《动态车辆称重方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动态车辆称重方法.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102288268 A (43)申请公布日 2011.12.21 CN 102288268 A *CN102288268A* (21)申请号 201010203606.7 (22)申请日 2010.06.18 G01G 19/03(2006.01) (71)申请人 上海明永工程设备有限公司 地址 200062 上海市普陀区真北路 3370 号 (72)发明人 宋红军 黄东明 (74)专利代理机构 上海唯源专利代理有限公司 31229 代理人 曾耀先 (54) 发明名称 动态车辆称重方法 (57) 摘要 一种动态车辆称重方法， 包括以下步骤 ： 在路 面埋设一压电传感器。
2、， 汽车通过时车轮对压电传 感器施加一负载由此产生一电信号， 并将电信号 传输至一信号处理系统， 信号处理系统根据电信 号的波形参数计算出所述负载的重量 ； 还进一步 包括以下步骤 ： 对所述负载引发的电信号波形进 行再采样， 采样周期 TL L/S， 其中 L 为传感器宽 度， S 为车速 ； 根据每个采样点的电信号参数， 计 算出该点的负载值 ； 将所有采样点的负载值进行 叠加， 计算出本次称重的总负载。本发明方法根 据 L/S 的周期进行再采样， 即等同于将负载分成 若干与传感器等宽的分块， 然后一块一块进行独 立的测量， 最后再叠加算出总负载， 由于考虑了传 感器宽度这一因素， 整个称。
3、重方法更为精确。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 CN 102288281 A1/1 页 2 1. 一种动态车辆称重方法， 包括以下步骤 ： 在路面埋设一压电传感器， 汽车通过时车轮对压电传感器施加一负载， 压电传感器由 此产生一电荷信号， 并将电荷信号传输至一电荷放大器， 电荷放大器将电荷信号转换为电 压信号传递个一信号处理系统， 信号处理系统根据电压信号的波形参数计算出所述负载的 重量 ； 其特征在于所述方法还进一步包括以下步骤 ： 对所述负载引发的电压信号波形进行二次采样， 采样周期TL。
4、L/S， 其中L为传感器宽 度， S 为车速 ； 根据每个采样点的电压信号参数， 结合压电传感器的灵敏度和电荷放大器的增益比， 计算出该点的负载值 ； 将所有采样点的负载值进行叠加， 计算出本次称重的总负载。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 其特征在于在路面左右两侧分别埋设一压电传感器， 且 所述两个压电传感器前后错开布置。 3. 如权利要求 2 所述的方法， 其特征在于 ： 以汽车行进方向为正方向， 在位置靠前的压 电传感器前方埋设一地感线圈， 在位置靠后的压电传感器后方埋设一地感线圈。 权 利 要 求 书 CN 102288268 ACN 102288268 A CN 10228828。
5、1 A1/3 页 3 动态车辆称重方法 技术领域 0001 本发明涉及一种道路机动车称重的方法， 尤指一种在汽车行驶状态下的动态称重 方法。 背景技术 0002 随着国民经济的高速持续发展， 我国的公路交通也迅猛发展， 截止 2007 年底， 我 国收费公路总里程达10万公里， 其中高速公路总里程5.36万公里， 连同在建以及规划中的 项目， 到 2020 年我国高速公路通车里程将达到 10 万公里。随着 中华人民共和国道路交通 安全法 的颁布和实施， 加大了对机动车超载的处罚力度， 这对车辆轴重称量的方式和精度 提出了新的要求。传统的静态称重方式精度虽高， 但是效率太低， 干扰正常交通， 易。
6、造成交 通堵塞。 所谓汽车动态称重(weigh-in-motion of vehicles)， 就是在汽车行驶状态下进行 称重， 和静态称重相比， 具有节省时间、 效率高、 不干扰正常交通等优点。 0003 目前， 压电式传感器已被证明是一种多功能的工具测量的各种程序， 因此在动态 汽车称重中已经得到了广泛的应用。 压电动态称重系统包括铺设在路面上的压电传感器10 和一个在路边控制箱中的信号处理系统 20， 整个系统图如图 1 所示。单一辆车辆的轮胎经 过压电传感器10， 车辆产生压力作用到传感器10上。 结果就是， 传感器10产生了和负载成 比例的电流， 电信号被传输至信号处理系统 20 进。
7、行分析计算得出本次称重的负载值。目前 的分析处理方法主要包括 ： 0004 方法 1 ： 基于峰值 0005 这个方法在某些商业产品上进行应用， 是一个很直接的方法。轴载重 W 直接采用 电压峰值进行计算， 如下所示， 0006 w *peak_signal_voltage(xi) 0007 在这里， peak_signal_voltage(xi) 是信号 x(t) 的峰值， 是校准因子， 可以使用 已知轴重进行标定。当然， 很明显， 这种方法的称重精度是非常低的， 一般是用来进行一些 要求不高的分类， 例如， 统计各类车辆的流量。 0008 方法 2 ： 基于信号面积 0009 这个轴重的计。
8、算方法在许多的商业产品上进行了应用。 这个方法计算轴重采用信 号曲线的覆盖区域和车速进行计算。重量 W 的计算方法如下 ： 0010 0011 这里， L 是传感器的宽度， 是校准因子， S 是车辆速度， x(t) 是负载信号， b(t) 是 空闲信号。测量精度直接取决于车辆的速度计算。车速可以通过两行的称重传感器的进行 高精度的计算。这种方法需要进行标定， 类似于峰值计算方法， 决定 的数值 ； 如图 2 所示 为负载信号 (x(t) 波形曲线图， 再获取到完整波形 t1， t2 后， 我们一般需要做一个左右 边界扩展 t， 最终进入计算步骤的波形数据时 t1-t， t2+t， t 和设定的。
9、阈值是成 说 明 书 CN 102288268 ACN 102288268 A CN 102288281 A2/3 页 4 正比的， 主要就是补偿相应的信号损失。 上述方法中进行了积分， 其实质是计算信号曲线下 方区域的面积。 0012 但是， 在实际应用中传感器10是具有一定宽度的， 如图3所示， 假设负载是一个矩 形块 30， 在传感器 10 上滑动矩形块 30 应具有和一个移动的车辆相同的效果， 由于矩形块 30 慢慢移动， 传感器 10 负载显然是期间传感器 10 宽度的一个叠加。因此， 图 2 中信号线下 的区域不是矩形块 30 的重量， 除非传感器 10 宽度几乎等于零。 发明内容。
10、 0013 本发明要解决的技术问题是提供一种新的动态车辆称重方法， 可以实现在汽车行 驶状态下的精确称重。 0014 为解决上述技术问题， 本发明提供一种动态车辆称重方法， 包括以下步骤 ： 在路面 埋设一压电传感器， 汽车通过时车轮对压电传感器施加一负载， 压电传感器由此产生一电 荷信号， 并将电荷信号传输至一电荷放大器， 电荷放大器将电荷信号转换为电压信号传递 个一信号处理系统， 信号处理系统根据电压信号的波形参数计算出所述负载的重量 ； 该方 法还进一步包括以下步骤 ： 对所述负载引发的电压信号波形进行再采样 ( 二次采样 )， 采样 周期 TL L/S， 其中 L 为传感器宽度， S 。
11、为车速 ； 根据每个采样点的电压信号参数， 结合压电 传感器的灵敏度和电荷放大器的增益比， 计算出该点的负载值 ； 将所有采样点的负载值进 行叠加， 计算出本次称重的总负载。 0015 本发明的方法根据 L/S 的周期对波形进行再采样， 即等同于将负载分成若干与传 感器等宽的分块， 然后一块一块进行独立的精确测量， 最后再叠加算出总负载， 由于考虑了 传感器宽度这一因素， 整个称重方法更为精确。 0016 本发明的进一步改进在于， 在路面左右两侧分别埋设一压电传感器， 且所述两个 压电传感器前后错开布置。 在左右两侧分别埋设压电传感器可以测定汽车的偏载， 而前、 后 错开埋设则可以精确测定该汽。
12、车行驶的速度。 0017 本发明的进一步改进在于， 以汽车行进方向为正方向， 在位置靠前的压电传感器 前方埋设一地感线圈， 在位置靠后的压电传感器后方埋设一地感线圈。在压电传感器的前 后都埋设地感线圈， 可以测定汽车进入以及离开称重区域的时刻， 用于区分称重的车辆。 附图说明 0018 图 1 为现有的动态称重系统示意图 ； 0019 图 2 为现有称重方法的波形曲线图 ； 0020 图 3 为现有称重方法的模拟图 ； 0021 图 4 为本发明动态称重系统示意图 ； 0022 图 5 为本发明动态称重方法的模拟图 ； 0023 图 6 为本发明动态称重方法的波形曲线图。 具体实施方式 002。
13、4 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。 0025 首先参阅图 4 所示， 本发明动态称重系统包括埋设于路面上的压电传感器 11、 12 说 明 书 CN 102288268 ACN 102288268 A CN 102288281 A3/3 页 5 和一个在路边控制箱中的信号处理系统 20， 所述压电传感器 11、 12 与信号处理系统 20 保 持电连接， 作为本发明的较佳实施方式， 压电传感器 11、 12 分别埋设于路面左右两侧， 这样 可以分别测定汽车左右两侧的负载从而确定汽车偏载量， 并且将两个压电传感器 11、 12 前 后错开布置， 这样可以测定车轮通过前后压电传感器 11、。
14、 12 的时间从而确定汽车速度 ； 作 为本发明的另一较佳实施例， 以汽车行进方向为正方向， 在位置靠前的压电传感器 11 前方 埋设一地感线圈41， 在位置靠后的压电传感器12后方埋设一地感线圈42， 上游的地感线圈 41 探测车辆进入检测区域， 下游的地感线圈 42 检测车辆的离开， 这样可用以区分称重的车 辆。 0026 当汽车通过时车轮对压电传感器 11、 12 施加一负载， 压电传感器 11、 12 由此产生 一电荷信号， 并将所述电荷信号传输至电荷放大器， 电荷发达器将电荷信号转换为电压信 号传递个信号处理系统 20， 在信号处理系统 20 中产生如图 6 所示的波形曲线， 然后根。
15、据该 电信号的波形参数计算出负载的重量， 具体计算方法如下 ： 0027 1. 首先对电信号波形进行再采样， 采样周期 TL L/S， 其中 L 为压电传感器的宽 度， S 为车速， 其中各采样点为 ： 0028 t1-t+TL， t1-t+2TL， .， t1-t+NTL ； 0029 如图 5 所示， 假设负载是一个矩形块 30， 上述采样的步骤即相当于将矩形块 30 分 成 N 个与压电传感器等宽的分块， 其中 ： 0030 0031 2. 然后根据每个采样点的电信号参数， 计算出对应该点的负载值， 该步骤即相当 于图5中矩形块30慢慢移动， 每个分块依次经过压电传感器， 分别计算每个分。
16、块的重量， 使 用的公式为 ： 0032 0033 Wj是第 j 片的重量， 是压电传感器的灵敏度， G 是电荷放大器的增益比例 ； 0034 2. 将所有采样点的负载值进行叠加， 计算出本次称重的总负载 ： 0035 0036 本发明的称重方法由于考虑了传感器宽度这一因素， 整个称重方法更为精确。 说 明 书 CN 102288268 ACN 102288268 A CN 102288281 A1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102288268 ACN 102288268 A CN 102288281 A2/3 页 7 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102288268 ACN 102288268 A CN 102288281 A3/3 页 8 图 6 说 明 书 附 图 CN 102288268 ACN 102288268 A 。