動(dòng)態(tài)軸重電子汽車衡儀表的實(shí)現(xiàn)方法

目前我國(guó)的公路收費(fèi)站已經(jīng)普遍實(shí)行了計(jì)重收費(fèi)。而計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)中zui重要的設(shè)備就是動(dòng)態(tài)軸重衡。因此動(dòng)態(tài)稱重衡及其儀表的設(shè)計(jì)應(yīng)該能夠符合實(shí)際操作的需要。

收費(fèi)站用的動(dòng)態(tài)軸重電子汽車衡應(yīng)該具有以下性能：

1．由于在收費(fèi)站前使用，車輛通過(guò)的速度zui高應(yīng)在20km/h左右（有些司機(jī)為了減少車輛的稱重重量，可能會(huì)故意以更快的速度通過(guò)），應(yīng)此要求儀表的測(cè)量速度要快；

2．車輛通過(guò)秤臺(tái)時(shí)，是一個(gè)車輪一個(gè)車輪地通過(guò)，因此要求儀表有計(jì)算軸數(shù)和自動(dòng)累加車輪重量的功能，而且還要能夠記錄下每一個(gè)車輪重量的功能（分析軸重）

3．當(dāng)一輛車輛*通過(guò)秤臺(tái)后，要能夠確定該車計(jì)量結(jié)束，因此要有收尾判定功能；

4．當(dāng)車輛通過(guò)秤臺(tái)后，駕駛員發(fā)現(xiàn)前面有問(wèn)題，又往回退出本車道，因此要有自動(dòng)刪除該車記錄的功能；

5．當(dāng)車輛排隊(duì)時(shí)，有可能某個(gè)車輪壓在秤臺(tái)上進(jìn)進(jìn)退退，反復(fù)多次，因此儀表要有車輛前進(jìn)后退的判斷功能并能夠?qū)奂又亓繑?shù)據(jù)進(jìn)行加減操作的功能；

6．對(duì)于一個(gè)理想的軸重衡系統(tǒng)，車輛通過(guò)的數(shù)度越快，測(cè)到的重量應(yīng)該越輕，當(dāng)速度足夠大時(shí)，車輛對(duì)地面的壓力可為零（根據(jù)萬(wàn)有引力定律，實(shí)際上為零是不可能的）。因此要求儀表有測(cè)速和根據(jù)速度對(duì)重量進(jìn)行修正的功能。

7．由于車輛排隊(duì)，車輪可能有很長(zhǎng)時(shí)間停留在秤臺(tái)上，有時(shí)可能只有一半的車輪壓在秤臺(tái)上，然后又突然啟動(dòng)，開(kāi)出秤臺(tái)。因此儀表要有動(dòng)靜態(tài)的分析功能。

8．車輪停在秤臺(tái)上，然后又突然啟動(dòng)，瞬間的沖擊力要大出真值很多，因此儀表要有抗瞬間突發(fā)沖擊力的功能。

儀表如何實(shí)現(xiàn)以上功能，下面加以說(shuō)明：

1．儀表的測(cè)量速度

車輛在運(yùn)動(dòng)中通過(guò)秤臺(tái)的時(shí)間很短，對(duì)于0.8米寬度的秤臺(tái)來(lái)說(shuō)，20km/h的速度通過(guò)時(shí)，有效測(cè)量時(shí)間只有0.14s左右的時(shí)間；15km/h的速度通過(guò)時(shí)，有效測(cè)量時(shí)間只有0.19s左右的時(shí)間。為了在這么短的時(shí)間內(nèi)取得較多的測(cè)量數(shù)據(jù)，儀表內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器的速度就很是關(guān)鍵，如果每秒鐘采樣100次，20km/h時(shí)大約可以取到14個(gè)樣本，如果每秒采樣200次，可以取到28個(gè)樣本，采樣次數(shù)達(dá)到400次，就可以取到64個(gè)樣本，800次為128個(gè)樣本。實(shí)踐證明為了得到較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，樣本數(shù)至少要達(dá)到50個(gè)以上為好。所以對(duì)于測(cè)量zui高限速20km/h的儀表，A/D轉(zhuǎn)換器的速度要達(dá)到400次/s以上；對(duì)于測(cè)量zui高限15km/h的儀表，A/D轉(zhuǎn)換器的速度要達(dá)到200次/s以上。

非但如此，儀表的數(shù)據(jù)處理方法也同樣非常重要，如果處理方法不當(dāng)，A/D轉(zhuǎn)換器就不能zui大限度地發(fā)揮效能，即使轉(zhuǎn)換速度再高，也達(dá)不到應(yīng)有的效果。

2．自動(dòng)累加功能

車輛通過(guò)秤臺(tái)后，我們往往需要知道車輛的軸數(shù)和總重量以及每一個(gè)軸的軸重量，以便我們核算該車輛總重和軸重是否超載。在儀表的設(shè)計(jì)中，每一次檢測(cè)到一次上下臺(tái)動(dòng)作就判斷為一個(gè)軸通過(guò)。對(duì)軸的重量進(jìn)行累加，將單軸重、累加重和軸重存放到內(nèi)存單元。

3．收尾判定功能

車輛什么時(shí)候稱重結(jié)束，往往是通過(guò)紅外收尾系統(tǒng)來(lái)判斷的。當(dāng)車輛*通過(guò)秤臺(tái)后，紅外線檢測(cè)到車輛離去，發(fā)一個(gè)信號(hào)給儀表，儀表收到信號(hào)后，知道本次稱量已經(jīng)結(jié)束，將稱重結(jié)果作為zui終結(jié)果保存或發(fā)送到計(jì)算機(jī)。因此儀表要有I/O接口，以便接受外來(lái)的信號(hào)。

4．自動(dòng)刪除車輛記錄的功能（進(jìn)退判斷功能）

當(dāng)車輛通過(guò)秤臺(tái)后，一個(gè)稱重記錄被保存。但是萬(wàn)一該車又退回，原來(lái)的紀(jì)錄就要被取消。否則就會(huì)多出兩個(gè)記錄來(lái)（一進(jìn)一退）。要做到儀表自動(dòng)扣除無(wú)效車輛數(shù)據(jù)，就必須具備車輛的進(jìn)退判斷功能。判斷車輛進(jìn)退的方法有多種。一種是紅外線對(duì)射檢測(cè)法，兩組紅外線根據(jù)車輪遮光的先后次序判斷車輛的進(jìn)退；另一種采用雙A/D采樣的方法，將軸重衡4個(gè)傳感器分為前后兩組分別接入兩路A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換，儀表根據(jù)兩路A/D分別測(cè)到的重量的大小來(lái)判斷車輛的進(jìn)退。兩種方法都可以解決車輛進(jìn)退的判斷問(wèn)題。

5．根據(jù)速度對(duì)重量進(jìn)行修正的功能

正常情況下，車速越快，測(cè)到的重量就越輕（但也有例外，秤臺(tái)高于地面的情況可得到相反的結(jié)果）。因此要根據(jù)速度隊(duì)測(cè)到的重量進(jìn)行修正。修正事先采用多點(diǎn)校正，使用中采取線性插值的方法進(jìn)行調(diào)整。以保證在各種速度下都可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。要想對(duì)速度進(jìn)行修正，儀表就必須具備測(cè)量速度的功能。一般情況下儀表測(cè)速是采用A/D轉(zhuǎn)換器的速度來(lái)測(cè)量車輛的速度。實(shí)際計(jì)算是有誤差的，要通過(guò)對(duì)實(shí)際速度的測(cè)定后來(lái)進(jìn)行修正。

6．動(dòng)靜態(tài)的分析功能

當(dāng)車輪沒(méi)有*開(kāi)上秤臺(tái)后就停下來(lái)，或者開(kāi)過(guò)去后沒(méi)有*開(kāi)出去就停下來(lái)，兩種情況都是車輪一部分在秤臺(tái)上，另一部分在地基上。停一段時(shí)間后又離開(kāi)。作為動(dòng)態(tài)儀表，要處理好之一部分?jǐn)?shù)據(jù)，否則容易的到錯(cuò)誤的結(jié)果。

7．抗沖擊功能

車輛停在秤臺(tái)上后又突然啟動(dòng)，瞬間能產(chǎn)生很大的沖擊力，由于動(dòng)態(tài)稱重時(shí)間短，儀表在處理數(shù)據(jù)時(shí)往往保留zui大值，所以這一沖擊數(shù)據(jù)處理不好久會(huì)得到不正確的結(jié)果。因此在處理這樣的數(shù)據(jù)時(shí)，要對(duì)沖擊力發(fā)生的時(shí)間，出現(xiàn)的位置進(jìn)行分析，正確地剔除無(wú)效數(shù)據(jù)。