速度与加速度对动态汽车衡称重系统的影响

为研究速度、加速度对动态称重的影响，将繁复的汽车振动模型进行简化，利用 Matlab 对 B 级路面情况下不同速度的动载荷进行仿真; 从力学角度利用达朗贝尔原理，研究加速度因素对动态称重结果的影响。由分析知: 速度值越大，动载荷频率、幅度越高，对称重精度影响越大; 加速度不等于零时，单轴称重瞬时值会产生与加速度成正比的误差，并使称重结果产生较大偏差。速度与加速度的影响分析，为进一步提高动态汽车衡精度研究提供了理论依据。

动态称重，简称 WIM( weigh － in － motion) ，与静态称重相比，具有节省时间、效率高、不易造成交通干扰等优点，其对实现交通运输管理的现代化有着巨大的促进作用 。另一方面，静态称重时，车辆平稳的作用于称重台面，其他干扰较小，较易实现高精度测量; 而动态称重过程由于受到多种随机不确定因素干扰，如汽车结构、行驶状态、路面情况等，对实现高精度的动态称重造成严重影响。在影响称重结果的诸多因素中，汽车运行速度是非常重要的方面 。为了解运动状态对汽车动态称重的影响，本文对汽车振动简化模型进行仿真，分析相同路面条件下，不同速度的动载荷情况; 此外，利用达朗贝尔原理，探讨汽车加速度对动态称重影响。

1.动态称重系统结构

动态称重系统是测量行驶车辆的动态轮胎受力并计算相应的静态车辆重量的过程。动态称重系统主要由称重平台、称重传感器、拉杆限位装置、接线盒及称重仪表 5 部分构成 ，系统结构如图 1 所示。

2.车辆速度影响分析

进行动态称重时，车辆在称重台面上运动，作用在台面上的力，不仅含有车辆的真实载重，也包含各种因素所引起的干扰力，如路面平整度、地形状况、车辆运动状态等。其中路面不平是引起汽车振动的主要因素 建立四分之一汽车

由仿真图像可以得到: 在相同路面情况下，过车速度较小时，如 V = 5 m / s，动载荷频率较低，振幅较小; 当速度增大时，如 V = 30 m / s，动载荷频率与振幅均明显增大，易对汽车称重结果产生较大影响。因此，在动态称重过程中，应控制过车速度，尽量让车辆以较低速度通过称重平台。

3.车辆加速度影响分析

考虑到现场安装效果，我们假设称重平台存在一定的倾斜角 θ。现设定汽车连同货物总重量为 mg，前轴承载 m1 g，后轴承载 m2 g，地面对前后轮的垂直反力分别为 FNA 、FNB ，质心 C 距离前后轮的水平距离分别是 L1 和 L2，且距离地面高度为 h。当汽车以加速度 a 行驶过磅时，力学分析如图 3 所示:

根据达朗贝尔原理: 在任一瞬间，平移物体惯性力系可以简化为一合力。其作用线通过物体质心，方向与平移加速度方向相反，大小等于质量与加速度的乘积。因此，惯性力: F' = － ma ，于是得到汽车的动态平衡方程，如下:

4.结束语

朗贝尔原理从力学角度分析加速度因素对动态称重的影响。由上述分析知，汽车行驶速度的大小，加速度的变化，都会对称重结果产生影响，引起误差。为保证较高的测量精度，首先，秤台的安装应尽量没有倾角，且选择在路面等级较高的路段，以减少称重时动载荷对汽车真实载重的干扰; 此外，动态称重过程中，汽车应尽量以匀速低速通过称重平台，降低动载荷引起的误差; 最后，软件设计中应采用科学的数据处理方法，如卡尔曼滤波等，以保证称量结果满足动态称重精

度的国标要求 。