整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅合理布局方式的探討

本文通過(guò)目前行業(yè)內(nèi)流行的整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅的不同布局的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析，提出了一種較理想的整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅的合理布局方式。該布局方式配合分塊算法的思想，能夠有效實(shí)現(xiàn)多車(chē)連續(xù)過(guò)車(chē)情況下的整車(chē)稱(chēng)量，保證了稱(chēng)量的準(zhǔn)確度。
1.引言
動(dòng)態(tài)公路車(chē)輛自動(dòng)衡器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)態(tài)地磅）廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)高速公路計(jì)重收費(fèi)和超限超載、檢測(cè)站治理超載。該類(lèi)自動(dòng)衡器按稱(chēng)量方式分為整車(chē)稱(chēng)量和部分稱(chēng)量?jī)纱箢?lèi)，也就是我們常說(shuō)的整車(chē)式和軸（軸組）重式。
一方面由于軸重式和輪重式地磅的稱(chēng)重平臺(tái)較短，這使得車(chē)輛容易采取加速或減速的方式轉(zhuǎn)移車(chē)輛重心，從而導(dǎo)致稱(chēng)重精度大大降低，另外一方面由于傳統(tǒng)的靜態(tài)大稱(chēng)的車(chē)輛通行效率較低，因而整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅浮出水面，其外形結(jié)構(gòu)如圖 1。自 2013 年初，四川省開(kāi)始在高速公路計(jì)重收費(fèi)中應(yīng)用整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅。從使用情況看，整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅運(yùn)行狀況良好，計(jì)量精度得到了提高，計(jì)重爭(zhēng)議大幅減少。

整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅通常由四節(jié)或四節(jié)以上分秤臺(tái)組成，總長(zhǎng)度 20m 左右，通常其整車(chē)總重量的準(zhǔn)確度等級(jí)是 1 級(jí)，且受到國(guó)標(biāo)分度值和分度數(shù)的限制，其最大秤量為 100t，而目前市場(chǎng)上的需求一般在150t 左右，相關(guān)廠(chǎng)家為了滿(mǎn)足市場(chǎng)和國(guó)標(biāo)的要求，通常會(huì)推出準(zhǔn)確度等級(jí) 2 級(jí)，最大秤量 150t 的整車(chē)式動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡
為了實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的整車(chē)稱(chēng)量，整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅的長(zhǎng)度通常超過(guò) 15m，這就導(dǎo)致車(chē)輛自由通過(guò)時(shí)可能會(huì)有兩輛或者三輛車(chē)同時(shí)在秤上的情況，此時(shí)由于整車(chē)上的重量是多個(gè)車(chē)輛重量的加和，因此如何確定每輛車(chē)的重量是一個(gè)較難解決的問(wèn)題。
一部分廠(chǎng)家采用 “一車(chē)一桿 ”的模式進(jìn)行稱(chēng)量，當(dāng)?shù)谝惠v車(chē)完全駛上秤臺(tái)后，秤臺(tái)前的欄桿機(jī)隨即落下，阻止下一輛車(chē)駛上秤臺(tái)。待第一輛車(chē)完全駛離秤臺(tái)后，欄桿機(jī)抬起，允許下一輛車(chē)進(jìn)入秤臺(tái)。
一部分廠(chǎng)家的整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅支持 “連續(xù)過(guò)車(chē) ”模式，即無(wú)需阻止后續(xù)車(chē)輛駛上秤臺(tái)，秤臺(tái)上同時(shí)有兩輛甚至三輛車(chē)時(shí)仍然能夠?qū)γ枯v車(chē)進(jìn)行稱(chēng)重。
相對(duì)來(lái)講，“一車(chē)一桿 ”模式整車(chē)重量精度較高，而 “連續(xù)過(guò)車(chē) ”模式過(guò)車(chē)效率較高，四川省高速公路全部使用 “連續(xù)過(guò)車(chē)”模式的整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅。
2. 不同類(lèi)型的整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅布局（見(jiàn)圖 2）

無(wú)論采用 “一車(chē)一桿 ”模式還是 “連續(xù)過(guò)車(chē) ”模式，采用整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅稱(chēng)量車(chē)輛重量仍然需要獲取車(chē)輛的軸數(shù)，不同廠(chǎng)家獲取車(chē)輛軸數(shù)的方式不同，有些廠(chǎng)家采用觸發(fā)器形式，有些廠(chǎng)家采取軸重秤形式。下面就對(duì)三種不同的秤臺(tái)形式進(jìn)行一定的分析。
圖 2 是 A 型整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅布局，采用兩個(gè)車(chē)輛分離設(shè)備以及上秤和下秤兩個(gè)觸發(fā)器用于車(chē)輛的分離以及車(chē)輛軸數(shù)的計(jì)算。其中上秤端的車(chē)輛分離器能夠有效的判斷車(chē)輛是否駛上秤臺(tái)，下秤端的車(chē)輛分離器能夠有效判斷車(chē)輛是否駛離秤臺(tái)，上下秤觸發(fā)能夠準(zhǔn)確的計(jì)算車(chē)輛的軸數(shù)，可完美用于“一車(chē)一桿”模式；但由于沒(méi)有軸或軸組稱(chēng)量的能力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多個(gè)車(chē)輛的連續(xù)稱(chēng)量，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)“連續(xù)過(guò)車(chē)”模式。

圖 3 是 B 型整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅布局，該廠(chǎng)家采用單個(gè)車(chē)輛分離設(shè)備以及上秤和下秤兩個(gè)觸發(fā)器用于車(chē)輛的分離以及車(chē)輛軸數(shù)的計(jì)算。從形式上看，缺少一個(gè)車(chē)輛分離器，無(wú)法通過(guò)車(chē)輛分離器判斷車(chē)輛是否駛離秤臺(tái)，但通過(guò)上秤端車(chē)輛分離器和上秤端觸發(fā)器的配合，可以在車(chē)輛駛上秤臺(tái)的過(guò)程中計(jì)算車(chē)輛的軸數(shù)，通過(guò)下秤觸發(fā)器計(jì)算車(chē)輛駛離秤臺(tái)的軸數(shù)，即可判斷車(chē)輛是否駛離秤臺(tái)，因此該秤臺(tái)也可用于 “一車(chē)一桿 ”模式；同 A 型一樣，由于沒(méi)有軸或軸組稱(chēng)量的能力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多個(gè)車(chē)輛的連續(xù)稱(chēng)量，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)“連續(xù)過(guò)車(chē)”模式（見(jiàn)圖 4）。

圖 4 是 C 型整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅布局，采用單個(gè)車(chē)輛分離設(shè)備，上秤端布置了一套軸重秤（軸組重稱(chēng)），下秤端采用下秤觸發(fā)器。從形式上看，但通過(guò)上秤端車(chē)輛分離器和上秤端軸重秤的配合，可以在車(chē)輛駛上秤臺(tái)的過(guò)程中計(jì)算車(chē)輛的軸數(shù)，通過(guò)下秤觸發(fā)器計(jì)算車(chē)輛駛離秤臺(tái)的軸數(shù)，即可判斷車(chē)輛是否駛離秤臺(tái)，因此該秤臺(tái)也可用于“一車(chē)一桿”模式；不同于 A、B型，C 型整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅由于具有軸或軸組稱(chēng)量的能力，可通過(guò)軸或軸組稱(chēng)量的方式實(shí)現(xiàn)“連續(xù)過(guò)車(chē)”模式。
通過(guò)以上三種布局形式我們可以發(fā)現(xiàn)，三種整車(chē)式地磅均可實(shí)現(xiàn) “一車(chē)一桿 ”模式，但僅有 C 型布局形式能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)過(guò)車(chē)”模式。對(duì)于 C 型類(lèi)似的布局形式，能夠在車(chē)輛連續(xù)通過(guò)時(shí)通過(guò)軸或軸組稱(chēng)量的方式實(shí)現(xiàn) “連續(xù)過(guò)車(chē) ”模式，但僅僅依靠硬件是不夠的，因?yàn)槭召M(fèi)站的應(yīng)用環(huán)境中，“連續(xù)過(guò)車(chē)”模式的應(yīng)用必然伴隨著車(chē)輛不間斷的連續(xù)過(guò)車(chē)，若不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)過(guò)車(chē)時(shí)每輛車(chē)的車(chē)輛整車(chē)稱(chēng)量，必然導(dǎo)致車(chē)輛的稱(chēng)量由軸或軸組重加和從而獲取車(chē)輛總重，大大降低了稱(chēng)重的準(zhǔn)確度。
3.理想的整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅稱(chēng)量方法和布局
比對(duì)上面三種布局形式，A、B、C 型各有優(yōu)缺點(diǎn)，我們可以發(fā)現(xiàn)，“一車(chē)一桿 ” 模式可以較好的保證車(chē)輛的整車(chē)稱(chēng)量，而“連續(xù)過(guò)車(chē) ”模式由于車(chē)輛的連續(xù)通過(guò) ，無(wú)法保證車(chē)輛的整車(chē)稱(chēng)量，即無(wú)法保證精度。現(xiàn)在就需要一種既能實(shí)現(xiàn)連續(xù)過(guò)車(chē)又能實(shí)現(xiàn)整車(chē)稱(chēng)量的模式來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)工作中的需求。
目前整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅均采用分體結(jié)構(gòu)，通常由四個(gè)或更多個(gè)秤臺(tái)拼接或搭接而成，因此我們不能僅僅看到整個(gè)整車(chē)秤臺(tái)上有幾輛車(chē)，還要看到構(gòu)成整車(chē)的幾個(gè)小秤臺(tái)上有幾輛車(chē)，或者一輛車(chē)在幾個(gè)小秤臺(tái)上。圖 5 是由四節(jié)小秤臺(tái)組成的整車(chē)秤的示意圖，我們可以看到秤上現(xiàn)在有兩輛車(chē)，而且Ⅱ號(hào)車(chē)已經(jīng)有部分已經(jīng)下秤，以整車(chē)上的總重量計(jì)算，很明顯無(wú)法獲得Ⅰ號(hào)車(chē)的重量。

很明顯，我們可以通過(guò) A、B 兩節(jié)秤臺(tái)上的重量確認(rèn) I 號(hào)車(chē)的重量，由此思路擴(kuò)展出來(lái)，當(dāng)Ⅰ號(hào)車(chē)分別在 A、B 兩節(jié)秤臺(tái)，B、C 兩節(jié)秤臺(tái)，C、D 兩節(jié)秤臺(tái)上時(shí)，可以分別利用 AB 段、BC 段和 CD 段上的重量數(shù)據(jù)計(jì)算獲得三次Ⅰ號(hào)車(chē)的重量。由此可知，基于這種秤臺(tái)分塊的算法可以非常有效的實(shí)現(xiàn)多車(chē)在整車(chē)上時(shí)每輛車(chē)重量的計(jì)算。
對(duì)于極少數(shù)情況下，在多車(chē)輛跟車(chē)時(shí)當(dāng)出現(xiàn)不滿(mǎn)足一輛車(chē)單獨(dú)在某個(gè)或某幾個(gè)臺(tái)面上，也就無(wú)法使用秤臺(tái)分塊的算法實(shí)現(xiàn)整車(chē)稱(chēng)量。如果在秤臺(tái)的第一節(jié)的臺(tái)面是一個(gè)軸或軸組稱(chēng)量的秤臺(tái)，那么仍然能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)輛的動(dòng)態(tài)稱(chēng)量，但其稱(chēng)量的準(zhǔn)確度及其取決于軸或軸組稱(chēng)量的精度。因此為保證多數(shù)情況下的“連續(xù)過(guò)車(chē)”，整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅的第一節(jié)秤臺(tái)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)軸重秤或一個(gè)軸組秤，但由于目前軸組秤的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軸重秤，因此當(dāng)實(shí)現(xiàn)了上述的分塊稱(chēng)量算法后，選擇軸組秤作為整車(chē)的第一節(jié)秤臺(tái)是一種最優(yōu)方案，其布局如圖 6 所示.

圖 6 是理想的整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅布局，采用單個(gè)車(chē)輛分離設(shè)備，上秤端布置了一套軸組秤，下秤端采用下秤觸發(fā)器.從形式上看，但通過(guò)上秤端車(chē)輛分離器和上秤端軸重秤的配合，可以在車(chē)輛駛上秤臺(tái)的過(guò)程中計(jì)算車(chē)輛的軸數(shù)，通過(guò)下秤觸發(fā)器計(jì)算車(chē)輛駛離秤臺(tái)的軸數(shù)，即可判斷車(chē)輛是否駛離秤臺(tái)，因此該秤臺(tái)也可用于“一車(chē)一桿”模式；整車(chē)汽車(chē)衡通過(guò)適當(dāng)?shù)拇罱踊蚱唇右约吧鲜稣?chē)分塊算法輔以軸組秤稱(chēng)量精度的保證就能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的“連續(xù)過(guò)車(chē)”。
4.結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)幾個(gè)種整車(chē)式地磅布局方式的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，目前車(chē)輛的整車(chē)動(dòng)態(tài)稱(chēng)量是一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題，“一車(chē)一桿” 模式可以說(shuō)是目前大部分整車(chē)地磅廠(chǎng)家 “連續(xù)過(guò)車(chē)”模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)整車(chē)稱(chēng)量精度的一種無(wú)奈之舉。而解決“連續(xù)過(guò)車(chē)”精度的問(wèn)題既需要通過(guò)汽車(chē)衡的布局來(lái)解決，又需要通過(guò)整車(chē)分塊的算法思維為其實(shí)現(xiàn)提供可能性，基于對(duì)各種布局方式的分析，希望能夠?qū)φ?chē)式動(dòng)態(tài)地磅的性能提升提供幫助。

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