CN102809414B - 一种车辆动态称重系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆动态称重系统，包括称重传感器、电荷放大器和控制器；称重传感器包括两组沿道路方向交错铺设的石英传感器组，每组石英传感器组包括两条沿道路方向铺设的石英压电传感器；第一组石英传感器组中的两条石英压电传感器，一前一后分别横向设置在左侧车道；第二组石英传感器组中的两条石英压电传感器，一前一后横向设置在右侧车道；车辆通过称重传感器时，控制器根据石英传感器产生的波形信号计算出一个车重值；并将计算出的各车重值求平均，得到最终车辆称重值，由于两组石英传感器组的平行交错铺设方式，可对异常情况进行有效处理，即使当车辆非匀速或走"S"通过传感器铺设路段，也能通过两组石英传感器的计算结果求平均值来修正偏差，使称重结果更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及称重领域，尤其涉及一种车辆动态称重系统。
背景技术
现有车辆动态称重一般采用单排石英传感器对车道进行覆盖，由石英传感器检测通过其上的车辆各轴对路面的压力和速度，然后用嵌入式计算机计算出该车的各轴重量和整车总重量。其计算公式为：
轴重量=车轴速度/传感器宽度*压电波形积分面积*校正系数
整车总重量=各轴重之和
由上面公式可知，当车辆非匀速或走"S"路线通过时，这样会导致称重结果出现偏差。因此单排石英传感器不能解决车辆异常通过时造成的称重偏差。且石英传感器称量结果受道路不平整和车辆振动的影响，称重结果与实际整车重量也会出现偏差。要保证车辆从单排石英传感器上通过时称量的结果准确，对传感器精度、安装质量、道路平整度及车辆通过车速都提出较高要求，在实际工程中难度较大，极其不容易实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆动态称重系统，解决现有单排石英称重系统对异常情况不能很好处理，导致称重结果不准确的缺点，提供一种车辆动态称重系统，由四条石英传感器平行交错铺设在计费车道上，能有效处理车辆通过传感器路段时的异常情况，准确测量出车重。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种车辆动态称重系统，包括称重传感器、电荷放大器和控制器；称重传感器在车轮碾压时产生的波形信号，经电荷放大器放大后传输到控制器，控制器根据波形信号计算车辆重量，所述称重传感器包括两组沿道路方向铺设的石英传感器组，每组石英传感器组包括两条沿道路方向铺设的石英压电传感器；
第一组石英传感器组中的两条石英压电传感器，一前一后分别横向设置在左侧车道；
第二组石英传感器组与第一组石英传感器组交错设置，第二组石英传感器组中的两条石英压电传感器，一前一后横向设置在右侧车道；
每条石英压电传感器的长度为车道宽度值的2/5—3/5之间，且不同组石英传感器中的两条石英压电传感器的长度值相加等于或大于车道宽度值。
车辆通过称重传感器时，控制器根据每组石英传感器产生的波形信号分别计算出一个车重值；并将计算出的各车重值求平均，得到最终车辆称重值。
其中，每组石英传感器组内的两条石英压电传感器之间的前后间距相同，范围为300mm~600mm；第二组石英传感器组与第一组石英传感器组之间的前后交错距离为300mm~600mm。
优选的，每组石英传感器组内的两条石英压电传感器之间的前后间距为400mm；第二组石英传感器组与第一组石英传感器组之间的前后交错距离为400mm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明采用两组石英传感器铺设在车道上作为称重传感器，可有效减少由于路面不平与车辆振动引起的称重偏差，且由于两组石英传感器组的平行交错铺设方式，可对异常情况进行有效处理，即使当车辆非匀速或走"S"通过传感器铺设路段，也能通过两组石英传感器的计算结果求平均值来修正偏差，使称重结果更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本发明实施例中车辆动态称重系统结构示意图；
图2为本发明实施例车辆动态称重系统中称重传感器的铺设位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，为本发明实施例中车辆动态称重系统结构示意图，本发明车辆动态称重系统，包括称重传感器1、电荷放大器2和控制器3，称重传感器1在车轮碾压时产生的波形信号，经电荷放大器2放大后传输到控制器3，控制器3根据波形信号计算车辆重量。称重传感器1可铺设在计重收费车道内，距收费亭18m到24m之间。
参见图2，为图1中称重传感器1的铺设位置示意图，所述称重传感器1包括两组沿道路方向铺设的石英传感器组，每组石英传感器组包括两条沿道路方向铺设的石英压电传感器，每条石英压电传感器的长度可以为车道宽度值的2/5—3/5之间。如图2中，C1、C2、C3、C4分别表示一条石英压电传感器，其中C1、C2为一组石英传感器组、C3、C4为一组。图2中，L1取值范围为：300mm ~600mm（行车方向为正），L2取值范围为：300mm ~ 600mm， L3取值范围为：300mm ~ 600mm（行车方向为正）。
第一组石英传感器组中的两条石英压电传感器，一前一后分别横向设置在左侧车道，如图2中C1、C2组合为第一组石英传感器组，从车行方向看，石英压电传感器C1、C2横向设置在左侧车道，使得车辆通过该车道时，左侧车轮压在C1、C2上，重复测量两次同一车轮重量。每组传感器(C1、C2；C3、C4)长度可以采取对称或非对称布设，如车道宽为3m，则可以选取C1、C2的长度值和C3、C4的长度值均为1.5m；车道宽为3.25m，则可以选取C1、C2的长度值为1.75m，而C3、C4的长度值均为1.5m。
第二组石英传感器组与第一组石英传感器组交错设置（如图2，C1、C2组与C3、C4组交错铺设）第二组石英传感器组中的两条石英压电传感器，一前一后横向设置在右侧车道；如图2中，C3、C4组合为第二组石英传感器组，石英压电传感器C3、C4横向设置在右侧车道，使得车辆通过该车道时，右侧车轮压在C3、C4上。
每组石英传感器组内的两条石英压电传感器之间的前后间距相同，范围为300mm-600mm，即图2中C1、C2之间的前后间距，及C3、C4之间的前后间距可以为300mm-600mm，在本发明中优选为400mm。而第二组石英传感器组与第一组石英传感器组之间的前后交错距离为300~ 600mm（行车方向为正），即C2、C3之间的前后间距为300mm~ 600mm，本发明中优选为400mm。
在本发明中，称重传感器按照图2的方式铺设好后，需要将每组石英传感器组内的两条石英压电传感器之间的前后间距值预先存储到控制器中。车辆通过称重传感器铺设路段时，石英压电传感器C1、C2、C3、C4只要有车轮碾压就会产生相应的波形信号，以一辆车通过称重传感器时的前轮为例：左前轮会依次碾压C1和C2，右前轮会依次碾压C3和C4，每个石英压电传感器均会产生一个波形信号发送到控制器中。控制器根据每组石英传感器产生的波形信号分别计算出一个车重值，并将计算出的各车重值求平均，得到最终车辆称重值。
其中，控制器根据每组石英传感器产生的波形信号分别计算出一个车重值的具体过程，可结合图2用下面例子说明，其中：C1与C2的前后间距用s1来表示， C3与C4之间的前后间距用s2来表示。
控制器接收到来自称重传感器的波形信号后，根据C1发送来的波形和C2发送来的波形分析计算出车辆通过s1距离的时间t1，同时根据C3发送来的波形和C4发送来的波形分析计算出车辆通过s2距离的时间t2（由于波形信号里面含有时间信息，因此通过波形信号分析某段距离车辆通过时间非常容易的）。然后用s1/ t1和s2/ t3分别计算一个车轴速度，最后将计算出的两个车轴速度代入下面公式分别计算一个车重值：
轴重量=车轴速度/传感器宽度*压电波形积分面积*校正系数
车重值=各轴重之和
其中，压电波形积分面积根据石英压电传感器返回的波形计算，而校正系数为控制器中预置的，传感器宽度根据实际情况测量后存储在控制器中，通常石英压电传感器的宽度为70mm，压电波形积分面积的计算方式及上述计算公式为现有常用技术，在此不做过多赘述。
控制器最后将计算出的两个车重值求平均，得到最终车辆称重值，在车辆计费系统中，控制器计算出最终车辆称重值后，将该值传送到收费计算器处，作为计费数据之一。
由于本发明中称重传感器包括两组石英传感器组，传感器数量的增加，可有效减少由于路面不平引或车辆振动起的称重偏差，且由于两组石英传感器组的平行交错铺设方式，可对异常情况进行有效处理，即使当车辆非匀速或走"S"通过传感器铺设路段，也能通过两组石英传感器的计算结果求平均值来修正偏差，使称重结果更加准确。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (1)
1.一种车辆动态称重系统，包括称重传感器、电荷放大器和控制器；称重传感器在车轮碾压时产生的波形信号，经电荷放大器放大后传输到控制器，控制器根据波形信号计算车辆重量，其特征在于，所述称重传感器包括两组沿道路方向铺设的石英传感器组，每组石英传感器组包括两条沿道路方向铺设的石英压电传感器；
第一组石英传感器组中的两条石英压电传感器，一前一后分别横向设置在左侧车道；
第二组石英传感器组与第一组石英传感器组交错设置，第二组石英传感器组中的两条石英压电传感器，一前一后横向设置在右侧车道；
每组石英传感器组内的两条石英压电传感器之间的前后间距相同，范围为300mm-600mm；
第二组石英传感器组与第一组石英传感器组之间的前后交错距离为300mm-600mm；
每条石英压电传感器的长度为车道宽度值的2/5—3/5之间，且不同组石英传感器中的两条石英压电传感器的长度值相加等于或大于车道宽度值；
车辆通过称重传感器时，将每组石英传感器组内的两条石英压电传感器之间的前后间距值预先存储到控制器中，控制器根据每组石英传感器产生的波形信号分析计算出车辆通过时间，然后分别计算车轴速度，最后将计算出的两个车轴速度分别计算出一个车重值,并将计算出的各车重值求平均，得到最终车辆称重值。
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