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    公路稱重設備的選型 陳增典

    2020-09-16 00:00:00

    公路稱重設備的選型 陳增典

    【摘要】近年來隨著公路治理超載、計重收費工作的開展,各種公路用衡器應用越來越 廣泛,但各種衡器的計量精度存在著很大差異。本文分析了幾種常見公路衡器造成稱量誤差 的原因,闡述了公路用衡器的選型方法,希望對公路管理部門在衡器選型時能有所幫助。

    【關鍵詞】公路衡器 誤差分析 選型方法 20 年來,隨著國民經濟的迅速發展,我國高速公路的建設步伐不斷加快。高速公路 運輸車輛超載現象也很嚴重,特別是進入 21 世紀以后,超載現象更是愈演愈烈,造成許多 高速公路路面、路基、橋梁過早損壞,使用壽命減少,交通事故增加,維修費用過高。為此 治理超載、計重收費等治超工作迅速在全國開展起來。公路動態稱重設備在公路部門超限治 理中起到了重要作用。但各種公路稱重設備的計量精度存在著很大差異,如果選用不當,則 會造成計量糾紛,使得通行受阻,影響政府公信力。本文力圖就如何選用公路稱重設備做一 些有益探討。

    一、幾種常見的公路車輛自動衡器 1.1 秤臺式軸重檢測儀 其稱量臺面長度通常為 700mm~1000mm,在實施計重收費初期,主要使用的是秤臺式軸 重檢測儀。由于實施計重收費模式后通行費顯著增加,治超效果明顯,所以在我國的公路系 統有著廣泛的應用。

    1.2 彎板式動態汽車衡 2007 年開始,市場上推出了第二代動態稱重設備——彎板式動態軸重衡,這種設備與 動態稱重設備相比,具有體積小巧、安裝方便、占地面積小、施工工期短的特點。 1.3 石英式動態檢測設備 2009 年,市場上又推出了石英式動態檢測設備,該類設備施工安裝更簡單、周期更短, 但計量精度較低。 1.4 整車式動態汽車衡 2009 年,陜西四維衡器科技有限公司率先研制出國內整車式公路自動衡,其稱 重平臺長度 18m~24m,可以對過衡車輛進行整車稱重,稱量精度高。

    1.5 軸組稱量式動態汽車衡 整車式稱重設備稱量精度雖高,但由于其秤體太長,有時安裝場地受到條件限制,比如 場地過小,坡度過大等等,安裝起來比較困難。于是 2011 年,從整車式自動衡器里又派生 出一種軸組稱量式動態汽車衡。軸組稱量式動態汽車衡其稱重臺面長度通常為 6m~12m,適 用面更廣,安裝更便捷,其稱量精度接近整車式汽車衡。

    二、各種稱重設備稱重原理及誤差分析 2.1 秤臺式軸重檢測儀稱重方法與誤差產生的原因分析 秤臺式軸重儀是將通過秤臺的車輛每個軸的重量分別稱量,然后通過儀表再進行累加而 得到車輛的總重。 這種稱量方法產生誤差的原因主要有以下幾個方面: A、秤臺太短,通常在 700mm~1000mm 之間,因此采樣時間短,所以會產生稱量誤差; B、秤臺安裝與路面存在高度差,如下圖所示: 圖 1 、 軸 重 儀 安 裝 高 于 路 面 圖 2 、 軸 重 儀 安 裝 低 于 路 面 在圖 1 中車輛每個軸的稱量重量都高于實際重量,因此整車重量會大于實際重量。而圖 2 中每個軸的稱量結果都小于實際重量,因此整車重量會小于實際重量。 當車輪進入秤臺時,秤臺會發生變形,會影響秤臺與路面的相對高度,同樣會帶來稱量 誤差。

    C、車輛行駛速度變化、路面平整度的變化會導致車輛各軸載荷(特別是液體罐車)不 斷變化,例如車輛加速時,前軸重量會減輕,后軸重量會增加;反之,車輛減速時,前軸重 量會增加,后軸重量會減少,有些司機也正是利用這一點來進行作弊。而我們在用一個不變 的秤去稱量一個變化的車輪,所以肯定會產生誤差,會給個別善于作弊的人帶來可乘之機。

     2.2 彎板式稱重設備誤差分析 彎板式稱重設備與秤臺式軸重儀一樣,也是對車輛每個軸的重量分別稱量,然后通過儀 表再進行累加而得到車輛的總重。因此秤臺式軸重儀的缺點它都具備。另外,它的臺面更短, 通常只有 350mm~500mm,因此采樣時間更短,誤差更大。

     2.3 石英式稱重設備的稱重原理及誤差分析 石英式稱重設備也是軸重稱量設備。石英式稱重設備是利用壓電石英晶體在受到變化載 荷作用時,其表面會產生電荷(壓電效應)的原理進行稱量的。它要求載荷必須是變化的, 換句話說,當車輛靜止于其上時,就沒有信號輸出,就不能稱量。壓電石英輸出信號的強弱 除了與載荷大小有關外,還與載荷變化的劇烈程度有關,同時,由于石英傳感器較窄(一般 只有 50mm~60mm),而輪胎與地面的接觸長度通常在 200mm~300mm,因此石英式稱重設備是 對車輪進行部分稱重,所以車輛行駛的速度、輪胎充氣的飽滿程度都會影響稱量結果。這種 設備的稱量結果誤差。下圖所示,為輪胎充氣的飽滿程度對傳感器載荷的影響。

    同樣,對于重量相同的軸,輪胎直徑大小不同時,也會造成載荷分布、載荷峰值不同, 從而影響稱量結果。

    2.4 整車式稱重設備稱量精度高 整車式稱重設備的稱重臺面具有足夠的長度,可以對整個車輛一次稱量,因此它完全排 除了軸計量誤差的影響,各種作弊方法也很難湊效,同時由于臺面長,數據采樣多,所以稱 量精度很高。

     2.5 軸組稱量式動態汽車衡稱量過程 軸組稱量式動態汽車衡可以對車輛分段稱量,圖 4 所示為其稱量六軸車時的稱量過程示 圖 3 意,先將前三個軸一次稱量,然后將后三個軸一次稱量,將兩段的重量累加,即可得到整車 重量。由于前三個軸(或后三個軸)是一次稱量的,又由于其稱重臺面相對較長,采樣數據 比較充足,所以可以稱得很準確,因此,得到的整車重量也很準確。其稱量精度基本可以達 到整車式稱重設備的精度。

    4、軸組稱量式動態汽車衡稱量六軸車的過程 2.6 常見稱重設備的優缺點比較 秤臺式公 路軸重衡 彎板式公路 軸重衡 石英式衡器 整車式稱 重衡器 軸組稱量式 動態汽車衡 靜態稱量精度 0.02% 3% 不能靜態稱量 0.02% 0.02% 動態稱量精度 >2.5% >5% >5% <1‰ <1‰ 通行效率 一般 一般 一般 一般 一般 計量結果爭議 多 多 多 無 無 非正常行駛對計 量精度的影響(沖 秤、跳秤) 很大 很大 很大 無 極小 維護費用 較小 較大 小 小 小 使用壽命 5 年 3 年 10 年 10 年以上 10 年以上 基礎建筑工程量 小 很小 很小 大 較小 三、公路稱重設備的選型 3.1 通過前面的分析,我們可以看到:整車式稱重設備稱量精度,可以達到 Ⅲ 級 精度,而其他幾種設備精度較低。公路計重收費是一種貿易行為,既然是一種貿易行為,就 應做到公平、公正。國家規定用于貿易行為的秤應該達到 Ⅲ 級精度。如果達不到精度要求, 貿易就失去了公平與公正,就會有一方的合法權益不能保障,貿易的合法性就會受到質疑。 因此公路計重收費應盡量選用整車式稱重設備。

    3.2 當收費站有彎道或場地較小,安裝整車式稱重設備位置不夠時,可選擇軸組計量動 態汽車衡。其計量誤差很小,精度接近于整車式。而且建設費用大為降低。

    3.3 由于收費站受限制,沒有安裝整車式(或軸組式)稱重設備的空間,或者基礎開挖 深度不能滿足整車式稱重設備要求,但能達到秤臺式軸重衡的要求深度(約 500mm~600mm) 時,選用秤臺式軸重衡。

    3.4 在用于超限檢測、橋梁保護、統計分析時,可選用石英式(或彎板式)稱重設備。 公路管理部門在選用稱重設備時,可以根據使用的目的、精度要求、現場環境、投資計 劃等綜合考慮。 以上是筆者對公路衡器選用的一些粗淺認識,供參考,不足之處,歡迎批評指正。

    作者簡介: 陳增典:男,漢族,1961 年 11 月生,高級工程師,陜西四維衡器科技有限公司總工程師, 中國衡器協會專家委員會委員。 通信地址:陜西省寶雞市高新大道 195 號 陜西四維衡器科技有限公司 郵政編碼:721013

    文章來源:中國衡器網——作者: 陳增典 發表日期:2015年9月


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