車輛動態(tài)稱重可對行駛中的車輛進行稱重、限重、預(yù)分類、 收費以及交通信息統(tǒng)計等。成都市計量監(jiān)督檢定測試院開展動態(tài) 公路地磅計量檢定工作巳有六年，目前四川地區(qū)動態(tài)公路地磅主要采用秤臺式、彎板式、石英晶體式。下面對這幾種形式的 動態(tài)公路地磅在實際工作中的使用情況進行分析。

秤臺式地磅

一.工作原理

秤臺式動態(tài)地磅的稱臺臺面（承載面為鋼板焊接的箱體）四 個角與基礎(chǔ)之間用四只應(yīng)變式力傳感器連接，車軸重量與稱臺重 量的總和等于4只傳感器受力總和。

每一軸通過時車軸負(fù)荷施加在臺面上，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，再對軸重累加得到整車重量（GVW)。

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

二.優(yōu)缺點

優(yōu)點：稱臺安裝自行開挖基坑并用鋼筋水泥澆灌基礎(chǔ)，稱重 臺面由自己的基礎(chǔ)支撐，計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：開挖量大，后期維護工作量大，由于坪臺與路面間 有縫隙，秤臺下面有排水溝、集水井，需要定期清理積水、沙石 等；秤臺、傳感器部分均需定期維護保養(yǎng)及校正。由于基本稱重 原理是靜態(tài)式，在高速段計量不穩(wěn)定，基本只適于5k m/h左右速 度范圍。

三.實測數(shù)據(jù)

以3軸車為例，見表1。（約定真值：22180kg )

由表1可以看出，坪臺式地磅重復(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

大彎板由德國首先發(fā)明、應(yīng)用，采用銅板作為彈性體，巧 板長度方向有兩道槽，槽中貼應(yīng)變片。彎板由框架支撐，車輪碾 壓時彎板受力向下彎曲變形（這也是彎板Bending Plate名稱的由 來）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 變化從而推測車輪重量。

與稱臺相似，大彎板因為承載面有效寬度大于車輪觸地長 度，在車輪經(jīng)過的整個過程中某些時段承載了全部的車輪負(fù)荷， 輸出波形的峰值代表了車輪負(fù)荷（輪重），因此儀表、軟件及信 號處理流程與稱臺相似。

小彎板寬度較窄（約230mm左右），有一道貼應(yīng)變片的槽， 因為承載面寬度小于車輪觸地長度，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。

大彎板和稱臺一樣屬于板式傳感器（全部輪載方式，即車輪經(jīng)過時某些時刻全部車輪負(fù)荷會施加在傳感器的承載面，信號為 平頂波形，其頂部的幅值即為車輪負(fù)荷/軸重）；小彎板與石英同 屬帶式傳感器（部份輪載方式，即任何時刻車輪負(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

優(yōu)點：開挖量和維護量比稱臺小。

缺點：對傳感器周圍路面情況要求高，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)、鮮活牲畜運輸較為密集的收費站， 泥沙、水泥、礦渣和動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，彎板內(nèi)部有線路和器件，必須進行密封處 理，所采用的材料多為硫化橡膠；因為車輛反復(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； 彎板是依靠彈簧銅板的變形實現(xiàn)測量，影響彎板式動態(tài)衡使用的 主要問題是壽命問題：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，進口彎板壽命 約為4000萬軸次，國產(chǎn)約為2000萬軸次。另外彎板還存在使用過 程由于（鋼板）材料的老化變軟（即銅板彈簧的倔強系數(shù)下降） 稱量值偏移的問題，需經(jīng)常矯正。

三-實測數(shù)據(jù)（小彎板）

以3軸車為例，見表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)性較稱臺好。

石英式地磅

一、工作原理

石英稱重傳感器采用壓電原理，即受力（車輪負(fù)荷）時產(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，車輪碾壓得到 的波形進行積分（面積）再乘以速度就得到重量。

石英傳感器基于壓電原理，測量過程不依賴形變，并且石英 洛氏硬度達7.5,整體為剛性結(jié)構(gòu)，因此不存在老化和漂移（即不 會隨時間變化），長期穩(wěn)定性較好，同時響應(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 可靠性強于彎板式。

二、優(yōu)缺點

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

缺點：其設(shè)計理念是傳感器成為路面的一部分、與路面形成 一個平齊的整體，對傳感器預(yù)埋路面要求較高，如傳感器周圍路 面出現(xiàn)破損、高低不平或沉降等情況，會導(dǎo)致誤差。如果出現(xiàn)路 面破損須及時修補。

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

目前國內(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，甚至某些站點車道半年內(nèi)更換五六次；2、溫度漂移嚴(yán) 重，同一個車道、一天不同時段（正午、日落）可以出現(xiàn)高達 20-30%的偏差；3、傳感器端頭為無效死區(qū)、且靈敏度一致性 差，車輛靠左、靠右、中間行駛重量可能相差百分之十幾。從實 際使用情況來看，國產(chǎn)石英目前尚不成熟，不具備實用性。

三.實測數(shù)據(jù)

以3軸車為例，見表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，速度對稱重基本無影響。因為石英傳感器是 完全剛性結(jié)構(gòu)、不依賴變形和位移，具有?s級的響應(yīng)時間，不 會出現(xiàn)稱臺、彎板速度越到稱量值越低的情況，在高速（10km/h 以上）各速度段重復(fù)性均很好。

存在的問題

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

1、除了幾個大的收費站外，近90%收費站安裝的動態(tài)公路 汽車衡不符合《]]G907-2006動態(tài)公路車倆自動衡器檢定規(guī)程》 的強制性規(guī)定，其中20%嚴(yán)重不符合。SP橫向斜坡坡度超過1%, 稱臺兩端8m的范圍內(nèi)，引道的縱向和橫向的水平傾斜度大于 ±3mm.稱臺兩端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。盡管有的動態(tài)公路汽車衡的生產(chǎn)廠家采用了 坡彎道抨臺斜拉設(shè)計等專用計算軟件，但是還是不能完全彌補由 此產(chǎn)生的誤差。動態(tài)衡的特點，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、直線度、乃至收費島臺的長度

(防止車輛傾斜或蛇形前進）的優(yōu)化和規(guī)范都能有效提高和保障 動態(tài)衡的實際稱量精度。

2、秤臺式僅適合低速（如5km/h或10km/h以下），彎板式動 態(tài)公路汽車衡的生產(chǎn)廠家在說明書都標(biāo)明車速在0-40公里都能滿 足《IIG907-2006動態(tài)公路車輛自動衡器檢定規(guī)程》的要求，但 在實際運行過程中，車輛速度超過15km/h，實際偏差已經(jīng)不能滿 足稱重的要求。只有采用石英晶體式傳感器的動態(tài)公路汽車衡能 滿足高速稱重的要求。

3、對于秤臺式和彎板式動態(tài)公路地磅來說，是用靜態(tài)稱 重的技術(shù)（原理及結(jié)構(gòu)）來進行動態(tài)稱重，所以采用的數(shù)學(xué)模型 和與之對應(yīng)軟件是設(shè)備的核心。從我院檢測的情況來看，要滿足 各種通行狀態(tài)下的動態(tài)稱重和《]IG907-2006動態(tài)公路車輛自動 衡器檢定規(guī)程》的要求，其核心技術(shù)都還有待提高。

4、由于很多大的收費站，車輛通行量高、車流量大，動態(tài) 公路地磅的路基常常損壞，使得動態(tài)公路汽車衡的稱重誤差超 過正常誤差的范圍，造成司機投訴量大，糾紛多，通行慢。

5、目前動態(tài)公路地磅都安裝在收費站收費通道的前端， 稱重平臺位置明顯，很容易判斷，部分駕駛員采取跳稱和走S形 路線來減輕汽車的重量，達到降低通行費的目的。這樣很容易使 駕駛員和收費員產(chǎn)生沖突，造成收費站的擁堵。

針對目前存在的這些問題，四川的高速公路動態(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，從長遠以及發(fā)達國家的經(jīng)驗來 看，要很好地解決上述問題，首先要明確以下幾個問題：

1、靜態(tài)地磅的被測對象在測量過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 車輛運動狀態(tài)有關(guān)，SP:總誤差=內(nèi)部誤差+外部誤差（“偶然 誤差”），也就是說即使動態(tài)衡的系統(tǒng)誤差為零，由于路面或 車輛運動的不確定性也會存在誤差。換言之，要想使動態(tài)衡獲 得較好的測量精度，良好的路面條件和車輛正常行駛（勻速、 直線）是必要條件。

2、目前的計重收費布局，動態(tài)衡都是安裝在收費亭島臺前 段，車輛在這個位置通常不處于正常行駛狀態(tài)（剎車、減速、停 車，而非“勻速”），同時因為大多數(shù)動態(tài)衡（稱臺、彎板）承 載面為金屬、與路面反差很大，貨車司機很容易針對性的采取異 常行駛手段（跳稱、蹲稱、沖稱、走S形、斜進、停車、反復(fù)進 退等）來干擾動態(tài)衡，以達到減輕重量的目的。（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（收費站停車、排隊）以及主觀原因（司機作 弊），目前的收費站設(shè)置稱重設(shè)備的方式很難保證稱量過程車輛 處于正常行駛狀態(tài)，從而實際運行過程中的測量精度受到影響， 擁堵、糾紛也不可避免。

4、為解決上述問題，可以把動態(tài)衡安裝在行駛路段（而非 收費廣場），此時車輛基本處于正常行駛狀態(tài)（勻速、直線）， 可以獲得較高的精度，同時運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在稱重的同時，攝像 機對正在通過稱重區(qū)域的車輛進行判別和車牌識別，稱重結(jié)果和 車牌識別結(jié)果匹配后傳送到收費站，收費站對收費窗口的車輛直 接根據(jù)其車牌調(diào)用稱重結(jié)果并計算費額。

5、這種方式車輛稱重時處于正常行駛狀態(tài)，車速較高，從 目前計重動態(tài)衡在各種速度段的表現(xiàn)來看，石英式最適合這種方 式的應(yīng)用。

結(jié)束語

從全球范圍來看，石英晶體也是汽車動態(tài)地磅中最先進的技術(shù) 類型，以其穩(wěn)定、可靠、高精度、免維護的性能特點滿足了從低 速到高速、從計重收費到治超、道路橋梁保護、統(tǒng)計等各方面應(yīng) 用。隨著石英晶體動態(tài)地磅的進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動態(tài)地磅產(chǎn)業(yè)升級，提高公路部門裝 備水平，從而徹底解決高速公路動態(tài)地磅存在的問題。