[发明专利]一种动态车辆称重系统

说明书

本发明属于公路交通控制系统，特别是称重系统。

动态车辆称重系统的研究，文献报导的大多是电容条及压电条传感器称重技术，这种技术目前实际使用中误差较大，达不到我们的要求。德国PIETZSCH公司产品样本1994DAW100型动态称重系统，使用的是槽形板结构的受弯板式传感器，但结构尺寸较大，构造也较复杂，加工生产以及按装都很不便，其精度也不够理想。

本发明的目的就是研制出精度符合要求，结构较简单，生产按装较容易的小型化的动态车辆称重系统(简称WIM)。为此，我们设计了由动态称重传感器(简称传感器)和动态称重仪(简称称重仪)组成的动态车辆称重系统实现了这一目的。

本发明由传感器和称重仪两部分组成一系统。传感器是组合应变片薄板式部分轮载传感器，主要部件有由不同金属材料制成的上盖板和底板，两金属板用螺钉紧固，在上盖板的内表面贴应变片，底板上表面呈凹形，两金属板紧固后，用侧封板和橡胶条密封并用螺钉紧固，埋设时传感器的长度方向垂直路边线，上盖板要与路面齐平，两传感器的中心线相距3米，而其接近端相距20厘米。称重仪是套电子测量系统，其机箱是一体化结耕，箱中配置软盘驱动器，各种接口等部件，该系统具有一个386计算机的功能和功态称重专用智能测试系统的全部功能，采用AT总线结耕，显示屏为点阵液晶显示屏。称重仪置于路旁，用电缆与传感器连接起来。当车辆通过传感器时，传感器产生的信号输入到称重仪，利用编制的程序进行数据处理，最后显示出来。

结合附图详细说明。

图1动态车辆称重系统。

1称重仪，2称重传感器。

图2传感器分解图。

3上盖板，4底板，5螺孔，6侧封板，7应变片，8电缆，9螺孔。

图3传感器方位图。

图4传感器应变输出图。

图5传感器横向位置上的荷载分布图。

图6传感器在总荷载作用下的输出图。

图7荷载通过传感器示意图。

图8传感器标定示意图。

图9传感器在车道上的布置示意图。

10传感器

图10应变片布置示意图。

11应变片。

图11典型的轮载信号波形图。

图12测量系统框图。

图13信号调理器电路图。

图14流程图。

传感器的设计理论基础是，对部分轮载力的积分来采集车轮重量，证明当荷载匀速通过传感器时，传感器的输出仅与总荷载和速度有关，而与荷载的长度及分布无关。

设传感器长度为L，宽度为B，中心线X＝B/2，如图3所示，设X方向单位集中线荷载作用于传感器中部时，B/2中心线上的应变输出曲线，是以作用位置为最大值的单峰型，且有效影响在一定范围(2d_o)内，如图4所示。设曲线下的面积为A，进一步设想，当集中线荷载在距传感器端部某一距离d(显然d≥do)之任意点作用时，其应变输出曲线是相同的，这样就在传感器的横向位置上，有一个宽度为Lo(L0＜l)，总荷载为p的荷载，荷载在Y轴的分布函数为q，如图5。q＝Q(y)，当L足够大，荷载位置满足d₁＞＞d且d₂＞＞d时，根据线性叠加原理，传感器应变输出曲线的面积： Z = ∫ Lo q · Ady = A ∫ dl d 1 + Lo gdy = A · p ]]>

此结果表明，传感器的输出只与总荷载有关，而与荷载宽度，分布状况和作用位置无关。据此，仅需以单位宽度荷载进行讨论。

在传感器长度方向上，当单位集中荷载(点荷载)作用于x方向位置时，传感器中心线上的输出为x的函数，如图6所示：

     Z＝f(x)    (0≤x≤B)