車(chē)輛動(dòng)態(tài)稱(chēng)重可對(duì)行駛中的車(chē)輛進(jìn)行稱(chēng)重、限重、預(yù)分類(lèi)、 收費(fèi)以及交通信息統(tǒng)計(jì)等。成都市計(jì)量監(jiān)督檢定測(cè)試院開(kāi)展動(dòng)態(tài) 公路地磅計(jì)量檢定工作巳有六年，目前四川地區(qū)動(dòng)態(tài)公路地磅主要采用秤臺(tái)式、彎板式、石英晶體式。下面對(duì)這幾種形式的 動(dòng)態(tài)公路地磅在實(shí)際工作中的使用情況進(jìn)行分析。

秤臺(tái)式地磅

一.工作原理

秤臺(tái)式動(dòng)態(tài)地磅的稱(chēng)臺(tái)臺(tái)面（承載面為鋼板焊接的箱體）四 個(gè)角與基礎(chǔ)之間用四只應(yīng)變式力傳感器連接，車(chē)軸重量與稱(chēng)臺(tái)重 量的總和等于4只傳感器受力總和。

每一軸通過(guò)時(shí)車(chē)軸負(fù)荷施加在臺(tái)面上，引起傳感器的應(yīng)變片 電阻發(fā)生改變，儀表連續(xù)記錄惠斯頓電橋的輸出電壓，經(jīng)濾波后 的波形峰值為軸重，再對(duì)軸重累加得到整車(chē)重量（GVW)。

重復(fù)性，準(zhǔn)繼等要素取決于麵傳紙臺(tái)麗嘯跑 構(gòu)的醚、雜注（如限錄置）

二.優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：稱(chēng)臺(tái)安裝自行開(kāi)挖基坑并用鋼筋水泥澆灌基礎(chǔ)，稱(chēng)重 臺(tái)面由自己的基礎(chǔ)支撐，計(jì)量受路面輕度破裂影響不大，生產(chǎn)廠 家多、技術(shù)較成熟。

缺點(diǎn)：開(kāi)挖量大，后期維護(hù)工作量大，由于坪臺(tái)與路面間 有縫隙，秤臺(tái)下面有排水溝、集水井，需要定期清理積水、沙石 等；秤臺(tái)、傳感器部分均需定期維護(hù)保養(yǎng)及校正。由于基本稱(chēng)重 原理是靜態(tài)式，在高速段計(jì)量不穩(wěn)定，基本只適于5k m/h左右速 度范圍。

三.實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

以3軸車(chē)為例，見(jiàn)表1。（約定真值：22180kg )

由表1可以看出，坪臺(tái)式地磅重復(fù)性稍差，高速偏低，高 速（10km/h以上）各速度段重復(fù)性較差。

彎板式地磅

一、工作原理

大彎板由德國(guó)首先發(fā)明、應(yīng)用，采用銅板作為彈性體，巧 板長(zhǎng)度方向有兩道槽，槽中貼應(yīng)變片。彎板由框架支撐，車(chē)輪碾 壓時(shí)彎板受力向下彎曲變形（這也是彎板Bending Plate名稱(chēng)的由 來(lái)）導(dǎo)致應(yīng)變片電阻發(fā)生改變，儀表采集惠斯頓電橋輸出電壓的 變化從而推測(cè)車(chē)輪重量。

與稱(chēng)臺(tái)相似，大彎板因?yàn)槌休d面有效寬度大于車(chē)輪觸地長(zhǎng) 度，在車(chē)輪經(jīng)過(guò)的整個(gè)過(guò)程中某些時(shí)段承載了全部的車(chē)輪負(fù)荷， 輸出波形的峰值代表了車(chē)輪負(fù)荷（輪重），因此儀表、軟件及信 號(hào)處理流程與稱(chēng)臺(tái)相似。

小彎板寬度較窄（約230mm左右），有一道貼應(yīng)變片的槽， 因?yàn)槌休d面寬度小于車(chē)輪觸地長(zhǎng)度，與石英一樣屬于帶式傳感 器，數(shù)學(xué)模型為波形面積(積分)與速度乘積。

大彎板和稱(chēng)臺(tái)一樣屬于板式傳感器（全部輪載方式，即車(chē)輪經(jīng)過(guò)時(shí)某些時(shí)刻全部車(chē)輪負(fù)荷會(huì)施加在傳感器的承載面，信號(hào)為 平頂波形，其頂部的幅值即為車(chē)輪負(fù)荷/軸重）；小彎板與石英同 屬帶式傳感器（部份輪載方式，即任何時(shí)刻車(chē)輪負(fù)荷都由傳感器 和路面共同承擔(dān)，其數(shù)學(xué)模式是重量=波形面積與速度的乘積。

二、優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)挖量和維護(hù)量比稱(chēng)臺(tái)小。

缺點(diǎn)：對(duì)傳感器周?chē)访媲闆r要求高，如路面破損則誤差 大。彎板在使用中由于彎板本體與框架、與基礎(chǔ)之間縫隙需要定 期清理，尤其是建材、礦產(chǎn)、鮮活牲畜運(yùn)輸較為密集的收費(fèi)站， 泥沙、水泥、礦渣和動(dòng)物糞便的清理工作量非常大；彎板密封 防水材料的定期修補(bǔ)，彎板內(nèi)部有線(xiàn)路和器件，必須進(jìn)行密封處 理，所采用的材料多為硫化橡膠；因?yàn)檐?chē)輛反復(fù)碾壓、沖擊、以 及曰曬、浸泡導(dǎo)致材料老化和破損，需要定期重新涂覆和修補(bǔ)； 彎板是依靠彈簧銅板的變形實(shí)現(xiàn)測(cè)量，影響彎板式動(dòng)態(tài)衡使用的 主要問(wèn)題是壽命問(wèn)題：預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的疲勞和老化，以及橡膠、接 縫處損壞，總體壽命受鋼板疲勞壽命次數(shù)的限制，進(jìn)口彎板壽命 約為4000萬(wàn)軸次，國(guó)產(chǎn)約為2000萬(wàn)軸次。另外彎板還存在使用過(guò) 程由于（鋼板）材料的老化變軟（即銅板彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)下降） 稱(chēng)量值偏移的問(wèn)題，需經(jīng)常矯正。

三-實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（小彎板）

以3軸車(chē)為例，見(jiàn)表2。（約定真值：22180kg)

由表2可以看出，彎板式地磅重復(fù)性一般，高速略輕，在 高速(10km/h以上)各速度段重復(fù)性較稱(chēng)臺(tái)好。

石英式地磅

一、工作原理

石英稱(chēng)重傳感器采用壓電原理，即受力（車(chē)輪負(fù)荷）時(shí)產(chǎn)生 與負(fù)荷成正比的電荷，經(jīng)電荷放大器轉(zhuǎn)換為電壓，車(chē)輪碾壓得到 的波形進(jìn)行積分（面積）再乘以速度就得到重量。

石英傳感器基于壓電原理，測(cè)量過(guò)程不依賴(lài)形變，并且石英 洛氏硬度達(dá)7.5,整體為剛性結(jié)構(gòu)，因此不存在老化和漂移（即不 會(huì)隨時(shí)間變化），長(zhǎng)期穩(wěn)定性較好，同時(shí)響應(yīng)快，適用速度范圍 寬，避免了電阻應(yīng)變方式傳感器由于響應(yīng)延遲導(dǎo)致的速度越高幅 值越小的通病。

進(jìn)口石英晶體式傳感器準(zhǔn)確可靠，良好使用環(huán)境下穩(wěn)定性和 可靠性強(qiáng)于彎板式。

二、優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)挖工程量小，使用方維護(hù)方便，重復(fù)性較好，在高 速度Si十量穩(wěn)定性高。

缺點(diǎn)：其設(shè)計(jì)理念是傳感器成為路面的一部分、與路面形成 一個(gè)平齊的整體，對(duì)傳感器預(yù)埋路面要求較高，如傳感器周?chē)?/span> 面出現(xiàn)破損、高低不平或沉降等情況，會(huì)導(dǎo)致誤差。如果出現(xiàn)路 面破損須及時(shí)修補(bǔ)。

原裝進(jìn)口石英傳感器可靠性好、壽命長(zhǎng)、幾乎不受溫度影 響，并且沿傳感器方向靈敏度一致性好（車(chē)輪碾壓不同位置稱(chēng)量 值相同）。

目前國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了仿制的石英傳感器，但關(guān)鍵技術(shù)未能掌 握，主要表現(xiàn)為：1、故障率（失效率）高，埋設(shè)后頻繁失效、 更換，甚至某些站點(diǎn)車(chē)道半年內(nèi)更換五六次；2、溫度漂移嚴(yán) 重，同一個(gè)車(chē)道、一天不同時(shí)段（正午、日落）可以出現(xiàn)高達(dá) 20-30%的偏差；3、傳感器端頭為無(wú)效死區(qū)、且靈敏度一致性 差，車(chē)輛靠左、靠右、中間行駛重量可能相差百分之十幾。從實(shí) 際使用情況來(lái)看，國(guó)產(chǎn)石英目前尚不成熟，不具備實(shí)用性。

三.實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

以3軸車(chē)為例，見(jiàn)表3。（約定真值：22180kg)

由表3可看出，石英式地磅重復(fù)性、穩(wěn)定性較好，尤其是 高速段穩(wěn)定性較好，速度對(duì)稱(chēng)重基本無(wú)影響。因?yàn)槭鞲衅魇?/span> 完全剛性結(jié)構(gòu)、不依賴(lài)變形和位移，具有?s級(jí)的響應(yīng)時(shí)間，不 會(huì)出現(xiàn)稱(chēng)臺(tái)、彎板速度越到稱(chēng)量值越低的情況，在高速（10km/h 以上）各速度段重復(fù)性均很好。

存在的問(wèn)題

由于四川的高速公路建設(shè)未考慮動(dòng)態(tài)公路地磅的安裝問(wèn) 題，從我院開(kāi)展動(dòng)態(tài)公路地磅計(jì)量檢定工作六年的情況來(lái)看， 四川的高速公路動(dòng)態(tài)公路地磅存在以下主要問(wèn)題：

1、除了幾個(gè)大的收費(fèi)站外，近90%收費(fèi)站安裝的動(dòng)態(tài)公路 汽車(chē)衡不符合《]]G907-2006動(dòng)態(tài)公路車(chē)倆自動(dòng)衡器檢定規(guī)程》 的強(qiáng)制性規(guī)定，其中20%嚴(yán)重不符合。SP橫向斜坡坡度超過(guò)1%, 稱(chēng)臺(tái)兩端8m的范圍內(nèi)，引道的縱向和橫向的水平傾斜度大于 ±3mm.稱(chēng)臺(tái)兩端8m以外的弓丨道區(qū)域，引道的縱向和橫向的水平 傾斜度大于* 6mm。盡管有的動(dòng)態(tài)公路汽車(chē)衡的生產(chǎn)廠家采用了 坡彎道抨臺(tái)斜拉設(shè)計(jì)等專(zhuān)用計(jì)算軟件，但是還是不能完全彌補(bǔ)由 此產(chǎn)生的誤差。動(dòng)態(tài)衡的特點(diǎn)，其精度與使用環(huán)境、gmt路條件 有密切關(guān)系，比如道路的平整度、直線(xiàn)度、乃至收費(fèi)島臺(tái)的長(zhǎng)度

(防止車(chē)輛傾斜或蛇形前進(jìn)）的優(yōu)化和規(guī)范都能有效提高和保障 動(dòng)態(tài)衡的實(shí)際稱(chēng)量精度。

2、秤臺(tái)式僅適合低速（如5km/h或10km/h以下），彎板式動(dòng) 態(tài)公路汽車(chē)衡的生產(chǎn)廠家在說(shuō)明書(shū)都標(biāo)明車(chē)速在0-40公里都能滿(mǎn) 足《IIG907-2006動(dòng)態(tài)公路車(chē)輛自動(dòng)衡器檢定規(guī)程》的要求，但 在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，車(chē)輛速度超過(guò)15km/h，實(shí)際偏差已經(jīng)不能滿(mǎn) 足稱(chēng)重的要求。只有采用石英晶體式傳感器的動(dòng)態(tài)公路汽車(chē)衡能 滿(mǎn)足高速稱(chēng)重的要求。

3、對(duì)于秤臺(tái)式和彎板式動(dòng)態(tài)公路地磅來(lái)說(shuō)，是用靜態(tài)稱(chēng) 重的技術(shù)（原理及結(jié)構(gòu)）來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)稱(chēng)重，所以采用的數(shù)學(xué)模型 和與之對(duì)應(yīng)軟件是設(shè)備的核心。從我院檢測(cè)的情況來(lái)看，要滿(mǎn)足 各種通行狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重和《]IG907-2006動(dòng)態(tài)公路車(chē)輛自動(dòng) 衡器檢定規(guī)程》的要求，其核心技術(shù)都還有待提高。

4、由于很多大的收費(fèi)站，車(chē)輛通行量高、車(chē)流量大，動(dòng)態(tài) 公路地磅的路基常常損壞，使得動(dòng)態(tài)公路汽車(chē)衡的稱(chēng)重誤差超 過(guò)正常誤差的范圍，造成司機(jī)投訴量大，糾紛多，通行慢。

5、目前動(dòng)態(tài)公路地磅都安裝在收費(fèi)站收費(fèi)通道的前端， 稱(chēng)重平臺(tái)位置明顯，很容易判斷，部分駕駛員采取跳稱(chēng)和走S形 路線(xiàn)來(lái)減輕汽車(chē)的重量，達(dá)到降低通行費(fèi)的目的。這樣很容易使 駕駛員和收費(fèi)員產(chǎn)生沖突，造成收費(fèi)站的擁堵。

針對(duì)目前存在的這些問(wèn)題，四川的高速公路動(dòng)態(tài)地磅逐 步更換性能較好彎板式和石英晶體式，新安裝的大多采用石英晶 體式。但這只是短期解決的辦法，從長(zhǎng)遠(yuǎn)以及發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)來(lái) 看，要很好地解決上述問(wèn)題，首先要明確以下幾個(gè)問(wèn)題：

1、靜態(tài)地磅的被測(cè)對(duì)象在測(cè)量過(guò)程中是處于完全靜止?fàn)?/span> 態(tài)，其精度完全取決于設(shè)備，即“系統(tǒng)誤差”（或“內(nèi)部誤 差”）；而動(dòng)態(tài)衡的結(jié)果不僅與設(shè)備有關(guān)，還與道路狀況以及 車(chē)輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，SP:總誤差=內(nèi)部誤差+外部誤差（“偶然 誤差”），也就是說(shuō)即使動(dòng)態(tài)衡的系統(tǒng)誤差為零，由于路面或 車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的不確定性也會(huì)存在誤差。換言之，要想使動(dòng)態(tài)衡獲 得較好的測(cè)量精度，良好的路面條件和車(chē)輛正常行駛（勻速、 直線(xiàn)）是必要條件。

2、目前的計(jì)重收費(fèi)布局，動(dòng)態(tài)衡都是安裝在收費(fèi)亭島臺(tái)前 段，車(chē)輛在這個(gè)位置通常不處于正常行駛狀態(tài)（剎車(chē)、減速、停 車(chē)，而非“勻速”），同時(shí)因?yàn)榇蠖鄶?shù)動(dòng)態(tài)衡（稱(chēng)臺(tái)、彎板）承 載面為金屬、與路面反差很大，貨車(chē)司機(jī)很容易針對(duì)性的采取異 常行駛手段（跳稱(chēng)、蹲稱(chēng)、沖稱(chēng)、走S形、斜進(jìn)、停車(chē)、反復(fù)進(jìn) 退等）來(lái)干擾動(dòng)態(tài)衡，以達(dá)到減輕重量的目的。（石英晶體略好 些，承載面為非金屬，與路面較為接近）。

3、由于客觀（收費(fèi)站停車(chē)、排隊(duì)）以及主觀原因（司機(jī)作 弊），目前的收費(fèi)站設(shè)置稱(chēng)重設(shè)備的方式很難保證稱(chēng)量過(guò)程車(chē)輛 處于正常行駛狀態(tài)，從而實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的測(cè)量精度受到影響， 擁堵、糾紛也不可避免。

4、為解決上述問(wèn)題，可以把動(dòng)態(tài)衡安裝在行駛路段（而非 收費(fèi)廣場(chǎng)），此時(shí)車(chē)輛基本處于正常行駛狀態(tài)（勻速、直線(xiàn)）， 可以獲得較高的精度，同時(shí)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在稱(chēng)重的同時(shí)，攝像 機(jī)對(duì)正在通過(guò)稱(chēng)重區(qū)域的車(chē)輛進(jìn)行判別和車(chē)牌識(shí)別，稱(chēng)重結(jié)果和 車(chē)牌識(shí)別結(jié)果匹配后傳送到收費(fèi)站，收費(fèi)站對(duì)收費(fèi)窗口的車(chē)輛直 接根據(jù)其車(chē)牌調(diào)用稱(chēng)重結(jié)果并計(jì)算費(fèi)額。

5、這種方式車(chē)輛稱(chēng)重時(shí)處于正常行駛狀態(tài)，車(chē)速較高，從 目前計(jì)重動(dòng)態(tài)衡在各種速度段的表現(xiàn)來(lái)看，石英式最適合這種方 式的應(yīng)用。

結(jié)束語(yǔ)

從全球范圍來(lái)看，石英晶體也是汽車(chē)動(dòng)態(tài)地磅中最先進(jìn)的技術(shù) 類(lèi)型，以其穩(wěn)定、可靠、高精度、免維護(hù)的性能特點(diǎn)滿(mǎn)足了從低 速到高速、從計(jì)重收費(fèi)到治超、道路橋梁保護(hù)、統(tǒng)計(jì)等各方面應(yīng) 用。隨著石英晶體動(dòng)態(tài)地磅的進(jìn)一步推廣普及以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐 步完善，將加快高速公路汽車(chē)動(dòng)態(tài)地磅產(chǎn)業(yè)升級(jí)，提高公路部門(mén)裝 備水平，從而徹底解決高速公路動(dòng)態(tài)地磅存在的問(wèn)題。