随着公路运输业的发展,超限超载己经成为一种普遍存在的现象,一些西方发达国家很早就开始发展公路运输行业,国外发达国家比我国更早的面临超限运输治理的问题。在二十世纪中期,就有一些国家存在超限运输的现象。由于超限超载运输对公路破坏巨大,鉴于这种状况,为了减轻超载车辆对公路桥梁造成的破坏,一些发达国家早在二十世纪中期就着手车辆动态称重系统相关方面的研究,经过多年发展以取得了一定的成果,而我国则在八十年代初才关注并着手相关的课题研究。
车辆动态称重是指对行驶的车辆进行不停车动态测量。动态称重系统是由一套设备组成的包括:压力传感器、计算机、以及判定检测幵始与结束的一些相关设备等组成的,用’未来测量行驶中的车辆车辆轮胎作用在传感器上的压力,由计算机对车辆的重量以及车辆类型等车辆信息进行测量计算,并显示和存储这些信息。车辆动态测量时,被测车辆以一定速度通过测量平台,所以汽车轮胎作用在测量平台上的力只有很短时间[7],由于车辆运动本身和外界都存在许多干扰因素,如:震动载荷、轮胎驱动力等,所以作用在称重平台上的力并不是车辆的真实重量。因为存在这些干扰因素,动态称重很难实现高精度测量,所以需要对采集回来的信号进行处理,来降低消除这些干扰因素所带来的误差影响,获得准确的车辆的真实重量。其最显著的特点是:检测时间短、工作效率高、智能化检测系统、工作人员劳动强度低。这对车辆运输现代化管理有着有积极的作用。
1国外动态称重系统的研究现状
早在二十世纪,国外一些发达国家就开始关注车辆动态称重技术。美国由于超限运输的情况出现较早,自十九世纪中期就幵始着手研究车辆动态称重技术。
1974年,对车辆动态称重研究最早的是gkovacs在匈牙利举行的imek0/tc3会议上发表了车辆动态称重系统的最早参考文献《轮负荷称与轴负荷称的试验方法》,为以后动态测量技术的发展奠定了坚实基础。
1958年,美国正式幵始了的动态测量系统研究,时间长达十六年。
1974年,法国制造了压力电绩动态称重器的并获得了专利权,美国首次在车辆载荷的系统研究中使用动态称重系统;
1982年,美国streete公司和英国的goldenriver公司在南非专利基础上采用先进电子技术,大幅度提升了系统性能。
1983年,vibracoax车辆动态称重系统在法国开始投入使用。同年九月,美国联邦公路管理总署(fhwa)幵始对“低成本动态车辆称重系统”着手研究。
1985年,美国的研发的“低成本动态称重系统”提交至美国联邦公路部署进行推广使用。
1988年,英国研制出一种性能更加优越的新型称重压电传感器vibetek5
1990年,西德研制开发的平板式传感器在美国举行的“国际交通数据采集技术会议”上,属于世界领先技术。
1992年,按照欧盟公路运输委员会(ectd)提供的框架,制定了 cost323计划。这项计划最关键的一项实验是在瑞士进行的近三年的wim系统的现实使用检测,其主要工作内容焉研究车辆动态检测的实际应用问题研究。
1994年,欧盟开始进行为期一年wave计划,选择在气候寒冷的瑞典进行产品运行系统检测,就是著名的cet实验。
2000年,msi公司研发的共聚物压电轴新型传感器在美国在its年会上进行展出。
目前由于动态称重系统的使用用途不同,目前的世界上比较先进的动态称重系统对轴重测量的平均误差可控制在30%以内,其置信度达到90%,最先进的动态称重系统对轴重测量的误差可以控制在5%以内,置信度达到90%以内,由于其成本太高只能在一些特场合使用。
2、国内动态称重系统的研究现状
改革开放前我国的经济落后,当时没有建设公路网,动态称重技术更没有研发环境,随着改革开放后经济的快速发展以及公路网的快速覆盖,车辆的数量也急速增加,我国开始了对动态称重系统的研究,但我国所面临的问题是:研发时间短、起步晚。八十年代国内还没有自主研发的动态称重系统,由于公路运输发展的需要我国首次从国外引了动态称重系统,但设备价格昂贵,传感器庞大,难以自行维护,都是一些国外更新换代淘汰下来的产品,在我国使用时面临许多问题。
2000年,《超限运输车辆行驶公路管理规定》由国家正式颁布,2004年,国家又颁布了《中华人民共和国道路交通安全法》,这些法令法规的颁布与完善掀起了对动态检测技术研究的研究热潮,促进其进入了高速发展时期。我国在动检测技术研发的起步阶段,由于研究的基础差,幵始大量的借鉴和学习国外动态称重的先进技术和先进理论,并在此基础上,建立符合中国道路特点的动态称重技术。
我国最先着手对动态称重系统研究较早的是重庆市公路科学研究所,他们先后开发出sm2000、sm3000 动态车品称重 新型的技术,随后的山西计量测试研究所和太原工学院也联合开发出轴计量式汽车衡,特别是最近几年来,国内工业界对汽车衡动态称重的需求有了很大的增长,许多生产厂家和公司都相继推出了自己的动态汽车衡产品,部分典型动态称重系统有德峰精密机械有限责任公司生产的bdz-ae型便携式动态轴重检测仪[9]。随着科学技术水平的提升,目前我国已自主研发出多种动态称重系统,已大量投入使用,其主要是应用在计重收费与执法检查,在公路交通管理中发挥着重要的作用。
3、国内动态称重系统的应用现状
目前动态称重系统在国内的主要应用有:公路交通调查执法检查、计重收费等。自2000年以来,针对目前我国超限运输问题严重,采取了计重收费、超限检测等治理手段来对其进行有效地抑制,并先后在在天津,四川、河南、山东等省内进行推广使用,结果表明,采用计重收费与超限超载治理等手段,己对超限运输起到了一定的治理作用,但也显现出一些的问题,对于公路交通管理具有不良的影响。具体表现在以下几方面:
1)设备的测量稳定性差容易引起广大驾驶员的质疑,系统检测到数据与实际车辆数
据相比有一定误差,例如轴数判定不准确,产生多轴或少轴,导致称重结果与实际重量误差很大,产生多收费或者少收费的问题,容易引起收费员与司机矛盾,所以亟需提高系统
运行的稳定性。
2)测量误差大,货运车辆在同一公路的不同收费站检测出的结果差异大,其原因主要是,由于没有对称重信号进行深入分析,以及系统结构的局限性,这种情况直接导致许多驾驶员与收费站工作人员产生矛盾。称量系统的测量稳定性、准确度与处罚严肃性以受到广大驾驶员的质疑,所以对于测量精度需要进一步的提高。