汽车衡安装方式对整车式称量结果的影响

本文通过对整车式计重收费系统汽车衡秤台水平安装和倾斜安装对称量结 果的影响进行分析，提出秤台水平安装有利于提高设备计量精度和使用可靠性。

―、前言

公路整车式计重收费系统由电子汽车衡、控 制仪表、车辆分离器、车辆检测线圈、轮轴识别 器和通行信号灯等组成，能够对静态或低速通过 的车辆进行整车称量，同时能够对车辆进行自动 分离，检测出车辆的轴数、轴重和车型，通过与 收费软件协同工作，完成货车的计重收费或超限 检测。公路整车式计重收费系统主要特点是准确 度高、可靠性好，能有效解决使用动态轴重衡存 在的车辆恶意冲跳秤等行为造成的通行费漏收或 产生的重量争议问题，使计重收费更加合理公正。

从2010年2月陕西省高速公路第一条整车式 计重收费车道开通至今，整车式计重收费系统已 经得到广泛应用。整车式计重收费系统电子汽车 衡的安装采用浅基坑方式，收费车道路面存在纵向和横向坡度，为了保持收费广场路面坡度一致， 有人提出汽车衡安装时应与路面纵向坡度保持一致, 即所谓汽车衡秤台倾斜安装，因为在GB/T 7723-2008《固定式电子衡器》和GBA 21296-2007 《动态公路车辆自动衡器》中都没有对汽车衡秤台 水平安装提出明确要求，致使汽车衡秤台倾斜安 装呼声一度比较强烈，本文从受力角度分析探讨 汽车衡秤台水平安装的必要性。

二、水平安装和倾斜安装对称量结果影响的分析

公路整车式计重设备数据采集方式可以分为： 车辆在匀速运动不减速也不加通过程中采集 数据、在减速运动过程中采集数据、在静止状态 中采集数据，我们可以分别对这三种状态进行受 力分析。以下分析没有考虑秤台重量和纵向限位 力秤台重量在衡器零点标定时与传感器初始支 撑力平衡，纵向限位力与秤台受车辆的水平力平 衡，秤台处于平衡状态。

(一）车辆在匀速运动时采集数据

数据采集时车辆在秤台上匀速运动，此过程中 车辆不减速也不加速，此时车辆牵引力等于摩擦力。

(1）当秤台水平安装时，秤台受力情况如图1 所示。

2）举例分析计算

计算条件：当秤台与水平面有2%斜度时候， 一辆载货总重50t的车辆通过秤台。

根据车辆在收费站实际行驶情况考虑，假设 350马力车辆用40%的功率以5km/h的速度匀速通 过汽车衡，在车辆匀速行驶3S过程中采集数据， 此时行驶距离为4.17m,牵引力等于74028N。

根据0式：f=5.655吨力 根据4式：G=49.742吨力 传感器感受的重量减少了 0.258t是计量检定 标准要求误差（±1.5e=30kg的8倍多。

根据6式：G=50.136吨力 传感器感受的重量增加了 0.136t是计量检定 标准要求误差（±1.5e=30kg的4倍多。

水平方向的力由限位装置抵消、平衡、吸收。 (二车辆在匀减速运动时采集数据 车辆在秤台上减速至停车过程中采集数据， 此过程可以理解为匀减速过程，车辆牵引力为零， 靠刹车形成的摩擦力使车辆减速。

(1）当秤台水平安装时，受力情况与（一中的（）1.1相同。

(2）当秤台倾斜安装时：秤台与水平面夹角a, 传感器垂直水平面安装垂直受力，以车辆上坡为 例分析受力情况。

1）受力分析

①车辆受力分析如图4所示。

三、结语

通过以上分析，我们可以得出以下结论：当 秤台水平安装时无论车辆的运行状态如何，传感 器感受到的合力都等于车辆重量；当秤台倾斜安 装时，传感器感受到的合力往往都不等于车辆重 量存在较大的称量误差。

以上分析车辆处于理想的行驶状态，实际使 用中车辆的行驶状态多样，当秤台倾斜安装时， 实际误差将大于以上理论计算结果。

以上分析没有考虑纵向限位对秤台的力，秤 台倾斜安装时纵向限位引进了垂直方向的分力， 对称重系统的整体精度、可靠性造成一定影响， 实际误差大于以上理论计算结果。

以上是从理论分析得出的结论，汽车衡系统 实际的受力状态还需要考虑传感器的受力状态及 限位的影响。

以上分析按传感器处于理想的垂直安装状态 考虑，当秤台倾斜安装时，传感器因受侧向力很 难保证垂直状态，为了保证传感器垂直受力，必 须为每个传感器配做相应的调整水平装置，不利 于秤台的标准化生产加工，同时也为后续维护工 作带来难度。

秤台纵向倾斜安装可以保证纵向坡度与路面 一致性，但是因为路面存在横向坡度，因此实际 使用效果达不到想象的目的。

对于新建整车式计重收费车道及广场，设计 和建设期可以将坡度控制在1.5%以内，既可以满 足秤台水平安装要求，又可以保证收费广场美观； 对于坡度超过1.5%的现有收费广场改造工程，施 工时可以通过适当延长秤台两端找坡段长度来保 证秤台水平安装。

相信在公路收费管理部门、设计单位、生产 厂商的共同努力下，会对整车式计重收费项目汽 车衡安装提出合理和可行的方案，确保整车式计 重收费系统准确度和可靠性。