CN108507659A - 用于校准动态称重传感器的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于校准安装在车道(2)中的动态称重(WIM)传感器(3)的装置(1)；该装置(1)具有至少一个力传感器(12)，该力传感器(12)检测基准力，利用该基准力可以校准WIM传感器(3)；该装置(1)具有施加器(15‑15″)，利用该施加器(15‑15″)可以将基准力引入到车道(2)中；其中，所述装置(1)具有激励器(11)，该激励器(11)产生基准力；并且其中，激励器(11)、力传感器(12)和施加器(15‑15″)彼此机械地连接并形成一小车(5‑5″)。

Description

用于校准动态称重传感器的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于校准动态称重(WIM)传感器的装置。本发明还涉及一种用于校准WIM传感器的方法。
背景技术
WIM传感器是一种可被安装在车道(Fahrbahn)中的力接收器。利用这种安装在车道中的WIM传感器，可以检测在车道上行驶的车辆(Fahrzeuge)的重力。根据所检测到的重力可以确定多样的交通信息，例如行驶车辆的车轮载荷、轴载荷、总重量、轮胎压力。WIM传感器通常是压电式力接收器，其检测以正常的行驶速度驶过WIM传感器的车辆的重力。该压电式力接收器发出一个与所检测到的重力的大小成比例的电信号，该电信号被传送到分析单元上并在那里对其进行分析。因此，WIM传感器和分析单元组成一个用于对交通信息进行自动检测的系统。
WIM传感器是被现场安装在车道中的，这导致在安装品质方面有所差异。安装品质是指被安装在车道中的WIM传感器的实际状态。安装品质考虑到了具有上部结构、下部结构和地基的车道结构的性质。例如由于水害在车道结构中引起的中空空间会影响到WIM传感器的品质参数，例如灵敏度、线性、滞后等。WIM传感器在车道表面下方的不同的安装深度会影响到它们的品质参数。在车道表面中存在的隆起或凹陷对于品质参数也有影响。灵敏度是指由压电式力接收器给出的电信号的变化与所检测到的重力变化的比例。线性是指所检测到的重力大小与由压电式力接收器给出的电信号之间的比例偏差。滞后是指在压电式力接收器给出电信号的过程中针对所检测到的重力量值的最大差值，此时该重力的量值会首先增加而后再减少。
因此希望以高精度来表征被安装到车道中的WIM传感器的安装品质。
此外还存在这样的需求，即，能够高精度地检测交通信息，以便能够合法地实现过载控制或基于重量的收费。因此，国际法制计量组织(OIML)在标准OIML R-134中建议在确定行驶车辆的总重量时高达0.10％的精度。为此需要对安装在车道中的WIM传感器进行校准。
文献CH702963A1公开了这样一种用于校准安装在车道中的WIM传感器的方法。在这里，具有测力计的校准车辆(Kalibrierfahrzeug)驶过WIM传感器。测力计被装配在校准车辆的车轮上。在驶过期间，由测力计根据时间或地点检测作用在车轮上的车轮力，并由WIM传感器来检测校准车辆的重力。测力计以明显高于WIM传感器检测重力的精度来检测车轮力。测力计根据所检测到的车轮力给出车轮力数据，而WIM传感器根据所检测到的重力给出重力数据，这些数据在分析单元中被相互比较。根据该比较确定WIM传感器的校准性能。
已经证实：在文献CH702963A1中公开的该校准方法依赖于车道的状况。车道是易受磨损的。车道中位于WIM传感器附近的坑洞和车辙可能会使得校准性能失真，校准性能由此不再准确。故而必须重复执行校准方法，而这是耗费时间的。
文献CH702963A1还提到可以测量校准车辆的轴变形，并将所测量到的轴变形与校准车辆重量关联起来。但是，这需要对校准车辆本身进行校准，这是耗时的并且会带来成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于校准WIM传感器的装置，该装置能够高精度地校准被安装在车道中的WIM传感器。本发明的目的还在于提供一种用于校准WIM传感器的方法，该方法能够高精度地校准被安装在车道中的WIM传感器。
本发明涉及一种用于校准被安装在车道中的动态称重(WIM)传感器的装置；该装置具有至少一个用于检测基准力的力传感器，该WIM传感器可以通过该基准力来校准；该装置还具有可将基准力引入到车道中的施加器，其中，该装置具有激励器，该激励器产生基准力，并且其中，激励器、力传感器和施加器彼此机械连接并且形成一小车
在现有技术文献CH702963A1中，要检测作用在校准车辆的车轮上的车轮力，并且利用校准车辆的重量来校准WIM传感器。在此是假设车轮力和校准车辆的重量彼此有着固定的关系。但是现在已经认识到：车轮力与车道的状态相关，并且在存在坑洞、车辙的情况下以及会随着车道地基的性质一起发生变化。校准车辆的振动已被证明对校准不利，因为这些振动表现为干扰力，该干扰力会叠加在检测到的车轮力和检测到的重力上。
在这里使用根据本发明的装置，其中的激励器会高精度地产生基准力。所产生的基准力被力传感器高精度地检测并由施加器高精度地引入到车道中。为此，激励器、力传感器和施加器彼此机械连接并形成一小车。因此，基准力的产生、检测和引入可以在一小车中同时且高精度地进行。
本发明还涉及一种用于校准被安装在车道中的动态称重(WIM)传感器的方法，该WIM传感器沿着校准路段被校准；其中，基准力由至少一个力传感器来检测；其中，基准力由施加器沿着校准路段引入到车道中；其中，基准力在WIM传感器的安装地点上被WIM传感器检测为重力；并且其中，将由WIM传感器检测到的重力与所检测到的基准力进行比较；其中，校准路段关于WIM传感器的安装地点的位置由至少一个位置传感器来检测；并且其中，施加器通过驱动单元沿着校准路段行进。
在根据本发明的方法中，利用位置传感器高精度地检测校准路段关于WIM传感器的安装地点的位置。然后由施加器沿着校准路段将基准力引入到车道中。由此可以高精度地检测校准路段的位置，并因此使得安装在车道中的WIM传感器的安装品质也能够由力传感器和WIM传感器高精度地表征。因此，根据本发明的方法能够以毫米精度来检测WIM传感器的安装地点，并使施加器以毫米精度关于WIM传感器的安装地点行进。如果在WIM传感器安装地点的车道表面中存在隆起或凹陷，则这可以由毫米精度的力传感器和WIM传感器来表征并在校准时被认为是这样。在现有技术文献CH702963A1中，借助于GPS信号对校准车辆的地点分辨明显是不准确的。
附图说明
下面参考附图示例性地对本发明进行详细说明。其中：
图1以示意图示出了用于校准被安装在车道中的WIM传感器的装置的一种优选的实施方式，WIM传感器在这里沿着行进方向被校准；
图2示出了根据图1的装置的示意图，WIM传感器在这里沿着传感器纵向方向被校准；
图3以透视图示出了根据图1或图2的装置的一部分，WIM传感器在这里沿着传感器纵向方向被校准；
图4以俯视图示出了根据图1至图3的装置的一部分，WIM传感器在这里沿着传感器纵向方向被校准；
图5以透视图部分示出了关于根据图1至图4的装置的框架的下部结构对纵向承载件的引导；
图6以透视图示出了小车的第一种实施方式的一部分，该小车具有根据图1至图4的装置的宽轮式施加器；
图7以透视图示出了小车的第二种实施方式的一部分，该小车具有根据图1至图4的装置的窄轮式施加器；
图8以透视图示出了小车的第三种实施方式的一部分，该小车具有根据图1至图4的装置的冲头状施加器；以及
图9示出了根据图1至图4的用于校准被安装在车道中的WIM传感器的装置的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1 装置
2 车道
3 WIM传感器
4 分析单元
5-5″ 小车
9 表面轮廓传感器
10 驱动单元
11 激励器
12 力传感器
13 框架
14 校准路段
15-15″ 施加器
16、16′ 位置传感器
17-17″′ 立脚
18-18″′ 悬架
19 气动泵
20 气动阀
21 气动调节单元
22-22″′ 干扰力传感器
25、25′ 供电装置
26 真空泵
27 真空测量仪
28 驱动控制单元
29 启动器
30 数据检测单元
31 运算单元
110 增量传感器
131 下部结构
132 纵向承载件
133 引导部
具体实施方式
图1和图2示出了用于校准被安装在车道2中的WIM传感器3的装置1的一种优选实施方式的两个示意图。在车道2上，车辆沿着或逆着行驶方向行驶。车道2具有覆层。该覆层由例如沥青、水泥等机械抗性的材料构成。
优选地，WIM传感器3是压电式力接收器，其发出与检测到的重力大小成比例的电信号。WIM传感器3在传感器纵向方向上具有多个压电式接收器元件，这些压电式接收器元件优选彼此间隔80mm至120mm地设置。优选地，对重力的检测以小于1kHz的时间分辨率来进行。电信号被传送到分析单元4上并在那里进行分析。这在根据图9的装置1的示意图中示出。
WIM传感器3位于车道2的凹槽中并用覆盖体封装。凹槽的尺寸应被确定为，使WIM传感器3在其中有充分的空间。凹槽在车道2的表面的下方沿着传感器纵向方向相对于行驶方向垂直或成角度地延伸。优选地，WIM传感器3在传感器的纵向方向上具有1000mm或更长的长度，同时其在行驶方向上具有大致30mm至50mm的宽度，并在竖直方向上具有20mm至70mm的高度。覆盖体遮盖WIM传感器3并与车道2的表面平齐。本发明意义下的平齐是指：覆盖体不会伸出车道2的表面。竖直方向垂直于车道2的表面。WIM传感器3完全被封装在车道2中并在竖直方向上位于车道2的表面下方大约50mm。覆盖体与覆层在颜色以及化学结构上是有区别的，从而使得覆盖体能够良好地标示出WIM传感器3在车道2中的安装地点。图1至图4中，传感器纵向方向垂直于行驶方向。根据本发明的认知，WIM传感器也可以具有其他的长度和宽度，WIM传感器可以是矩形的并具有200mm至800mm的宽度、200mm至800mm的长度和20mm至70mm的高度。WIM传感器也可以是圆形的并具有200mm至800mm的直径和20mm至70mm的高度。此外，WIM传感器还可以在没有以覆盖体封装的情况下位于车道内的凹槽中。替代覆盖体地，WIM传感器可以具有一与车道的表面平齐的顶板。WIM传感器可以是测力计。
装置1被安装在位于车道2上的待校准的WIM传感器3上，并且该装置在校准WIM传感器3之后又被从车道2上拆下。为此，装置1通过运输车辆运抵并被再次运走。在校准期间，车道2不能用于车辆交通。为了快速安装和拆卸，仅将装置1的少量部件放置在车道2上，而装置1的其他部件仍然留在运输车辆上。所述少量部件，例如激励器11和至少一个力传感器12，被设置在框架13上，从而使得仅有框架13被放置在车道2上。装置1的其他部件，例如数据检测单元30，运算单元31，气动泵19，至少一个供电装置25、25′，真空泵26等被留在运输车辆上。
框架13由例如纯金属、铝合金、镍合金、钴合金、铁合金等机械抗性的材料制成。框架13具有下部结构131和纵向承载件132。相对于车道2而言，下部结构131被设置在纵向承载件132的下方。在俯视图中，下部结构131优选是矩形的。框架13被如下地设置在车道2上：在WIM传感器3的安装地点上，车道2的表面区域被框架13包围。优选地，被框架13包围的车道2的表面区域在图1和图2中是矩形的。
优选地，下部结构131具有多个滚子，下部结构可以通过这些滚子在车道2上运动。下部结构131具有多个立脚17-17″′，下部结构通过这些立脚站在车道2上。在下部结构131通过立脚17-17″′被放置在车道2上之后，下部结构不再能够在车道2上运动。优选地，下部结构131通过四个立脚17-17″′站在车道2上。这四个立脚17-17″′被设置在矩形下部结构131的四个角落上。
为了使下部结构131不可移动地固定在车道2上，装置1可以用固定配重来压重。优选地，装置1具有多个悬架18-18″′，通过这些悬架，下部结构131被直接以固定配重被压重和/或立脚17-17″′以固定配重被压重。根据图1，在每个立脚17-17″′上设置一个悬架18-18″′。悬架18-18″′通过图中未示出的固定配重来压重。可以使用停放在悬架18-18″′上的运输车辆和伴随车辆作为固定配重。替代地或附加地，除了悬架18-18″′之外，下部结构131也可以通过立脚17-17″′与车道2之间的真空被不可移动地固定在车道2上。为此，每个立脚17-17″′在面对车道2的一侧具有一密封件，该密封件气密地密封位于立脚17-17″′与车道2之间的中空空间。利用真空泵26在每个中空空间中产生真空。该真空通过真空测量仪27来测量。真空测量仪27给出相应于所测得的真空大小的电信号。小于700mbar的真空以每个立脚17-17″′几kN的力将立脚17-17″′吸在车道2上。通过这种方式会产生足够大的反作用力，以补偿基准力，从而使得下部结构131被不可移动地固定在车道2上。对此的细节在根据图9的装置1的示意图中示出。
对WIM传感器3进行校准的方向称作校准方向。根据图1，校准方向平行于行驶方向，WIM传感器3沿着该行驶方向被校准。根据图2，校准方向平行于传感器纵向方向，WIM传感器3沿着该传感器纵向方向被校准。在图1至图4中，校准方向以粗箭头示出。沿校准方向对WIM传感器3进行校准的路段被称作校准路段14。在图1和图2中，校准路段14以点划线示出。校准路段14被框架13包围。即，对安装在车道2中的WIM传感器3的校准在框架13内部进行。
纵向承载件132平行于校准路段14延伸。针对校准路段14关于WIM传感器3的安装地点的定位，框架13具有引导部133。该引导部133被设置在纵向承载件132与下部结构131之间。纵向承载件132可借助于引导部133相对于下部结构131运动。图5示出了此处的细节。引导部133具有至少一个滑块，该滑块可垂直于校准方向运动。优选地，该滑块可以在一型材上可移动地地被引导。纵向承载件132可以在该滑块上关于WIM传感器3的安装地点上的下部结构131垂直于校准方向地运动+/-100mm。这在图5中以长的双箭头示出。该滑块可以通过固定杠杆手动地固定在期望位置上。引导部133具有至少一个纵向调整装置，纵向承载件132可以借助于该纵向调整装置沿着和逆着校准方向运动。该纵向调整装置优选由两个型材组成，这两个型材彼此叠置并可相对于彼此运动。这两个型材可以通过螺接固定在期望位置上。纵向承载件132可以利用该纵向调整装置关于WIM传感器3的安装地点上的下部结构131垂直于校准方向地运动+/-10mm。这在图5中以短的双箭头示出。纵向承载件132也可以通过该纵向调整装置相对于校准方向成锐角地运动。借助于引导部133，纵向承载件132能够以小于1.0mm的精度关于期望位置运动并且关于WIM传感器3的安装地点被定位。
装置1具有至少一个位置传感器16、16′，用以检测校准路段14关于WIM传感器3安装地点的位置。优选地，该位置传感器16、16′是诸如发光二级管、激光二极管等的光发射器。位置传感器16、16′发出直径小于1.0mm的可见光束。优选地，位置传感器16、16′被刚性地紧固在纵向承载件132上，并且光束在车道2上的投影限定了校准路段14的位置。移动纵向承载件132，使得光束的投影与WIM传感器3的安装地点重合。根据图3和图4，两个位置传感器16、16′在空间上彼此间隔开地紧固在纵向承载件132上。两个位置传感器16、16′的光束在车道2上的投影在空间上彼此间隔开并限定了校准路段14的在空间上彼此间隔开的两个位置。优选地，第一位置传感器16的光束的投影限定了车道2上的校准路段14的开始位置，而第二位置传感器16′的光束的投影限定了车道2上的校准路段14的结束位置。现在，当光束的这两个投影与WIM传感器3的安装地点重合时，检测校准路段14关于WIM传感器3安装地点的开始位置和结束位置。对校准路段14关于WIM传感器3的安装地点的位置的检测以小于1.0mm的精度进行。在本发明的认知中，本领域技术人员也可以设置两个以上的位置传感器。本领域技术人员也可以仅设置一个位置传感器，其沿着传感器引导部可运动地设置在纵向承载件上，并因此在纵向承载件上的多个空间上彼此间隔开的设置方案中通过传感器引导部引导地限定了校准路段的空间上彼此间隔开的位置。
激励器11产生用于校准WIM传感器3的基准力。优选地，激励器11是气动缸。为此，装置1具有气动泵19、气动阀20和气动调节单元21，这在图8中被示意性示出。气动泵19产生压缩空气。压缩空气通过气动阀20到达供应装置，气动阀20可以打开和闭合压缩空气通向供应装置的通道。气动缸被加载压缩空气。气动调节单元21调节加载的数量和持续时间。通过对气动缸的加载产生基准力。优选地，该基准力为100N至10kN。基准力的产生精度小于0.01％。在1毫秒至100秒的时间内，基准力以该精度保持恒定。
力传感器12检测基准力。优选地，气动缸直接作用在力传感器12上。优选地，力传感器12是压电式力接收器，其发出与检测到的基准力大小成比例的电信号。力传感器12以小于0.01％的精度和小于1kHz的时间分辨率来检测基准力。由此，在产生基准力以及检测基准力时的精度要比在确定行驶车辆的总重量时在标准OIML R-134中所推荐的精度高至少一个数量级。
优选地，该装置具有至少一个干扰力传感器22-22″′。该干扰力传感器22-22″′被紧固在框架13上并检测干扰力。干扰力是指在对安装在车道2中的WIM传感器3进行校准时作用在框架13上的力。干扰力可以是源于驱动单元10的振动。干扰力也可以是源于施加器15、15′的车轮在车道2上滚动的反作用力。干扰力还可以是源于施加器15、15′的车轮在车道2上的不平区域中滚动的机械冲击。根据图2至图5，在纵向承载件132与下部结构131之间的引导部133的区域中固定有四个干扰力传感器22-22″′。优选地，干扰力传感器22-22″′是压电式力接收器，其给出与检测到的干扰力大小成比例的电信号。这四个干扰力传感器22-22″′空间上彼此间隔开地设置在框架13上并形成一测力计。该测力计不仅捕捉干扰力的多个分量，而且也捕捉干扰力矩的多个分量。干扰力传感器22-22″′以小于0.01％的精度和小于1kHz的时间分辨率来检测干扰力。在本发明的认知中，本领域技术人员还可以在测力计的这种实施方式中使用紧固在小车上的干扰力传感器来替代紧固在框架上的干扰力传感器。
装置1具有至少一个用于将基准力引入到车道2中的施加器15-15″。优选地，气动缸直接作用在施加器15-15″上。激励器11、力传感器12和施加器15-15′彼此机械连接并形成小车5-5″。对此，图6至图8示出了具有不同施加器15-15″的小车5-5″的三种实施方式。根据图6的施加器15是宽轮式的，其具有一宽轮。该宽轮有100mm至200mm宽。即，该宽轮在行驶方向上要明显宽于WIM传感器3的宽度。该宽轮也明显宽于多个压电式接收器元件在WIM传感器3中的相互间距。根据图7的施加器15′是窄轮式的，其具有一窄轮。该窄轮有30mm至50mm宽。即，该窄轮在行驶方向上与WIM传感器3的宽度一样宽。该窄轮还窄于多个压电式接收器元件在WIM传感器3中的相互间距。根据图8的施加器15″冲头式的，其具有一矩形冲头。该冲头的直径为30mm至50mm。即，该冲头的直径在行驶方向上与WIM传感器3的宽度一样宽。该冲头的直径要窄于多个压电式接收器元件在WIM传感器3中的相互间距。
小车5-5″关于车道2被设置在纵向承载件132的下方。纵向承载件132具有引导轨，并且小车5-5″能够在该引导轨中沿着校准路段14行驶。小车5-5″能够在车道2的被下部结构131包围的表面区域中行驶。位于车道2上的人通过下部结构131与小车5-5″在空间上分离，由此在校准WIM传感器3时保证了人的安全。
装置1具有用于使小车5-5″行驶的驱动单元10。优选地，该驱动单元10是诸如异步电动机的电驱动装置。驱动单元10由驱动控制单元28来控制。根据图5，驱动单元10被紧固在纵向承载件132的一端部上，并通过一框架与小车5-5″机械地连接。由此，驱动单元10的轴的旋转被转换为小车5-5″的平移。由驱动单元10产生的驱动力通过该框架传递到小车5-5″上。优选地，小车5-5″以高达1m/秒的速度沿着校准路段14行驶。优选地，小车5-5″以高达1m/秒2的加速度沿着校准路段14被加速和制动。
由此，基准力通过施加器15、15′的车轮连续沿着校准路段14的连续滚动被引入到车道2中，或者基准力通过施加器15″的冲头沿着校准路段14的非连续性放置被非连续地引入到车道2中。在基准力被非连续引入时，施加器15″的冲头沿着校准路段14被定位在多个校准位置上。这些校准位置以预定的距离相对于彼此间隔开。优选地，基准力仅在这些校准位置上被引入到车道2中。施加器15″在没有基准力的情况下从一个校准位置向下一个校准位置行驶。因此，施加器15″的冲头被定位在WIM传感器3的压电式接收器元件上，并且压电式接收器元件分别以预定的基准力斜坡被校准。该基准力斜坡由多个不同大小的基准力组成。优选地，一基准力斜坡的多个基准力的大小在一个数量级上变化。基准力斜坡向上和/或向下变化。由此能够针对每个压电式接收器元件表征灵敏度、线性和滞后。
优选地，驱动单元10具有增量传感器110，其被装配在驱动单元10的轴上并在小车5-5″沿着校准路段14行驶时检测轴的角位置。增量传感器110以小于1度的角度分辨率和小于1kHz的时间分辨率来检测角位置。因此，小车5-5″沿着校准路段14的行驶能够以小于1.0mm的位置分辨率被测量。为了限定增量传感器110的基准位置，小车5-5″行驶到位于校准路段14的初始点或终点处的位置传感器上。位置传感器在校准路段14上的基准位置上检测小车5-5″。位置传感器可以是感应式接收器、磁性接收器、机械止挡件等。增量传感器110给出与检测到的角位置相应的电信号。位置传感器也给出相应于检测到的参考位置的电信号。通过对在不同时间在校准路段14的不同位置上检测到的角位置进行分析，能够以位置分辨的方式短时检测小车5-5″的行驶。通过分析检测到的参考位置，实现对小车5-5″沿校准路段14的绝对定位。
优选地，小车5-5″具有至少一个表面轮廓传感器9。该表面轮廓传感器9检测车道2沿校准路段14的表面轮廓。该表面轮廓显示了车道2表面中的隆起或凹陷。表面轮廓传感器9被刚性地紧固在小车5-5″上。表面轮廓传感器9具有至少一个诸如激光二极管、发光二级管等的光发射器。光学传感器对准校准路段14并发送光束到校准路段14上。该光束被车道2在校准路段14上的表面反射。表面轮廓传感器9具有至少一个诸如光电二极管、光敏电阻等的光接收器。该光接收器同样对准校准路段14并检测由车道2在校准路段14上的表面所反射的发射光束。当表面轮廓传感器9相对于校准路段14上的车道2的表面的距离由于车道2的表面中的隆起或凹陷而发生改变时，将会检测到被反射的发射光束的角度也发生改变。因此，当小车5-5″沿着校准路段14行驶时，表面轮廓传感器9以小于1mm的距离分辨率和小于1kHz的时间分辨率来检测该距离的变化。表面轮廓传感器9给出与检测到的该距离的变化相应的电信号。通过分析所检测到的该距离在校准路段14的不同位置上的变化，能够高精度地确定车道2沿校准路段14的表面轮廓。如果该表面轮廓显示出大于预定阈值的隆起或凹陷，则可以就WIM传感器3在车道2中的安装地点进行再处理的要求进行布置。车道2的表面轮廓可以被二维或三维地确定。在二维表面轮廓的情况下，是在沿着校准方向的一条线上检测相对于车道2表面的距离的改变。在三维表面轮廓的情况下，是针对车道2沿着校准方向的宽度来检测相对于车道2表面的距离的改变。优选地，车道2的宽度至少与WIM传感器3的宽度一样宽。
由至少一个供电装置25、25′产生用于装置1的电流，以使该装置能够自给自足地运行。优选地，第一供电装置25产生用于气动泵19和真空泵26的三相电流，而第二供电流装置25′产生用于驱动单元10、驱动控制单元28、数据检测单元30和运算单元31的单相电流。对此的细节在根据图9的装置1的示意图中示出。
通过启动器29来启动和停止安装在车道2中的WIM传感器3的校准。启动器29还起到防故障装置的作用，在此检查：操作装置1的人是否在场和有行动力。
数据检测单元30检测分析单元4的关于由WIM传感器3检测到的重力大小的数字数据。数据检测单元30检测来自增量传感器110的关于驱动单元10的轴的角位置的电信号。数据检测单元30检测来自位置传感器的关于小车5-5″在校准路段14上的参考位置的电信号。数据检测单元30检测来自表面轮廓传感器9的关于由表面轮廓传感器9检测到的距离改变的电信号。数据检测单元30检测来自力传感器12的关于由力传感器12检测到的基准力的电信号。数据检测单元30检测来自干扰力传感器22-22″′的关于由干扰力传感器22-22″′检测到的干扰力的电信号。数据检测单元30检测来自真空测量仪27的关于由真空测量仪27测量到的真空大小的电信号。数据检测单元30可以对检测到的电信号进行电放大并转变成数字数据。
运算单元31是具有数据存储器和处理器的计算机。在数据存储器中装载有至少一个分析程序，该分析程序由处理器执行。数据检测单元30与运算单元31进行通信。数据检测单元30由此将数字数据传送到运算单元31，这些数字数据在分析程序中被分析。在分析程序中，将由WIM传感器3检测到的重力的数字数据与由力传感器12检测到的基准力进行比较。在分析程序中，根据在校准路段14的不同位置上表面轮廓传感器9相对于车道2表面的距离变化的数字数据来确定车道2沿着校准路段14的表面轮廓。
分析程序将检测到的重力的数字数据与检测到的基准力的数字数据进行比较。该比较的结果就是校准值或校准性能。分析程序在比较时也考虑到检测到的干扰力以及所确定的表面轮廓的数字数据。将检测到的重力的数字数据与检测到的基准力的数字数据、检测到的干扰力的数字数据以及所确定的表面轮廓的数字数据进行比较。而且还利用表面轮廓来修正检测到的重力，例如通过考虑表面轮廓中的隆起或凹陷。
另外，运算单元31将用于使小车5-5″沿着校准路段14行驶的数字数据发送到数据检测单元30，这些数字数据在数据检测单元30中被转换成电信号。数据检测单元30将用于通过驱动单元10使小车5-5″沿着校准路段14行驶的电信号传送到驱动控制单元28。数据检测单元由此将电信号传送到驱动控制单元28上，以启动和停止小车5-5″的行驶。
优选地，安装在车道2中的WIM传感器3沿平行于行驶方向的校准方向被校准至少一次，并沿平行于传感器纵向方向的校准方向被校准至少一次以。优选地，在由多个校准路段14组成的网格中对安装在车道2中的WIM传感器3进行校准。这些校准路段14在网格中彼此平行地延伸并相互间隔20mm至200mm。
在校准方向平行于行驶方向的情况下，WIM传感器3通过例如十个相互间隔100mm的压电式接收器元件并优选在校准路段14的网格中被校准，这些校准路段的相互间隔是50mm。因此，可以如下地校准各个压电式接收器元件：即，使装置1沿行驶方向驶入在WIM传感器3上的布置有压电式接收器元件的区域中，在这里，压电式接收器元件能够测量到大的重力。此外，还可以如下地校准各个压电式接收器元件：即，使装置1沿行驶方向驶入WIM传感器3上的位于两个相邻的压电式接收器元件之间的区域中，在这里，两个压电式接收器元件测量到相同大小的重力。
在校准方向平行于传感器纵向方向的情况下，具有40mm宽度的WIM传感器3优选在相互间隔为40mm的校准路段14的网格中被校准。因此，可以如下地校准该WIM传感器3：即，使装置1沿传感器纵向方向刚好驶过WIM传感器3的安装地点，在这里，WIM传感器3测量到大的重力，并且每个压电式接收器元件也测量到大的重力。此外，还可以如下地校准WIM传感器3：即，使装置1沿传感器纵向方向与WIM传感器3的安装地点间隔40mm地行驶，在这里，WIM传感器3测量到小的重力，并且每个压电式接收器元件也测量到小的重力。

Claims (16)

1.一种用于校准被安装在车道(2)中的动态称重(WIM)传感器(3)的装置(1)，所述装置(1)具有至少一个力传感器(12)，所述力传感器(12)检测能够用于校准所述WIM传感器(3)的基准力，所述装置(1)具有施加器(15-15″)，利用所述施加器(15-15″)能够将所述基准力引入到所述车道(2)中，其特征在于，所述装置(1)具有激励器(11)，所述激励器(11)产生所述基准力；并且所述激励器(11)、所述力传感器(12)和所述施加器(15-15″)彼此机械连接并且组成一小车(5-5″)。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述WIM传感器(3)能够沿着校准路段(14)被校准；并且所述小车(5-5″)沿着所述校准路段(14)行驶。
3.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)具有框架(13)，所述框架(13)能够关于所述WIM传感器(3)的安装地点被地点固定地定位；并且所述小车(5-5″)被布置在所述框架(13)中。
4.根据权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，所述框架(3)具有下部结构(131)和纵向承载件(132)；所述下部结构(131)关于所述车道(2)布置在所述纵向承载件(132)下方；所述纵向承载件(132)具有引导轨；并且所述小车(5-5″)在所述引导轨中沿着所述校准路段(14)行驶。
5.根据权利要求3或4所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)具有驱动单元(10)；所述驱动单元(10)被紧固在所述纵向承载件(132)上；并且所述驱动单元(10)使所述小车(5-5″)沿着所述校准路段(14)行驶。
6.根据权利要求3或4所述的装置(1)，其特征在于，所述下部结构(131)具有多个立脚(17-17″′)，所述下部结构能够利用所述立脚站在所述车道(2)上；并且所述下部结构(131)能够通过所述立脚(17-17″′)与所述车道(2)之间的真空不可移动地被固定在所述车道(2)上；和/或所述下部结构(131)能够通过固定配重不可移动地固定在所述车道(2)上。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)具有至少一个位置传感器(16、16′)；所述位置传感器(16、16′)是能发出可见的光束的光发射器，所述光束能够被投影到所述车道(2)上；并且所述光束在所述车道(2)上的投影限定了所述校准路段(14)的位置。
8.根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，所述框架(3)具有引导部(133)；所述引导部(133)布置在所述纵向承载件(132)与所述下部结构(131)之间；并且所述纵向承载件(132)能够借助于所述引导部(133)关于所述WIM传感器(3)的安装地点被定位。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)具有至少一个表面轮廓传感器(9)；所述表面轮廓传感器(9)在所述校准路段(14)上检测从所述表面轮廓传感器(9)到所述车道(2)的表面的距离的变化；并且根据在所述校准路段(14)的不同位置上检测到的距离的变化能够确定所述车道(2)沿着所述校准路段(14)的表面轮廓。
10.一种用于校准被安装在车道(2)中的动态称重(WIM)传感器(3)的方法，所述WIM传感器(3)沿着校准路段(14)被校准，其中，由至少一个力传感器(12)来检测基准力，其中，所述基准力通过施加器(15-15″)沿着所述校准路段(14)被引入到所述车道(2)中，其中，所述基准力在所述WIM传感器(3)的安装地点被所述WIM传感器(3)检测为重力，并且其中，将由所述WIM传感器(3)检测到的重力与检测到的基准力进行比较，其特征在于，所述校准路段(14)关于所述WIM传感器(3)安装地点的位置通过至少一个位置传感器(16、16′)来检测；并且通过驱动单元(10)使所述施加器(15-15″)沿着检测到的校准路段(14)行驶。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基准力由激励器(11)产生；并且所述激励器(11)、所述力传感器(12)和所述施加器(15-15″)彼此机械地连接并且形成一小车(5-5″)，所述小车(5-5″)通过所述驱动单元(10)沿着所述校准路段(14)行驶。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述WIM传感器(3)的安装地点上设置框架(3)；并且所述框架(3)具有纵向承载件(132)和引导部(133)，所述纵向承载件(132)借助于所述引导部(133)关于所述WIM传感器(3)的安装地点被定位。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，利用宽轮形式的施加器(15)驶过被安装在所述车道(2)中的WIM传感器(3)，该宽轮形式的施加器具有比所述WIM传感器(3)沿行驶方向的宽度更宽的车轮；或者利用窄轮形式的施加器(15′)驶过被安装在所述车道(2)中的WIM传感器(3)，该窄轮形式的施加器具有与所述WIM传感器(3)沿行驶方向的宽度一样宽的车轮；或者利用冲头式的施加器(15″)驶过被安装在所述车道(2)中的WIM传感器(3)，该冲头式的施加器具有一冲头，该冲头的直径是所述WIM传感器(3)沿行驶方向的宽度。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，具有冲头的冲头式施加器(15″)沿着被安装在所述车道(2)中的WIM传感器(3)移动；所述WIM传感器(3)具有压电式接收器元件，并且所述冲头被定位在各个压电式接收器元件上；并且所述压电式接收器元件通过预定的基准力斜坡被单个地校准。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述基准力斜坡包括多个不同大小的基准力，其中，所述基准力斜坡的基准力的大小以一个数量级发生变化；并且所述基准力斜坡在各个压电式接收器元件上向上和/或向下变化。
16.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其特征在于，被安装在所述车道(2)中的WIM传感器(3)沿平行于行驶方向的校准方向被校准至少一次；被安装在所述车道(2)中的WIM传感器(3)沿平行于传感器纵向方向的校准方向被校准至少一次；并且被安装在所述车道(2)中的WIM传感器(3)在由多个校准路段(14)组成的网格中被校准，所述校准路段(14)在所述网格中彼此平行地延伸。
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