本文通過對整車式計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)汽車衡秤臺(tái)水平安裝和傾斜安裝對稱量結(jié) 果的影響進(jìn)行分析，提出秤臺(tái)水平安裝有利于提高設(shè)備計(jì)量精度和使用可靠性。

―、前言

公路整車式計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)由電子汽車衡、控 制儀表、車輛分離器、車輛檢測線圈、輪軸識(shí)別 器和通行信號(hào)燈等組成，能夠?qū)o態(tài)或低速通過 的車輛進(jìn)行整車稱量，同時(shí)能夠?qū)囕v進(jìn)行自動(dòng) 分離，檢測出車輛的軸數(shù)、軸重和車型，通過與 收費(fèi)軟件協(xié)同工作，完成貨車的計(jì)重收費(fèi)或超限 檢測。公路整車式計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)主要特點(diǎn)是準(zhǔn)確 度高、可靠性好，能有效解決使用動(dòng)態(tài)軸重衡存 在的車輛惡意沖跳秤等行為造成的通行費(fèi)漏收或 產(chǎn)生的重量爭議問題，使計(jì)重收費(fèi)更加合理公正。

從2010年2月陜西省高速公路第一條整車式 計(jì)重收費(fèi)車道開通至今，整車式計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)已 經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。整車式計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)電子汽車 衡的安裝采用淺基坑方式，收費(fèi)車道路面存在縱向和橫向坡度，為了保持收費(fèi)廣場路面坡度一致， 有人提出汽車衡安裝時(shí)應(yīng)與路面縱向坡度保持一致, 即所謂汽車衡秤臺(tái)傾斜安裝，因?yàn)樵?/span>GB/T 7723-2008《固定式電子衡器》和GBA 21296-2007 《動(dòng)態(tài)公路車輛自動(dòng)衡器》中都沒有對汽車衡秤臺(tái) 水平安裝提出明確要求，致使汽車衡秤臺(tái)傾斜安 裝呼聲一度比較強(qiáng)烈，本文從受力角度分析探討 汽車衡秤臺(tái)水平安裝的必要性。

二、水平安裝和傾斜安裝對稱量結(jié)果影響的分析

公路整車式計(jì)重設(shè)備數(shù)據(jù)采集方式可以分為： 車輛在勻速運(yùn)動(dòng)不減速也不加通過程中采集 數(shù)據(jù)、在減速運(yùn)動(dòng)過程中采集數(shù)據(jù)、在靜止?fàn)顟B(tài) 中采集數(shù)據(jù)，我們可以分別對這三種狀態(tài)進(jìn)行受 力分析。以下分析沒有考慮秤臺(tái)重量和縱向限位 力秤臺(tái)重量在衡器零點(diǎn)標(biāo)定時(shí)與傳感器初始支 撐力平衡，縱向限位力與秤臺(tái)受車輛的水平力平 衡，秤臺(tái)處于平衡狀態(tài)。

(一）車輛在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)采集數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)采集時(shí)車輛在秤臺(tái)上勻速運(yùn)動(dòng)，此過程中 車輛不減速也不加速，此時(shí)車輛牽引力等于摩擦力。

(1）當(dāng)秤臺(tái)水平安裝時(shí)，秤臺(tái)受力情況如圖1 所示。

2）舉例分析計(jì)算

計(jì)算條件：當(dāng)秤臺(tái)與水平面有2%斜度時(shí)候， 一輛載貨總重50t的車輛通過秤臺(tái)。

根據(jù)車輛在收費(fèi)站實(shí)際行駛情況考慮，假設(shè) 350馬力車輛用40%的功率以5km/h的速度勻速通 過汽車衡，在車輛勻速行駛3S過程中采集數(shù)據(jù)， 此時(shí)行駛距離為4.17m,牽引力等于74028N。

根據(jù)0式：f=5.655噸力 根據(jù)4式：G=49.742噸力 傳感器感受的重量減少了 0.258t是計(jì)量檢定 標(biāo)準(zhǔn)要求誤差（±1.5e=30kg的8倍多。

根據(jù)6式：G=50.136噸力 傳感器感受的重量增加了 0.136t是計(jì)量檢定 標(biāo)準(zhǔn)要求誤差（±1.5e=30kg的4倍多。

水平方向的力由限位裝置抵消、平衡、吸收。 (二車輛在勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)采集數(shù)據(jù) 車輛在秤臺(tái)上減速至停車過程中采集數(shù)據(jù)， 此過程可以理解為勻減速過程，車輛牽引力為零， 靠剎車形成的摩擦力使車輛減速。

(1）當(dāng)秤臺(tái)水平安裝時(shí)，受力情況與（一中的（）1.1相同。

(2）當(dāng)秤臺(tái)傾斜安裝時(shí)：秤臺(tái)與水平面夾角a, 傳感器垂直水平面安裝垂直受力，以車輛上坡為 例分析受力情況。

1）受力分析

①車輛受力分析如圖4所示。

三、結(jié)語

通過以上分析，我們可以得出以下結(jié)論：當(dāng) 秤臺(tái)水平安裝時(shí)無論車輛的運(yùn)行狀態(tài)如何，傳感 器感受到的合力都等于車輛重量；當(dāng)秤臺(tái)傾斜安 裝時(shí)，傳感器感受到的合力往往都不等于車輛重 量存在較大的稱量誤差。

以上分析車輛處于理想的行駛狀態(tài)，實(shí)際使 用中車輛的行駛狀態(tài)多樣，當(dāng)秤臺(tái)傾斜安裝時(shí)， 實(shí)際誤差將大于以上理論計(jì)算結(jié)果。

以上分析沒有考慮縱向限位對秤臺(tái)的力，秤 臺(tái)傾斜安裝時(shí)縱向限位引進(jìn)了垂直方向的分力， 對稱重系統(tǒng)的整體精度、可靠性造成一定影響， 實(shí)際誤差大于以上理論計(jì)算結(jié)果。

以上是從理論分析得出的結(jié)論，汽車衡系統(tǒng) 實(shí)際的受力狀態(tài)還需要考慮傳感器的受力狀態(tài)及 限位的影響。

以上分析按傳感器處于理想的垂直安裝狀態(tài) 考慮，當(dāng)秤臺(tái)傾斜安裝時(shí)，傳感器因受側(cè)向力很 難保證垂直狀態(tài)，為了保證傳感器垂直受力，必 須為每個(gè)傳感器配做相應(yīng)的調(diào)整水平裝置，不利 于秤臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)加工，同時(shí)也為后續(xù)維護(hù)工 作帶來難度。

秤臺(tái)縱向傾斜安裝可以保證縱向坡度與路面 一致性，但是因?yàn)槁访娲嬖跈M向坡度，因此實(shí)際 使用效果達(dá)不到想象的目的。

對于新建整車式計(jì)重收費(fèi)車道及廣場，設(shè)計(jì) 和建設(shè)期可以將坡度控制在1.5%以內(nèi)，既可以滿 足秤臺(tái)水平安裝要求，又可以保證收費(fèi)廣場美觀； 對于坡度超過1.5%的現(xiàn)有收費(fèi)廣場改造工程，施 工時(shí)可以通過適當(dāng)延長秤臺(tái)兩端找坡段長度來保 證秤臺(tái)水平安裝。

相信在公路收費(fèi)管理部門、設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn) 廠商的共同努力下，會(huì)對整車式計(jì)重收費(fèi)項(xiàng)目汽 車衡安裝提出合理和可行的方案，確保整車式計(jì) 重收費(fèi)系統(tǒng)準(zhǔn)確度和可靠性。