信，聪明的中国人会将它攻克下。四．参考文献①公路动态称重系统的测试研究期刊论文—段国元，解素素等②汽车称重系统的设计郑州大学—何红丽③公路车载称重系统的设计与开发华东交通大学—林鑫④汽车称重系统设计工作原理及组成百度文库⑤浅谈影响电子汽车衡准确称重的几个因素新疆众鑫电子设备有限公司—王红梅⑥现代汽车衡称重系统中的传感器技术及其应用中钢集团刑台机械轧辊有限公司—李钢⑦电子汽车衡用称重传感器及显示仪表的选择--郭子涛葛华⑧一种提高中等车速下汽车动态称重精度的方法--项志宇郑路⑨电子汽车衡称重传感器的选配和调整--陈建东⑩称重系统--百度文库⑪全国治理车辆超限超载工作简报[J].第一期 2005.5.12⑫吴文兵.汽车动态称重技术在高等级公路管理中的应用[J].交通与计算机,2004⑬李扬.国外汽车超载治理技术的发展及应用[J].交通标准化,2004⑭贺曙新.车辆动态称重技术的历史、现状与展望[J].中外公路,2004.12⑮M.Niedzwiecki and A.Wasilewski .application of adaptive filtering to dynamic weighing of vehicles[J].Control Eng.Practice,1996, 4:635-644.⑯刘九卿.应变式称重传感器技术的现状和发展趋势[J],2005⑰杨卫东.动态称重系统仪器软硬件设计[J].交通与汁算机，1995⑱凌杰.公路动态称重系统的设计理论研究[J].长安大学博士学位论文,2001⑲H.B.Bahar .Dynamic weight estimation using an artificial neural network[J]. Artificial Intelligence in Engineering,1998⑳李晓松.动态称重技术的应用[J].公路交通科技,1999-4-
