动态公路车辆汽车衡检定与试验分析.pdf

2023 年 27 期实验报告科技创新与应用Technology Innovation and Application动态公路车辆汽车衡检定与试验分析黄龙飞，龙锋，韦小华（柳州市计量技术测试研究所，广西 柳州 545006）动态汽车衡是高速公路收费站的必需设备，也是国家强制管理计量器具，其称重结果是治理货车超限超载的主要依据，关乎交通安全与执法公正。“动态汽车衡”也被称为“动态衡”，是一种用于测量车身和车轮的自动衡1，其可以根据车身的平衡状态来测量车身的总重和车轮的平衡。其支撑部分由 2 个相连的支架组成。当车辆通过负荷装置时，负荷装置会显示并打印车身的总重量或轴重。目前，国内的动态汽车衡有 2 种使用方法：一种是整车测量，另一种是通过负荷装置来测量。这种动态汽车衡通常被广泛应用于大型公司的物流管理，并且可以准确地评估测量的精度。轴衡的使用范围极其广泛，不仅能够准确地测量车辆的重量，还能够反映车辆的运行状态。因此，它被广泛地用于公路计重收费系统以及其他相关领域，如车辆重量、车型、超载情况的监测。为了提高电子汽车衡的生产效率，并且能够提供精确的测试数据，建议在生产前就开展性能测试，并经过严格审核，最终获得合格的产品。1动态公路车辆汽车衡概述1.1汽车衡概述动态汽车衡和动态轴重衡是 2 种常见的衡器，前者通常是固定的，后者通常是便携的。这 2 种衡器都可以用来测量车辆的重量，并且都可以根据需要进行调节。随着科技的进步，动态汽车衡出现2，其工作原理已经从传统的静态汽车衡转变为基于电阻应变的动态汽车衡，不仅可以更准确地测量车辆的重量，而且可以第一作者简介：黄龙飞（1983-），男，助理工程师。研究方向为动态汽车衡及其检定。摘要：公路智能化管理实质上就是利用高新技术对传统的运输体系进行改造而实现信息化、智能化、社会化的新型运输系统，从而提高交通运输的安全水平，提高道路网的通行能力和公路运输生产率，动态汽车衡在此发挥重要作用。该文从动态公路车辆汽车衡的检定条件、检定设备选择等方面，介绍具有静态称量模式动态汽车衡的静态检定方法，同时在计量性能试验中明确阐述计量置零范围、置零准确度以及预热时间。在开展现场动态试验时，需要选择合适的控制衡器，考虑车辆的选型及静态称量，注意动态称量试验的次数及速度的掌控，使得检定工作高效完成。关键词：汽车衡；检定；静态称量；动态检验；计量性能试验中图分类号院U492.321文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2023冤27-0058-04Abstract:In essence,highway intelligent management is a new type of transportation system which uses high and newtechnology to transform the traditional transportation system to realize information,intelligence and socialization,so as to improvethe safety level of transportation,the capacity of the road network and highway transport productivity.Dynamic automobile scaleplays an important role.From the aspects of verification conditions and equipment selection of dynamic highway vehicle scale,thispaper introduces the static verification method of dynamic vehicle scale with static weighing mode.At the same time,themeasurement zero setting range,zero setting accuracy and preheating time are clearly described in the measurement performancetest.When carrying out the field dynamic test,it is necessary to select the appropriate control scale,consider the selection andstatic weighing of the vehicle,and pay attention to the control of the times and speed of the dynamic weighing test,so that theverification work can be completed efficiently.Keywords:vehiclescale;verification;static weighing;dynamic inspection;metrolocal performance testDOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.27.01458-实验报告科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 27 期满足不同的使用需求，从而更好地满足市场的需求。然而，由于数字化技术尚未完善，动态汽车衡的发展仍然受到限制，因此，需要更多的研究来推动其发展。随着技术的发展，数字式称重传感机构的动态汽车衡迅速普及，成为汽车衡行业的新宠，在不久的将来将成为主流。一般而言，大多数的动态衡器拥有自动衡器的功能，即可以实现实际的测量，而不需要采取静态模式。因此，必须要综合考量动态衡器的功能及其实际测量结果，以便做出正确的判断。汽车衡可以被划分成 2类：称量型和轴重型，在静态测量方面与测量型汽车衡有所区别。称量型汽车衡仅用于测量汽车车身的称量误差，无法测量汽车轴的称量误差。1.2动态汽车衡的分类根据 GB/T212962007 动态公路车辆自动衡器国家标准和 OIML R134 国际建议的规定，动态汽车衡主要分为整车称量式和部分称量式 2 大类，具体见表1。表 1动态汽车衡主要分类2动态公路车辆汽车衡检定2.1检定条件正常接通被测衡器的电源，且要大于或等于制造厂家规定的预热时间，并在测试期间保持被测衡器一直处于通电状态。测试应在稳定的环境温度下进行，通常为正常环境温度，除非另有规定。如果 2 个量的最高温度的偏离小于它们容忍值的 1/5，并且这个偏离值小于 5 益，同时变化速率也小于 5 益/h，那么这个量可以说明它们的温度是相对稳定的。2.2整车称量的动态汽车衡检定2.2.1检定设备选择对汽车衡进行全面的测量和校验，需要对它们的外表进行全面审核，并且要求它们具有良好的静态测量能力，以及能够承受较高的测量精度。此外，用来测量汽车衡的标准砝码，也必须满足测量精度的要求，即不超过 1/3。如果一个汽车衡的总重量无法满足 50%的测量精度，那么就需要采取更加精确的测量技术。这种技术的实施方式参考静态电子汽车衡的测量技术。为了确保实验的准确性，需要在经过政府批准的情况下，采购 3 种参考车辆，第一种为三轴/四轴固定式，第二种为五轴/六轴悬挂式，第三种为两轴/三轴的拖拉机。这 3 种车辆都必须满足我们的要求，以便能够满足实际需求。在选择参照车辆时，最好确保测量精度足够高。2.2.2采用动态汽车衡的静态称量模式进行动态校准与测量在进行称量测试之前，确保衡器已经被调节至所需的最高负荷。如果没有调整，确保其处于静止状态。确保在负载物体表面放入适当的砝码，并关闭电源。如果需要应多次尝试，直至确保负载物体表面没有砝码，且无法恢复静力。当所有的砝码都被重新设定时，其就会被重新设定到零。从承载器上取下所有的砝码，将衡器置零，然后取下承载器（平台），若再次切断、再接通电源后能够回零，则承载器的重量即为负向初始置零范围。如果取下承载器，切断再接通电源后不能回零，则可在通电的情况下取下承载器，在衡器的有效部位（如承载器的支架）上加放砝码，直到衡器再次指示为零。然后依次往下取砝码，每次取下砝码后，切断再接通电源，重复操作数次，直至衡器仍能回零为止。此时取下的砝码总量即为负向初始类型结构特点优缺点整车称量式衡器的载荷承载器（秤台）长度大于被称车辆的总长，可同时承载整个车辆，直接称量出行驶中的汽车总重量准确度较高，稳定性较好，造价较高，主要应用于海关、港口和城市环卫垃圾转运，近几年开始大规模应用于高速公路计重收费部分称量式轴重式：轴重式又分为单轴式和轴组式 2 种，其承载器都是 1 个完整台面，一般在台面四角装有 4 支称重传感器，可完成对车辆单轴或轴组载荷的称重，通过累加获得车辆总重量轴组式的承载器可以同时对车辆的轴组进行称量。轴组式动态汽车衡有效增加了动态数据采样时间，其采用的大量程的称重传感器、较宽和刚度增强的称重台面使其能够有效抵御车辆不规范通行产生的各种干扰，保证其较高的称重准确度和稳定性分离台面式：其载荷承载器不是 1 个完整的整体，而是由 2 个完全一样的、相互平行或者前后交错的分离台面组成在高速称重时的准确度较高和稳定性较好，目前广泛应用于非现场超载检测59-2023 年 27 期实验报告科技创新与应用Technology Innovation and Application置零范围。初始置零范围是正、负向之和。如承载器不易取下，则只需测试正向初始置零范围即可4。在没有零点跟踪装置的情况下，首先要确保衡量值从零开始，并通过添加一个分度值来计算出其中的误差。而在具有零点跟踪装置的情况下，则可以通过放置 10 d 的砝码在承载器上，来实现从零开始的精确置换，从而计算出其中的误差。为了确保准确性，需要对每个点进行重复测量以确保每次都能够获得 10 个不同的点，并且每次都要确保其重要性。这意味着，需要确保每次都能够获得与最大、最小和最大允许误差相匹配的重要点。为了确保准确性，动态称重检查必须先确保汽车处于安全状态，然后才能进行称重测试。此外，还需要根据汽车的实际状态，确保汽车的各个部件都能够按照规定的步骤进行操作，例如：汽车的前部、后部和两边都能够保持稳定的平衡，而且能够按照规定的步骤进行加减速。对于每一种参与实验的汽车，其动态称重次数均设定 10 次，以确保实验的准确性。实验中的汽车的行驶速度必须符合衡器标记的限制，并且不能超过 Vmax、Vmin以及加减档的限制。在进行汽车衡的动态测试时，会发现测量的结果与车身的平均重量有一定的偏差，但这并不会增加车身的轴承负担。3计量性能试验3.1计量置零范围在空载状态下，将称重装置归零，将测试砝码放置在载体上并切断电源，然后打开。重复多次操作，直到砝码放置且电源无法归零时称重被切断。可以归零的权重总量在正初始零范围内。从承载器上取下所有重量，将装载器归零，然后移除承载器（平台），如果再次切割，然后接通电源可以归零，则承载器的重量为负初始零范围。依次取下重量，每次取下重量后切断电源，然后连接电源，重复操作几次，直到称重仪仍能归零。在这一点上，去除的总重量是负的初始零范围。初始零点范围是正方向和负方向的总和。如果载体不容易移除，则只需要测试正向初始零点范围5。3.2置零准确度通过半自动置零，首先确保秤的值从零开始，并通过添加一个分度值来调整，最终确保精度达到零。通过使用自动置零或零点跟踪技术，可以使得示值从一个固定的位置（例如放在承载器上的 10 d 的砝码）转换到下一个更精确的位点，从而减少在零点附近的测量误差。3.3预热时间为了确保测试仪表能够稳定地运转，在使用电力提供的仪表之前，必须将其关闭，最好是 8 h 以上。之后，将仪表连接上电，启动，在符合生产商要求的预热期限之前，仪表将会运转，但是在运转过程中，仪表将会保持关闭状态，而所有的称重操作（如置零）都将会受到严格的限制6。当示值达到稳定状态之后，应该及时将其设为零，然后用尽可能高的砝码进行负荷测试，计算出负荷之前的误差，进而计算出负荷之后的校准误差。此外，每隔 5、15、30 min，应该进行相应地检验。4现场动态试验4.1控制衡器的选择在使用这种衡器进行测试前，必须了解其性能和精度，才能够准确地测出参考车辆的总重量。此外，其精度需满足特定的标准，即1）如果采用了先进的技术来进行动态测试，那么这种衡器的精度将会达到或超过动态车辆衡的最高标准，其精度可以达到 1/3 以上；2）如果使用的是一台用来进行精准测量的机械秤，那么精度一般都会低于 1/5 的标准。但是，为了保证精度，需要特别小心并且随着周围环境的变化而变化，以便及早发现并纠正由此带来的偏差7。如果被测量的物体符合静态实验的标准，那么其本身也可以用来控制实验。4.2参考车辆的选型和静态称量在进行测试时，必须确保所采用的参考车辆符合相关法规，其种类也必须多样化，以满足需求。为此，必须在 3 种常见的车辆（三轴/四轴固定式、五轴/六轴悬架式、两轴/三轴连续式）之间进行比较，以确保最终的测量精度8-9。在进行测试时，建议采用具有双轴刚度的汽车，并且在测试过程中，要遵循单轴载荷的固有假设，以便保证测试精度。此外，还建议同时采取更多的测试60-实验报告科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 27 期方法。要获取准确的参照物总体重量和轴向负荷，建议先使用控制秤来精确地计算出该物体的实际质量，以便于后续的动态测试。4.3双轴刚性参考车辆静态单轴载荷的确定通过使用控制秤，逐个测量 2 个轴的载荷，并将这2 个轴的载荷相加，然后再重复测量（TMV）。最终，得到其修正平均值，作为两轴刚性参考车辆的轴载荷。4.4动态称量试验为了确保准确性，建议将测试的范围扩大到：淤检查车辆的平衡状态，确保其能够顺利地穿越负荷装置。于检查其是否能够保持平稳地沿着负荷装置的正确方向前进，无论是向前还是向后。盂检查其是否能够保持稳定的加减速状态10。对于具有双轴刚度的参照车辆，需要对其进行 10次的动态测试，而对于特殊类别的车型，需要测试 20次。每次测试的目的是为了计算出其轴载荷的修正平均值，并根据实际质量值来确定最终的测试结果11-12。测试的车速应在衡器标志标明的车速范围，还应包括接近最高车速（Vmax）、接近最低车速（Vmin）和变速（加速或减速）的情况。在进行异常过衡速度试验中，使用双轴刚性参考车辆按照下列 2 种不同速度进行试验，高于最高称量速度（Vmax）10豫的速度；低于最低称量速度（Vmin）10豫的速度。5结束语为了确保电子汽车衡的质量，以及衡器的准确性，必须及时进行检定和试验。此外，必须确保衡器的电源连接正常，且预热时间不少于制造商规定的时限，并在测试过程中保持衡器的连续供电。对于整车称量的动态汽车衡，检定工作包括外观检查、静态称量模式的检验以及动态检验。在称量测试之前，衡器必须被预先加载至最大负荷或最大安全负荷，并且在空载状态下，将衡器完全放回原位。计量性能试验要做好计量置零范围、置零准确度以及预热时间的准确把握。在进行现场动态测试时，应该选择合适的控制仪器，并考虑车辆的类型和静态测量。确定双轴刚性参考，并计算单轴载荷。最后，应该注意对测量次数和速度的控制，以获得满意的测试结果。参考文献院1 马丙辉，毛晓辉，陈洁，等.动态汽车衡及其检定中的思考J.衡器，2019，48（5）：17-21.2 尚贤平，陈洁，李娜，等.动态公路车辆自动衡器检定周期动态性能的差异性研究J.衡器，2020，49（3）：17-21.3 索恩禹.电子汽车衡检定分析与对策研究J.毕节学院学报，2020，38（3）：87-90.4 朱灏.电子汽车衡检定、使用中常见问题及其解决方法探讨J.探索科学，2019（1）：54，57.5 陆浩，孙鹏飞，赵娟.电子汽车衡检定及常见问题解决方法J.上海计量测试，2020，47（3）：52-54.6 杨积陶.动态汽车衡的检定与影响因素研究J.黑龙江科学，2019，10（10）：70-71.7 马丙辉，余善成，秦树伟，等.动态汽车衡及其检定中的思考J.衡器，2019，48（5）：17-21.8 OHASHI H，MIKI C，YANADORI N，et al.Structural perfor原mance study by truck loading on a full-scale test specimen oforthotropic steel deck with thickened deck plate and large sizetrough ribsJ.Doboku Gakkai Ronbunshu，2000（647）：295-303.9 JADOON K Z，LAMBOT S，SCHARNAGL B，et al.Quan原tifying 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