[发明专利]动态称重系统

说明书

技术领域

本发明涉及动态称重技术领域，具体涉及一种动态称重系统。

背景技术

动态称重技术的应用已经十分广泛，目前，全国范围内的动态称重车道已经超过2万条。动态称重技术有低速称重和高速称重之分。低速称重目前的应用较为广泛，技术较为成熟，称重精度也较高，是国内主流的动态称重方法，目前国内绝大部分计重收费站点采用的是低速称重设备及技术。低速称重中多采用单称台、联体称、整车称等内嵌传感器的称体作为称重设备。此类设备是多个独立的称重传感器嵌入到一块(或多块)称体结构(多为钢结构)中，称重台面的面积一般远大于轮胎的接地面积，车辆的一个轴或多个轴甚至整辆车都可以完全行驶在称重台面上，因此低速称重设备多为轴重称或者整车称。车辆行驶时通过称体结构对传感器产生压力，从而可以采集到相关信号并计算车辆重量。如图1所示，为传统低速称台采集到的一辆两轴车的波形信号，由于低速设备的称重区域一般远大于轮胎的接地面积，故对各路传感器进行加和计算后，波形上会形成一条近似反映重量信息的曲线，如图1中红色线条所示。其中，红色曲线的ab段表示车轴正在驶入称台，bc段表示车轴完全进入称台，cd段表示车轴正在驶离称台。目前，多采用bc段的信息进行车辆的重量计算。

低速称重设备一般是将多个独立的传感器嵌入到称台结构当中从而组合成为一个较宽的称重台面，允许车辆整个轴甚至整辆车能够完全行驶在称重台面的称重区域。但是，这种结构具有一个固有的很难避免的缺陷，那就是当车辆速度较快时(大于15km/h)，这种嵌入式的结构和较宽的称重台面，将导致传感器出现较大震动，相关波形如图2所示。结合上文描述，在高速情况下，若仍然采用传统的bc段计算重量的方法，将严重影响称重结果，导致称重不准。

高速称重设备主要应用在高速公路、国省道等自由流通行的道路断面上。其采用的传感器与低速设备不同，多为一体式的称重传感器，即：称体本身即为称重传感器。此类设备尺寸较小，多呈条状，一般其称重区域要远远小于车辆轮胎的接地面积，因此高速称重设备多为不完全称重设备。目前应用较为广泛的高速称重条状传感器有窄条、石英、压电膜等。如图3所示为条状传感器采集到的一辆两轴车的波形信号。由于高速设备的称重区域一般远小于轮胎的接地面积，故采集到的此类设备的波形一般较为陡峭，且有一个明显的波峰。图中，e点为车辆的上称点，f点为车辆的下称点。目前，多采用ef段波形的积分与车辆的速度的乘积来计算此段波形所反映的重量信息。

如图4所示，高速称重设备一般采用多根条状传感器联合布局的方式，由于条状传感器的称重区域面积要远小于轮胎的接地面积，故可以精确得到轮胎触发前后传感器的时刻t₁和t₂，其中，传感器1的触发时刻t₁＝(T₁+T₂)/2，T₁代表传感器1的上称时刻，T₂代表传感器1的下称时刻，t₂的计算与之类似。有了t₁与t₂再结合传感器之间的固定距离L，很容易计算出车辆的精确速度v，v＝L/(t₂-t₁)。

而对于高速称重设备而言，其相比于低速称重设备体积很小，且为一体式的设计，无嵌入式安装结构，故即使车辆在高速(大于80km/h)行驶状态下，传感器的震动依然很小，可以忽略不计。

高速称重设备在减少尺寸以适应高速自由流应用要求的前提下，也牺牲了一部分称重精度。在车辆速度较低时(小于20km/h)，低速称重设备的精度要远远优于高速称重设备，但是如前文所述，在车辆速度较高时，低速称重设备却不能准确地对车辆进行称重。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种动态称重系统，不仅能够准确地计算出车辆在各种行驶速度下的重量，还能够提高传统低速称重设备在车辆速度较高的情况下称重的准确度。

为此目的，本发明提出一种动态称重系统，包括：

称重模块和重量计算模块；其中，