[发明专利]一种汽车吨位测量的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车吨位测量的方法及其测量装置，属于计算机应用技术和测量技术领域。

背景技术

近年来，随着工业生产和商业贸易的快速增长，公路运输业竞争越来越激烈，车辆超限超载运输现象不断增加，车辆称重技术具有越来越重要的作用。

目前应用最为广泛的汽车衡器是电子磅，它的原理是汽车通过电子衡部分后测出其载重量，其体积庞大，安装地点固定，使用不方便，生产成本亦较高，在实际的应用中带来不少困难。许多相关科研机构也正在针对这些问题研制新的测量方法，最为典型的有两种：一种是静态测量技术。通过给车体安装一套电磁感应系统、液压系统等应变装置，测量汽车的载重量发生变化时引起相应的参数(位移、磁场、电压等信号)变化，测出汽车的载重。在中国发明专利200520080419中公开了一种车辆载重测量装置，提出了在支撑车轴的弹簧钢板和大梁之间安装距离传感器，该距离传感器包含一个敏感元件组合和一个带有导向机构的固定底座和活动杆，通过测量车辆上弹簧钢板在载重前后变形量，得到载重数据。这种测量的方法其测量原理简单，数据运算也不复杂，也很容易提高其测量精度；但是面临的最主要的问题是安装应变装置较为复杂，且所用到的敏感元件因为安装在车体上，在恶劣的环境下很难保持其精密性和使用寿命。

另一种是动态测量技术。其基本原理是：采集由载重汽车的重量引起的变形、惯性量改变等，通过提取这类参数信号，经过信号变换、处理、及频谱特性分析等手段提取出载重汽车的重量参数。现有公开文献“基于LabVIEW的车体振动加速度信号处理”(《中国测试技术》2008年第34卷第1期67～69页)一文，提出了一种通过加速度传感器获取车体的振动信号，经过滤波、变换、处理等数据运算，提取重量信息。同样，在公开文献“高速动态车辆研究”(《微电脑应用》2009年第25卷第1期10～12页)一文中，提供了一种高速动态车辆称重方法：以应变传感器作为现场敏感器件，测量行驶车辆引起的桥梁应变，对采样数据进行积分运算消除振动项对结果的影响，进而获得动态车辆的载重值。这两种方法都是采用了动态测量技术，都是充分利用了车体自身参数的变化，其硬件实现过程并不复杂；但是，其信号是在车辆行驶过程中实时获得的，测量信号处理及参数辨识过程较为复杂，另一方面，路面的平滑度和车辆速度对测量结果影响亦较大。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种基于胎压测量吨位的测量方法，不需要额外安装辅助测量装置，也不需要对现有车型进行改造，通过提取载重前后汽车轮胎气压参数的变化，经过简单的运算，便可得到车辆的真实的载重值。该测量方法亦吸收了前述公开文献提出的静态测量技术和动态测量技术。一方面，胎压变化和载重量近似呈线性关系，只需要进行相应的补偿，其测量原理简单；另一方面，胎压变化量是载重汽车自身的变化参数，省去了辅助测量装置。

本发明要解决的技术问题是，首先根据经典力学的基本原理建立了载重量与胎压变化之间的数学关系模型，为实现测量装置提供了理论基础；其次根据所建立的数学模型，设计了全数字便携式吨位测量装置。为解决上述技术问题，本发明提出的通过胎压变化测量汽车载重负荷的测量方法。大量的实验研究表明，对于特定的轮胎，内部气压变化与其承受的径向载荷是近似呈线性关系的。以此为依据，对于简单的四轮卡车轮胎气压与载重负荷关系模型进行了深入研究，通过两步法建立了精确的数学模型：

第一步：载重与受力的关系。

将四轮卡车抽象成理想的平面物理模型，并做以下合理的假设：

(1)负载后车身左右对称，即认为左右轮胎承受的力相等。

(2)车厢内的载重物重心处在固定的位置，即车厢的中心位置。

则可建立以轮胎为支点的力矩模型，如图1。

以前轮为参考原点，根据假设(2)得到载重汽车的重心随载重量变化关系：

X2=m*x0+M*y0m+M]]>