动态地磅动态称量过程中的若干问题及对策

从动态地磅的构成及工作原理出发，依据国家检定规程的相关规定，详细地分析了动态地磅在进行动 态称量时，因称量对象运动冲击性和运行速度等因素而产生的若干问题的原因，揭示了动态称重的复杂性和可变 性，并针对各项问题的原因提出了切实可行的应对策略。这些分析和对策，对具体从事动态地磅检定的专业技术 人员及即将在全国全面开展的车辆计重收费工作具有一定的参考价值。

1.引言

车辆计重收费是在法律法规允许的范围内，通 过计重收费的手段对运输车辆科学合理地收取通行 费，用经济杠杆治理超载超限运输车辆对公路的损 害以及对人民生命财产安全的威胁。

公路计重收费，从2002年2月起江苏省首先开 始立项研究货车计重收费课题，并于2003年3月开 始在个别收费站进行计重收费试点。2003年8月, 河南省在全省收费公路上率先对超载运货车实施计 重收费，之后在收费公路上实施计重收费工作在全 国各地如火如荼地开展起来。四川省也于2003年 12月开始在隆纳高速、内宜高速开始实施计重收费 工作，并于2007年6月1日在全省巳联网的高速公 路实行货车计重收费。

计重收费采用的是在收费站出站口对车辆在不 停车的情况下通过动态公路车辆自动衡器（以下简称为动态地磅）进行称量的。既然要进行动态称量 就必然会产生一些问题。下面首先从动态地磅的 结构、原理出发、谈动态称量产生问题的原因以及如 何认识这些问题、避免和消除这些问题的对策。

2.动态地磅的构成及工作原理

2.1构成

动态地磅是指带有承载器并包括引道在内 的，通过对行驶车辆的称量确定车辆总质量和或） 车辆轴载荷的一种自动衡器。

动态地磅主要由以下5个部分构成：a.高精 度动态轴重仪；b.红外线车辆分离器；c.轮胎识别器； d.数据采集处理器;e.费额显示器。

动态汽车衡的构成平面布置图见图1。

2.2工作原理

车辆驶入收费车道，其轮轴依次压过铺设在车 道路面中的高精度动态轴重仪、轮轴识别器，控制模 块将重量和轮轴信号传输至数据采集处理器，经过 预设的综合动态数据处理程序，数据采集处理器将 计算出每轴轴重、总轴重、总的车重、轴型单轴、联轴）、轮胎类型单双胎）等信息。安装在路侧的红外 线车辆分离器可准确判别车辆是否完全通过。当车 辆完全离开红外线光幕后，车辆分离器可准确判别 车辆是否完全通过。当车辆完全离开红外线光幕后， 数据采集处理器将称重结果、车型判别结果等信息 传输到车道收费计算机。车道收费计算机依据计重 收费费率对车辆实行计重收费，并将车辆的载重信 息和应交纳的金额显示在费额显示屏上。

3.动态称量问题产生的原因

3.1称量冲击力导致的动态称量差异

动态称量，由于车辆通过轴重仪秤台将对秤台 产生垂直和水平两个方向的冲击，其中垂直方向的 冲击是当车辆驶上或驶下秤台时，由于突然的加载 和卸载秤台产生弹性变形，或者是秤台与行车道平 面不等高使通过车辆的重心相对地面秤台）垂直位 移而产生的；水平方向的冲击则来自车辆轮轴处在 秤台上作加减逋起步、加油、刹车）运动时车辆对秤 台的反作用力。秤台面下的称重传感器受到的是这 两种冲击力，这两种冲击力对轴重仪的称重准确度 和使用寿命的影响都是很大的。

正因为如此，国家在制定检定规程时，对动态称 量和静态称量的最大允许误差作出了较大的差别规 定。根据国家检定规程的规定，准确度等级为5级的 动态地磅在运行速度范围检定时，整车总质重的 最大允许误差为±2.50%。这同用电子地中衡对车辆 进行静态称量的最大允许误差是有很大差别的，依 据国家检定规程JJG539- 1997《数字指示秤》的规 定，其最大允许误差是按一个秤在不同的称量范围 的大小来确定的，分别为0.5e、1.0e、1.5e，e是检定 分度值。以一台检定分度值e=10kg、III级的30t电子 地中衡为例：称量范围为：0-5000) kg时，其最大允 许误差为丑kg;称量范围为：5000^20000) kg时，其 最大允许误差为i0kg;称量范围为：20000^30000)kg时，其最大允许误差为i5kg。由此，我们可以得 到5级、30t/轴的动态汽车衡与III级、e=10kg的30t 的电子地中衡在检定时的最大允许误差的对比，见 表1。表中m代表的称量值）

从表1中可看出最大载荷均为30t的动态地磅和电子地中衡，其动态地磅的最大允许误差比 电子地中衡的最大允许误差大50倍之多。现举一个 具体的例子来看一看两种衡器称量结果的差别。某 三轴货车司机从煤矿拉煤，为了不超过30t，该司机 在30t的地中衡上计量得到整车总质重为29500kg， 但到某高速公路收费站称量却超过了 30t，达 30200kg，按照老的收费标准三轴车超过30t就得另 行计费。这样一来，就很容易发生纠纷。但是，纯粹从 检定的角度来看，假设30t地中衡检定结果是负误 差，误差最大可达-15kg，如果30t/轴动态地磅检 定结果是正误差，误差最大可达750kg，于是，由此 可得到这两台衡器的检定称量之差最多可达 765kg。而以上所举的那个例子在两台衡器上称量 之差为700kg，还没有超过765kg，所以单从这个角 度来说两台衡器的误差都还是在检定规程允许的 范围之内的。也正因为如此，动态称量变动性比静 态称量变动性大的多。更何况准确度等级为5级 的动态地磅，在使用中其整车总质重的最大允 许误差为丑.0%，也就是说30t的货车最大称量误 差值可达d1500kg。

3.2运行速度对动态称量带来的影响

依据国家检定规程JJG907- 2006《动态公路车 辆自动衡器》的名词术语定义，动态地磅的最高运 行速度是指的衡器设计规定的能进行正常的动态称 量的最高车速，超过该速度称量结果可能产生过大 的相对误差；动态地磅的最低运行速度是指的衡 器设计规定的能进行正常的动态称量的最低车速， 低于该速度称量结果可能产生过大的相对误差；运 行速度范围是指的最高运行速度与最低运行速度之 间的范围。在检定过程中发现，运行速度低时的动态 称量对检定结果影响不是太大，但不少动态汽车衡 在高于10km/h以上时进行动态称量对检定结果的 影响比较明显，其误差不仅较大，而且其误差变化也无规律。

以目前高速公路安装的动态地磅来看，动态 称量的准确度等级基本上都是5级，也就是说首次 检定和后续检定的最大允许误差均为整车总质量 的±2.50%,而且适用于整个运行速度范围。纵观我 们的不少动态汽车衡生产厂家的使用说明书可发 现，动态称重是按不同的速度范围给出的不同的称 量精度，见表2。

应该说,这个分类是不符合国家检定规程要求的， 按照检定规程来判断这个生产厂家生产的动态地磅只有在:0-12)km/h这个范围才是它的正常运行速 度范围，而12-20) km/h、0-30)km/h则不符合检定 规程要求的正常运行速度范围。我们在对动态地磅进行检定时，的确就发现有个别的动态地磅在10? 15) km/h速度时动态称量误差是严重超差的。

3.3秤台限位装置对称量结果的影响

各动态地磅生产厂对秤台的前后、左右的限 位装置设计各有不同，有的采用万向关节轴承组成 的水平拉杆式限位机构，有的采用螺钉式的碰撞式 限位机构等等。需要指出的是：不同的限位机构对误 差的影响差别是很大的，万向关节轴承组成的水平 拉杆式限位机构，消除了秤台的水平晃动间隙，当受 到水平方向冲击时，秤台不产生位移，避免了秤台位 移造成的冲击。而采用碰撞式限位机构，当限位间隙 大时，一旦车辆驶上秤台，秤台将产生位移而造成冲 击；当限位没有间隙即当螺钉直接顶住秤台档板时， 由于汽车的质量施加在秤台上，秤台将产生弹性变 形，而顶住秤台的螺钉又将阻止秤台的变形，这就 必将造成误差，特别是对小称量值影响很大。现以 一台动态地磅的情况为例，使用质量为2060kg 的参考小车以；5-20) km/h的运行速度对其进行检 定，显示只有1650kg,误差竟高达-20%,而且根本 无法用改变标定系数的方法进行调整，经检查才发 现是限位螺钉死死地顶住了秤台的档板，由此而产 生的摩擦力就造成了极大的负误差。在没改变其它 因素的情况下直接调整限位螺钉后显示值就变成 了 2050kg。

摩擦力对动态地磅在大负荷称量时影响小, 但对小负荷称量值影响极大。就以上面那个例子为例，此台动态地磅因为限位装置的原因所产生的 摩擦力大约为390kg,通常情况下摩擦力是一个恒 定值，由此可得到该摩擦力对动态地磅在各称量 值造成的误差值，其示值误差表见表3。

3.4动态分度值对小负荷称量所引入的不准确性

有的生产厂家生产的动态地磅其动态分度值 为50kg,这给动态地磅的小负荷检定带来较大的 困难。仍用上面所提到的那台质量为2060kg的参考 小车来检定动态地磅，最大允许误差值只有士 51.5kg,当其显示称量值为2100kg时，误差为 1.94%,这显然是合格的；但当其显示量值为2000kg 时，误差为-2.91%,这显然就巳经超过了-2.50%。在 实际中，用小车作为参考车辆来检定动态汽车衡时， 发现其示值超差的不在少数，分析其原因应该说不 少还是因为分度值过大而无法显示其比较客观的值 所造成的。

当然，我们也注意到国家检定规程JJG907- 2006《动态公路车辆自动衡器》关于其准确度等级、 分度值与最大分度数、最小分度数的对应关系表中 的规定：动态准确度等级为2级、5级、10级的动态地磅，其最小分度值d为50kg。因此,5级动态地磅的动态最小分度值为50kg显然是符合检定规 程的，但是对动态分度值为50kg的动态地磅确实很难检定小负荷称量值的，特别是更难检定按规程 规定的5级动态地磅最小秤量值10d即500kg这 一小负荷称量值了。

3.5车辆分离不清或行车模式不规范导致的称量结果错误

当红外线车辆分离器玻璃窗上有污泥、有霜冻、 过多灰尘或光电管有故障时将影响车辆分离器的正 常工作，导致数据处理错误；往复倒车、不完全倒车、 走S形、点刹车、压秤边等非正常的恶意行车模式， 也将导致数据处理错误；当被测车辆的非正常悬挂 物、或超长运载物导致错误地判断时，也将使数据处 理错误。

减少动态称量问题及称量纠纷的对策出现 针对以上出现的五个问题，我们分别采取以下 五个大的对策。

4.1对策一

(a)动态称量与静态称量的最大允许误差相差甚大，这也是国家检定规程所规定的，并非是人为 的。因此，凡遇到出现第一个问题中所举例子的情况 时，作为收费站的收费员应该向驾驶员作好解释工 作，让他们对这个问题有所认识和了解，不要动不动 就怀疑是动态地磅的问题。

(b)四川省为了尽量地避免出现第一个问题中 所举例子的那种情况，要求全省在检定动态地磅时都尽可能取负误差，即-2.50^9) %之间，也就是 说称量的显示值都比实际值小，这就有力地保证了 尽可能少地出现以上所举例子的情况。这样一来，尽 管收费是减少了，但扯皮确少了，这又何乐而不为！

(c)针对动态称量当车辆通过轴重仪秤台时，对 秤台要产生垂直和水平两个方向的冲击。因此，对动 态地磅的安装应尽可能避免坡度。坡度对称量结 果的影响很大。因为动态汽车衡器秤台面处于坡度 上，当汽车驶上秤台面时将产生较大的冲击，直接导 致速度大时称量结果发生较大误差。

（d）减速带的设置应尽可能合理。当动态地磅秤台前后的减速带比较靠近衡器秤台面时，会导致 汽车轮胎刚通过减速带而汽车的减震钢板还处于振 动的状态时，轮胎就行进到了衡器秤台面上，从而造 成称重数据的改变；或是当汽车的一轴轮胎刚进到 秤台面上时，而另一轴轮胎正通过减速带，这势必造 成示值误差，特别是汽车速度越快时，对示值影响越 大。

(e)注意对动态地磅安装现场环境的保护。特 别要注意的是显示仪器、传感器的防水、防冲击、防 杂物石块、鹅卵石等），保持秤台及其前后道路的清 洁，以确保衡器的正常使用。

(f)动态称量的环境比较恶劣，因此，在检定有 效期内，各动态地磅的所在收费站应该特别注意 动态称量状况，一旦在正常速度范围内都发生较大 的动态称量误差，则应及时反映，以便采取相应措 施，避免造成不必要的损失。

4.2对策二

(a)根据检定规程的要求，对超过规定的运行速 度范围的称量，动态汽车衡应不指示和不打印称量 结果。尽快地设置在超速的情况不指示和不打印称 量结果的功能，以免造成过大的动态称量误差。

( b) 各 收 费 站 应 向 驾 驶 员 进 行 超 速 影 响 称 量 结果的宣传，并以更醒目的标牌标明称量的正常 速度及严禁超速的要求。在超速不显示、不打印的 功能设置后， 应及时的宣传超速不打印称量结果 的情况。

4.3对策三

(a)选择结构设计合理的限位装置，这无疑是十 分重要的。

(b)对于采用螺钉限位的碰撞式限位机构，一定 要调整好其间隙。使之处于正常状况。为了保证这一 愿望的实现，用小称量的参考车辆进行检定是比较 稳妥的。

(c)在秤台面的前后部位合理设置减速带，以减 小汽车驶入、驶出称量区域时的速度。

4.4对策四

适当地减小动态分度值，将有利于对小称量检 定的可靠性。对此也并不是不能实现的，目前安装的 动态地磅就有动态分度值显示为10kg的，也没有 发生数字跳闪的现象，这说明减小动态分度值还是 可行的。

4.5对策五

(a)当红外线车辆分离器玻璃窗上有污泥、有霜 冻、多灰尘或光电管出现故障时，应及时进行清洗镜 头或重新对准镜头、或更换光电管。

(b)收费站的收费员对非正常的恶意行车模式 应能及时识别，以防止错误的判断。特别要注意因收 费站处于车辆拥挤而车辆不能匀速地通过秤台面时 突发地启动或冲击式地通过秤台面的情况，实践证 明这种情况是造成称量超差的最大隐患。

(c)要能敏捷地识别出被测车辆的非正常悬挂 物及超长运载物，以防止错误的判断。

5.结束语

根据以上分析可看出，动态地磅在动态称量过 程中将出现一些问题，充分地认识和处理好这些问 题，是非常重要的。以上分析和对策或许对具体从事 动态地磅检定的专业技术人员以及即将在全国全 面开展的车辆计重收费工作具有一定的参考价值。