車載自稱重方法研究論文

時間：2023-05-03 17:16:43 論文范文我要投稿

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車載自稱重方法研究論文

　　摘要：針對傳統(tǒng)車輛稱重裝置存在的不足，該文提出了車載自稱重系統(tǒng)的總體思路，介紹了利用鋼板彈簧變形量測整車質量、基于輪胎狀態(tài)的車輛載重檢測2類方法，通過選用適當?shù)膫鞲衅鳎靡欢ǖ乃惴ㄓ嬎愠鲕囍�。該研究對治超限超具有較好的實際應用價值。

車載自稱重方法研究論文

　　關鍵詞：車輛稱重稱重傳感器治超限超

　　0.前言

　　對利益的追逐使很多運輸人員無視法規(guī)，嚴重超載，對自身和他人人身安全和財產(chǎn)安全造成了嚴重威脅，也急劇縮短了公路的使用壽命。因此，治理超載運輸勢在必行。要治理超限，首先就必須對車輛進行超限測量，判斷是否超載及超載量。

　　1.國內外治超限超狀況

　　在過去相當長時期內，磅秤一直是車輛超載檢查的唯一技術裝備，其稱重效率低，對車輛正常營運造成了影響，隨著超載現(xiàn)象的日趨嚴重和交通量的增長，這種傳統(tǒng)檢測手段已難以達到監(jiān)測的目的。90年代基本上形成了成熟產(chǎn)品即動態(tài)的軸重檢測裝置WIM(weigh-in-motion)，可以克服靜態(tài)磅秤耗時長和應用范圍有限等缺點。如今國內在治理超限運輸方面，多數(shù)采用價格便宜、使用靈活、機動的便攜式軸重檢測儀。便攜式軸重儀的大量應用，大大推動了該行業(yè)的發(fā)展。

　　動態(tài)式稱重系統(tǒng)只是一種被動治理超載現(xiàn)象的措施，并且受速度(一般小于5或10km/h)等隨機因素影響比較大，精度難保證。因此，設計一套不限制車輛正常行駛的高速檢測系統(tǒng)，快速、自動地判別超限運輸車輛的重要性更顯突出。由此本文提出車載式自稱重技術。

　　2.車載自稱重系統(tǒng)總體思路

　　該車載式自稱重系統(tǒng)作為車輛的一部分，可以適時地采集相關信號，并把該信號傳送給處理器，從而得到了車輛自身重量，實現(xiàn)了自動測量，然后通過通信層將該車重量信號傳輸給相關管理部門，從而實現(xiàn)了對車載超載的智能化遠程管理。

　　測量部分作為系統(tǒng)的核心部分，可以完成數(shù)據(jù)采集、 A/D轉換、數(shù)據(jù)處理和分析，并通過一定的算法完成車輛自身的計算，并有數(shù)據(jù)的保存和上傳提取功能，對采集和處理過的數(shù)據(jù)備份保存，以供管理軟件使用。該部分實施方案如下：

　　(1) 對鋼板彈簧的結構和性能進行動力學分析、強度剛度計算等，為后續(xù)工作提供理論依據(jù);

　　(2)通過建模仿真，確定傳感器安裝位置的受力情況，建立理論標定值表。實驗加載測敏感點的實際受力情況，建立試驗標定值表;

　　(3)對理論和試驗標定值表進行數(shù)據(jù)處理，得到標準標定值表，并儲存到特定存儲器中;

　　(4)測量過程中，將傳感器測得的信號與標準標定值表對照，可快速準確地得到車載重量。

　　3.測量方法

　　常見的測量方法由利用鋼板彈簧變形量測載重和基于輪胎狀態(tài)的檢測方法。

　　3.1利用鋼板彈簧變形量測整車質量

　　3.1.1.基于車輛電容稱重傳感器測量鋼板彈簧形變進行稱重

　　(1)優(yōu)點：電容稱重傳感器具有測量電路機械結構簡單、抗干擾性好等特點，靜態(tài)測量時重復性誤差及非線性誤差較小，動態(tài)測量時車輛速度、加速度及振動對測量結果影響較小。利用軟件補償方式進行非線性補償及遲滯性補償效果明顯，可保證靜態(tài)稱重誤差小于2%。

　　(2)原理結構：在載荷作用下鋼板彈簧產(chǎn)生變形，電容傳感器兩極板距離發(fā)生變化，傳感器的電容值也隨之變化。利用預先的標定(即傳感器電路輸出電壓值與該輪軸載荷值之間的關系)，就可以得到該輪軸的載荷質量。將各輪軸的載荷質量相加便得到整車載荷質量。

　　以有兩軸的車輛為例，電路框圖及電容傳感器安裝。前后傳感器將載荷的變化轉變?yōu)殡娙莸淖兓?電容測量電路將電容值轉換為電壓值;單片機將傳感器輸出的電壓值進行A/D轉換，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，將載荷值送給數(shù)字顯示器;當車輛載荷超載時，輸出點火控制信號。

　　電容上極板部件中包括電容上極板和上屏蔽板，安裝在車架下部，左右居中;電容下極板部件包括電容下極板和下屏蔽板，安裝在輪軸中部的上方，電容兩極板面相對且上下對正，屏蔽板接電容測量線路的地，車輛的每根輪軸上方均安裝一套電容傳感器。

　　3.1.2基于應變式電阻傳感器測彈簧鋼板形變進行稱重

　　由于鋼板彈簧弦長的變化與車輛的載重成線性關系，可知，鋼板彈簧中的一固定小段 AB的長度變化也與車輛的載重成線性關系。因此，可通過檢測AB的長度變化得到車輛的載重信息，此處長度的變化我們用電阻應變片來檢測。

　　應變式電阻傳感器測得彈簧鋼板形變信號，經(jīng) AD轉換模塊送入車輛微型計算機處理系統(tǒng)，得載重信息。

　　3.2基于輪胎狀態(tài)的車輛載重測量

　　工作原理：通過研究汽車行駛時輪胎載荷與氣壓、溫度之間的關系，建立了三者的數(shù)學模型。依靠安裝在輪胎內的傳感器檢測輪胎內部的溫度和壓力，并判斷其是否超出了規(guī)定值及超出量，進一步計算出載重。

　　前置信號調理電路把微弱的傳感器輸出信號放大，并濾除其中的噪聲，A/D轉換電路把來自傳感器的模擬信號轉換為數(shù)字信號，送入單片機進行運算。單片機根據(jù)各輪胎壓力值等信號，對原始信號進行低通濾波，并使用算法消除由于路面不平度對車輛引起的動載荷影響，計算出各軸的軸載信號，從而判斷車輛是否有超載的情況[5]。

　　該測重系統(tǒng)成本低，但由于輪胎狀態(tài)受環(huán)境影響比較大，并存在漏氣等情況，測量精確度不高。

　　4.結論

　　由于傳統(tǒng)測重存在很多弊端，本文提出了車載式稱重的思路，并介紹了比較實用的測量方法，即根據(jù)鋼板彈簧的形變量與負荷間存在一定關系，利用電容稱重傳感器或應變電阻傳感器完成鋼板彈簧的形變測量，并簡單介紹了基于輪胎狀態(tài)的車輛載重測量方法。

　　參考文獻：

　　[1]杜潤祥.國內外機車車輛稱重技術發(fā)展狀況與對策[J].鐵道車輛，1998，3：13-14

　　[2]林穎.基于ARM的車輛稱重系統(tǒng)[J].儀表技術與傳感器，2008，3：28-31

　　[3]劉偉.車輛載重檢測方法及載荷計量模型研究[J]. 拖拉機與農(nóng)用運輸車，2011，1：47-50

　　[4]徐樹山.車輛電容稱重裝置研制[J]. 儀器儀表學報，2008，5：973-976

　　[5]孟慶華.無線傳輸?shù)妮喬顟B(tài)及車輛載重檢測一體化技術[J]. 農(nóng)業(yè)機械學報，2008，6：46-49

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