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)中最重要的設(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)的速度最高應(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)一輛車輛完全通過(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)量最高限速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)量最高限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)換器就不能最大限度地發(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)車輛完全通過(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)果作為最終結(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)有完全開上秤臺(tái)后就停下來(lái),或者開過(guò)去后沒(méi)有完全開出去就停下來(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。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)往往保留最大值,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)。