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便攜式汽車衡的結(jié)構(gòu)原理與技術(shù)參數(shù)

點擊次數(shù):3049次 更新時間:2011-08-08

便攜式汽車衡的結(jié)構(gòu)原理與技術(shù)參數(shù)

    伴隨超限運輸而來的嚴重安全隱患也讓有關(guān)執(zhí)法部門頭痛。超限運輸?shù)臋z測和相關(guān)執(zhí)法也因為許多客觀條件的不滿足而難以真正實施。要解決這個棘手的問題,需要從多方面出發(fā)。從運輸者的經(jīng)濟利益出發(fā),改變現(xiàn)行按照車輛類型收費的方式,按照實際承載的重量收費,多拉貨多交費,超限運輸加倍收費,這樣不但合理,也能從市場經(jīng)濟的原則對安全規(guī)范運輸起到一定的引導(dǎo)作用。


  由現(xiàn)行收費系統(tǒng)向計重收費系統(tǒng)轉(zhuǎn)換,從系統(tǒng)完成的功能、功能的實現(xiàn)上,現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)*可以實現(xiàn),并在很多公路系統(tǒng)中得到很好的應(yīng)用。
系統(tǒng)設(shè)計原理
 一、 計重收費系統(tǒng)其工作原理為,車輛分離器把待測車輛通過稱重臺時按實際情況分離成每一個單車,軸重儀在動態(tài)或靜態(tài)中稱量該車每一個單軸軸重,并累計其軸組重,得到該車輛的總重量。輪軸識別系統(tǒng)判斷車輛的輪軸類型和車輛類型的同時,得到預(yù)先設(shè)置的該類型車輛的車載超限限值,比較總重量和超限限值,核定該車是否超限及超限重量。依據(jù)總重量和超限重量,按照相關(guān)規(guī)定計算車輛應(yīng)收過站費用數(shù)量,工作人員憑此收費。
 1 .稱重儀——軸重衡設(shè)計原理
  稱重儀——軸重衡是通過稱量單軸重量并累計整車軸組重量的車輛稱重設(shè)備。計量的主要原理是稱重臺同稱重傳感器相連,稱重傳感器由彈性體、電阻應(yīng)變片、引線及外殼等部分組成。當(dāng)車輛通過稱重臺時,彈性體承載重力并有一與重力成正比的形變,電阻應(yīng)變片粘貼在彈性體上,與彈性體有相同的形變,由此產(chǎn)生電阻變量?R,在供橋電路作用下,橋路的輸出端產(chǎn)生與重力成正比的電壓。根據(jù)電壓的變化和換算關(guān)系,可以知道承載重力的大小,從而完成計量任務(wù)。
       2.稱重臺
  稱重臺由型鋼和鋼板焊接而成,具有足夠的強度、鋼度和良好的穩(wěn)定性。底座的作用是支撐稱重傳感器,有基礎(chǔ)預(yù)埋板。預(yù)埋板預(yù)埋在水泥基礎(chǔ)之上,作為底座支撐。
  稱重臺具有自復(fù)位功能,當(dāng)稱重臺受水平外力的作用發(fā)生微小擺動時,由于重力的作用會使其很快恢復(fù)到原來的位置。當(dāng)稱重臺受到過大水平的沖擊力而擺動幅度較大時,縱、橫向限位裝置會限制其擺動幅度,確保穩(wěn)定與安全。當(dāng)外力消失時,稱重臺仍會自動恢復(fù)。
  3.傳感器系統(tǒng)
 傳感器系統(tǒng)由一組稱重傳感器和接線盒組成。
  4.傳感器
  稱重傳感器采用應(yīng)變式電阻傳感器,傳感器是稱重儀中的關(guān)鍵部件。稱重設(shè)備安裝于室外,傳感器暴露在自然環(huán)境之中,一般工作條件均很惡劣,如溫度年變化量zui高可達60℃,有時多雨潮濕,所以要求傳感器具有溫度范圍寬、密封防潮、過載能力強、長期穩(wěn)定可靠等特點。根據(jù)稱重臺面尺寸和zui大稱量,選擇一個或多個傳感器。
  5. A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
  由A/D數(shù)據(jù)采集卡和微型處理器CPU系統(tǒng)組成。汽車通過或停留于稱重臺時,汽車的重力傳遞給傳感器,傳感器把此力值轉(zhuǎn)變成與之成正比的電壓信號,各個傳感器的信號通過接線盒后送給A/D數(shù)據(jù)采集卡,A/D數(shù)據(jù)采集卡把此信號轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的數(shù)字信號并通過通信接口送收費控制中心處理。A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計重收費系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。
  A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一套高速度、高分辨率、高靈敏度的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng),同時它與常規(guī)的A/D系統(tǒng)相比又多了供橋電源系統(tǒng)。信號傳輸通道與計算機分離,信號通過電纜線傳輸。A/D轉(zhuǎn)換器選用逐次比較型高速轉(zhuǎn)換器,其輸出為65536碼,A/D轉(zhuǎn)換器啟動及定時由計算機完成,轉(zhuǎn)換速度zui高可達10000次/秒,A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用密閉結(jié)構(gòu)式機殼,可以長期開機運行。
 6. 車輛分離器
  車輛分離器是為實現(xiàn)車輛的自動分離而設(shè)計的,在計重收費系統(tǒng)中,它保證了車輛檢測數(shù)據(jù)同車輛的一一對應(yīng)關(guān)系的實現(xiàn),是本系統(tǒng)zui基本的功能要求之一。工作的原理是采用紅外線車輛分離方式,一對紅外光柵收發(fā)裝置直線發(fā)射和接受紅外光柵,在無物體遮擋在收發(fā)點連線中時,紅外接收裝置準確接收到信號,反之信號被阻隔。在收費車道中,當(dāng)有車輛經(jīng)過車輛分離器時,紅外光柵全部(車廂)或部分(拖掛車車廂之間的連接體)被阻隔,光柵被阻隔之始就是一輛被檢測的車輛開始檢測的起始時間,光柵重新*無阻隔地收發(fā)之時就是被檢測車輛結(jié)束該次檢測的終止時間??紤]到兩輛車同時停在稱重臺面的情況,即當(dāng)出現(xiàn)前一個車未下秤體或剛下稱臺,后一輛車尾隨其后時,系統(tǒng)利用紅外線檢測器結(jié)合傳感器采集秤臺的波形進行分析,可以有效地將兩個車輛數(shù)據(jù)進行分離。
  7.輪胎識別器
  我們采用多組行程開關(guān)對車輛的輪胎寬度和輪胎個數(shù)進行識別,當(dāng)滿足“傳感器間隙<zui小輪胎間隙”時,系統(tǒng)便能有效地測量出汽車的輪寬以及輪胎間隙。其中,zui小輪胎間隙根據(jù)車輛統(tǒng)計而來。
  8. 中央控制器
  采用單臺面的軸計量方式,在有效的秤臺寬度內(nèi)如何得到更高的精度是我們一直在努力的方向。當(dāng)車輛勻速通過稱重臺時,在真正有效測量時間內(nèi)采樣的速率決定了系統(tǒng)計量的精度。同時內(nèi)存的大小,單片機的速度也是決定計量精度的要素。根據(jù)我們的現(xiàn)場經(jīng)驗以及采數(shù)精度的要求,選用工業(yè)控制方式,采用高速采集卡對A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進行采集,能保證20000/秒的采樣速率,在理論上可以達到誤差小于千分之一的計量精度。
 9. 模擬判別和數(shù)據(jù)處理
  數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、設(shè)備自檢、數(shù)據(jù)處理、速度計算、顯示、打印、存盤等任務(wù)的完成依賴計重收費系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元,該單元為中央控制系統(tǒng)的軟件部分,判別方式采用全模擬判別。汽車重量靜態(tài)稱重軟件的目的是完成靜態(tài)標定及汽車的靜態(tài)稱重等工作,靜態(tài)稱重軟件包括數(shù)據(jù)采集、濾波、均值、顯示等。動態(tài)稱重軟件是把靜態(tài)重量加以速度補償處理,得到車輛和載重的實際應(yīng)得的稱量重量。
  該部分是整個系統(tǒng)的核心部件,完成數(shù)據(jù)的采集、計算和上傳功能??刂破鹘Y(jié)構(gòu)上采用機箱結(jié)構(gòu),便于維護和操作;電氣上采用了ECB總線結(jié)構(gòu)的多CPU處理器體系結(jié)構(gòu),并行處理各種信息,大大提高了系統(tǒng)的可靠性和效率。
 11.軸重衡
  軸重衡含有稱重臺和稱重傳感器。稱重臺面為鋼板,還應(yīng)該增加防滑裝置。稱重傳感器主要用于檢測車輛重量,實現(xiàn)對通過軸重衡的車輛的數(shù)據(jù)檢測,完成車輛軸重、總重的測量,同時提供輪軸識別信息。
12. 車輛分離器
主要用作車輛檢測,完成車輛的行駛速度、車型、軸距等數(shù)據(jù)的測量,同時也提供車輛開始和結(jié)束信息。車輛分離的實現(xiàn)目前有幾種方式:地感方式、紅外線方式、紅外光幕方式,可以是單一方式,也可以是綜合多種方式來實現(xiàn)。目前比較可靠的是采用紅外光幕,不過其費用也相對較高。
  *輪軸識別器
  二、
便攜式汽車衡 系統(tǒng)布置
  系統(tǒng)采用前置式或后置式檢測方式,即在收費前(后)進行檢測,根據(jù)我們車輛技術(shù)規(guī)范,貨車的長度應(yīng)不大于l8米,因而為保證在車輛到達收費亭前完成檢測,應(yīng)適當(dāng)延長收費島的長度,同時考慮便于規(guī)范駕駛?cè)藛T通過軸重儀時的車輛控制,建議收費島前端到收費亭中心線的距離為30米,主要原因如下。
  車輛駛?cè)胧召M車道時,剛完成一系列的拐彎、加減速等動作,車輛不處于平穩(wěn)狀態(tài),較易增加誤差因素,因而建議傳感器安裝在進入收費車道5米的距離處。傳感器距離收費亭中心線的距離應(yīng)不小于l8米。每個車道使用一套稱重系統(tǒng),采取并排放置的方式,在稱重板后面裝有紅外線收發(fā)裝置,稱重處理器機箱裝在收費島上。數(shù)據(jù)采集和中央控制系統(tǒng)安裝在收費島上,在收費亭內(nèi)。
  三、
便攜式汽車衡產(chǎn)品發(fā)展方向
  目前,動態(tài)軸重衡可以達到靜態(tài)Ⅲ級、動態(tài)Ⅱ級的標準,基本滿足公路收費系統(tǒng)的要求,但是,產(chǎn)品的安裝不方便;輪軸識別器作為分離系統(tǒng),需要另外安裝,維護很不方便。從安裝、使用和維護上來看,未來的產(chǎn)品在保證稱量精度和稱量一致性的前提下,一是要向一體化方向發(fā)展,衡器和輪軸識別器一體化;軸重衡也要力求超薄和防水,產(chǎn)品安裝簡易,額外費用少,能適宜多種路橋類型。

 

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