CN111721388A - 一种轴重测量装置及超载报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种轴重测量装置及超载报警方法，能够通过监测设置在车辆悬架系统的机械应变装置的动作参数确定第一参数，并基于第一参数确定车辆的当前载重量，在车辆超载的情况下还能够及时发出报警信息。所述轴重测量装置及超载报警方法能够实时的对车辆载重情况进行监测，实现方式简单且成本低，具有很好的推广应用前景。

Description

一种轴重测量装置及超载报警方法

技术领域

本发明涉及汽车电子技术，更具体的说，是涉及一种轴重测量装置及超载报警方法。

背景技术

车辆超载有极大的危害：一是因车辆各部件长期处于超负荷运转状态极易诱发交通安全事故；二是因轴荷过大损坏公路及桥梁设施。现行车辆超载检测方法是在超载检测站以固定的地磅称重方式进行超载检测，发现车辆超载时再进行减重操作。

然而，由于这种实现方式是定点检测，因此不能实时监测车辆超载情况，在检测出超载情况时，车辆超载行驶行为可能已经发生。且超载检测站的存在需要投入大量人力物力，成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种轴重测量装置及超载报警方法，以克服现有技术中无法实时检测超载情况和超在检测站运行成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轴重测量装置，包括机械应变装置和控制器，其中：

所述机械应变装置设置在车辆悬架系统，且会随车架的上下运动产生相应动作；

所述控制器用于根据所述机械应变装置产生动作的动作参数确定第一参数，并基于所述第一参数确定车辆的当前轴重。

可选的，所述机械应变装置的第一连接杆的第一端固定安装在车辆的车架上，所述机械应变装置的第二连接杆的第一端固定安装在所述车辆的车桥或龙骨上，所述第一连接杆的第二端和所述第二连接杆的第二端可旋转连接。

可选的，所述第二连接杆上设置有可与其同步转动的磁体，则所述轴重测量装置还包括：

固定设置在所述控制器中、所述车桥上或所述龙骨上的霍尔元件，所述霍尔元件能够与所述磁体产生磁感应信号；

则所述根据所述机械应变装置产生动作的动作参数确定第一参数，并基于所述第一参数确定车辆的当前轴重，包括：

所述控制器将所述磁感应信号转换为对应的电压信号，并基于所述电压信号和预设的电压与轴重的对应关系确定车辆的当前轴重。

可选的，还包括：

结果输出模块，用于输出所述控制器确定的所述当前轴重；和/或，在所述当前轴重超过轴荷限定值的情况下输出超载报警信号，所述结果输出装置包括显示屏、蜂鸣器、扩音器和/或指示灯。

可选的，还包括：

线束，用于连接车辆电源、所述控制器和所述结果输出模块。

一种超载报警方法，应用于上述任意一种轴重测量装置，包括：

控制器监测机械应变装置的动作参数，获得第一参数；

基于所述第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载，所述第二参数与所述第一参数相同或基于所述第一参数计算确定；

若是，发出指示车辆超载的报警指令。

可选的，所述控制器监测机械应变装置的动作参数，获得第一参数，包括：

控制器周期性的执行监测机械应变装置的动作参数，获得第一参数的步骤；

则还包括：在确定所述车辆超载的情况下，超载命中次数加1；在确定所述车辆不超载的情况下，超载命中次数清零；

所述发出致使车辆超载的报警指令，包括：

在所述命中次数大于或等于预设的命中次数判定值的情况下，发出指示车辆超载的报警指令。

可选的，所述命中次数判定值依据公式N＝T*F计算确定，其中N为命中次数判定值，T为报警滤波时间，F为系统计算频率；

其中，F和T的确定根据系统电压分辨率和车辆的悬架对所载重量变化的灵敏度确定。

可选的，在所述基于所述第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载前，还包括：

对所述第一参数进行过滤；

则所述基于所述第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载，包括：

基于过滤后的第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载。

可选的，还包括：

将车辆载荷情况信息上报给交通管理中心。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明实施例公开了一种轴重测量装置及超载报警方法，能够通过监测设置在车辆悬架系统的机械应变装置的动作参数确定第一参数，并基于第一参数确定车辆的当前载重量，在车辆超载的情况下还能够及时发出报警信息。所述轴重测量装置及超载报警方法能够实时的对车辆载重情况进行监测，实现方式简单且成本低，具有很好的推广应用前景。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种轴重测量装置的布置结构示意图；

图2为本发明实施例公开的另一种轴重测量装置的布置结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种超载报警方法的流程图；

图4为本发明实施例公开的另一种超载报警方法的流程图；

图5为本发明实施例公开的远程监控实现布局图。

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做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。

图1为本发明实施例公开的一种轴重测量装置的布置结构示意图，参见图1所示，轴重测量装置可包括机械应变装置10和控制器20。

其中，机械应变装置10可设置在车辆悬架系统，且会随车架的上下运动产生相应动作。所述控制器20用于根据所述机械应变装置10产生动作的动作参数确定第一参数，并基于所述第一参数确定车辆的当前轴重。

载重车辆在装载货物时，车架会因受重增加而不断下压，减震系统压缩，车架与车桥之间的距离变小；在车辆上不断减少货物的过程中，车架会因减重而不断上浮，减震系统释放，车架与车桥之间距离变大。而在车架上下移动的过程中，机械应变装置10会跟随车架的移动产生相应的变化，机械应变装置10的变化会被控制器20检测到，并基于机械应变装置10的变化参数进行后续的计算处理。

机械应变装置10的实现方式可以有多种形式，例如其可以是旋转装置，也可以是变位装置，本申请实施例中，对于机械应变装置的实现方式并不做固定限制，在后面的实施例中，将对机械应变装置的具体实现做详细介绍。

控制器20可周期性的检测机械应变装置10的动作，并依据其动作参数确定第一参数，进一步可对第一参数进行计算或转化，确定车辆的当前轴重，即确定车辆当前载货量大小。

本实施例所述轴重测量装置，与现有技术相比，本发明实施例公开了一种轴重测量装置及超载报警方法，能够通过监测设置在车辆悬架系统的机械应变装置的动作参数确定第一参数，并基于第一参数确定车辆的当前载重量，从而能够实时的对车辆载重情况进行监测，实现方式不仅简单且成本低，具有很好的推广应用前景。

图2为本发明实施例公开的另一种轴重测量装置的布置结构示意图，参见图2所示，机械应变装置10包括两个连接杆，其中，机械应变装置10的第一连接杆11的第一端固定安装在车辆的车架上，所述机械应变装置10的第二连接杆12的第一端固定安装在所述车辆的车桥或龙骨上，所述第一连接杆11的第二端和所述第二连接杆12的第二端可旋转连接。

进一步的，所述第二连接杆上设置有可与其同步转动的磁体30，则轴重测量装置还可以包括：固定设置在所述控制器20中、所述车桥上或所述龙骨上的霍尔元件40，所述霍尔元件40能够与所述磁体30产生磁感应信号。

由于第一连接杆11和第二连接杆12可旋转连接，因此，当车架移动过程中，将车架的上下移动转化为旋转角度的变化。而第二连接杆12上固定安装有磁体30，控制器20中可固定安装霍尔元件40，霍尔元件40能够与第二连接杆12上的磁体30产生磁感应，基于预先的标定数据，当确定了磁感应信号后，就能够进一步确定对应的电压信号，进而确定车辆的当前轴重。

基于上述内容，则控制器20根据所述机械应变装置10产生动作的动作参数确定第一参数，并基于所述第一参数确定车辆的当前轴重，可以包括：控制器20将所述磁感应信号转换为对应的电压信号，并基于所述电压信号和预设的电压与轴重的对应关系确定车辆的当前轴重。

一个具体实现中，机械应变装置10的第一连接杆11的第一端与车架刚性连接，随车架上下移动，第二连接杆12的第一端与控制器20相连，第二连接杆上固定有能够随其同步转动的磁体30。控制器20通过螺栓连接在底座上，底座可以通过焊接或者其他刚性连接方式固定在车桥或其附属结构上。车架上下运动通过机械原理转化为第一连接杆和第二连接杆的旋转运动，磁体30旋转与控制器20中的霍尔元件发生磁感应，从而又转化为电压信号。因此，车辆装载货物的重量与电压信号形成对应关系。考虑设计公差，车辆设计后可以进行实车标定，校准装载货物的重量W与电压信号V之间的对应关系，得到如表1所示关系表。货物超载时对应的电压可标记为超载边界电压Vt。

表1

轴荷(吨)	电压(V)
		W<sub>1</sub>＝1	V<sub>1</sub>＝0.7
W<sub>2</sub>＝2	V<sub>2</sub>＝1.1
		W<sub>3</sub>＝3	V<sub>3</sub>＝1.8
W<sub>4</sub>＝4	V<sub>4</sub>＝2.5
		W<sub>5</sub>＝5	V<sub>5</sub>＝3.2
......	......
		核载重量W<sub>t</sub>	超载电压V<sub>t</sub>

上述内容介绍了机械应变装置的一种具体实现，然而实际应用中并不限定为上述固定实现方式，其他实现方式中，机械应变装置也可以是滑动移位器，当车架上下移动时，会使得移位器的主轴或主尺在其卡环内上下移动，其中卡环可固定安装在车桥上，移位器的主轴的一端可固定安装在车架上，这样在车架下压时，移位器主轴通过卡环向下滑动，车架上浮时，移位器主轴通过卡环向上滑动。通过检测移位器主轴上的刻度或卡换上主轴的长度可以确定车辆的轴重。

其他实现中，除了上述机械应变装置和控制器外，轴重测量装置还可以包括结果输出模块，结果输出模块用于输出所述控制器确定的所述当前轴重；和/或，在所述当前轴重超过轴荷限定值的情况下输出超载报警信号。所述结果输出装置包括显示屏、蜂鸣器、扩音器和指示灯中的任意一种或几种。

一个实现中，结果输出装置可以是以亮灯或发声为表现形式的物理指示装置，当控制器决策出超载情况发生时可以发出灯光或声音指示，警告驾驶员和检测人员。

此外，其他实现中，结果输出装置还可以包含一个轴重测量装置的运行状态指示，用于辨别此装置是否损坏，例如，当用于指示运行状态的信号灯点亮时，说明轴重测量装置正常工作中；若此指示灯熄灭，则说明轴重测量装置故障或没有处于工作状态。

其他实现中，轴重测量装置还可以包括线束，用于连接车辆电源、所述控制器和所述结果输出模块。由于控制器和结果输出模块的正常运行需要电量，因此，一个实现中，可以通过线束使得车辆电源为控制器和结果输出模块供电，保证其正常工作所需电能。位于控制器和结果输出模块之间的线束可以用来进行信号传送。由于车辆的行驶环境复杂多变，实现中要求使用的线束具备一定的防护等级，以免线束受外力破坏影响轴重检测工作。

本申请实施例还公开了一种超载报警方法，该超载报警方法基于前述实施例公开的轴重测量装置实现。图3为本发明实施例公开的一种超载报警方法的流程图，如图3所示，可以包括：

步骤301：控制器监测机械应变装置的动作参数，获得第一参数。

结合前述轴重测量装置实施例公开的相关内容，所述第一参数可以但不限制为电压信号、位置信号、距离信号等。

步骤302：基于所述第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载，所述第二参数与所述第一参数相同或基于所述第一参数计算确定，若是，进入步骤103。

一些实现中，基于第一参数可以直接确定车辆的当前轴重，如提前标定好了距离与轴重的对应关系，在滑动移位器的实现方案中，通过滑动移位器主轴上的刻度可以识别读取车架与车桥之间的距离，这样，确定了距离后就可以直接根据预设的距离与轴重的对应关系确定车辆当前轴重。

其他实现中，如前述磁体和霍尔元件的实现中，提前标定好了电压与轴重的对应关系，但霍尔元件感应到的是磁感应信号，需要进一步将磁感应信号转化为电压信号，进而才能够依据预设的电压与轴重的对应关系确定车辆的当前轴重。

步骤303：发出指示车辆超载的报警指令。

在确定车辆超载的情况下，发出车辆超载的报警信号，以提示相关的检测人员或驾驶员，解决车辆超载情况。

本实施例中所述超载报警方法，能够通过监测设置在车辆悬架系统的机械应变装置的动作参数确定第一参数，并基于第一参数确定车辆的当前载重量，在车辆超载的情况下还能够及时发出报警信息。该实现能够实时的对车辆载重情况进行监测，实现方式简单且成本低，具有很好的推广应用前景。

图4为本发明实施例公开的另一种超载报警方法的流程图，如图4所示，超载报警方法可以包括：

步骤401：控制器周期性的执行监测机械应变装置的动作参数，获得第一参数的操作。

步骤402：基于所述第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载，所述第二参数与所述第一参数相同或基于所述第一参数计算确定，若是，进入步骤403，若否，进入步骤404。

步骤403：超载命中次数加1，进入步骤405。

步骤404：超载命中次数清零。

步骤405：在所述命中次数大于或等于预设的命中次数判定值的情况下，发出指示车辆超载的报警指令。

商户命中次数判定值可依据公式N＝T*F计算确定，其中N为命中次数判定值，T为报警滤波时间，F为系统计算频率；其中，F和T的确定根据系统电压分辨率和车辆的悬架对所载重量变化的灵敏度确定。

其他实现中，在所述基于所述第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载前，还可以包括：对所述第一参数进行过滤。

则所述基于所述第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载，可以包括：基于过滤后的第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载。

以前述磁体和霍尔元件的实现为例，一个具体实现中，控制器周期性地采集霍尔元件的感应电压，并对此电压信号进行适当的过滤和筛选，当计算结果达到决策标准时即向报警指示装置(对应前述结果输出装置)发出电信号以激活指示，报警超载事件发生。例如车辆发生倾斜等短时间的质量分布不均的情况，可以被过滤器过滤掉；如果是长时间的质量分布不均，虽然整车载重可能没有达到超载标准，但其危害与超载是一样的(基于两点：1，本侧轮胎对地压强过大破坏路面；2，行车稳定性变差)，所以也正需要报警。

前述内容中，N为超载事件命中次数判定值，由系统计算频率(F)及报警滤波时间(T)决定，N＝T*F。F和T的确定须根据系统电压分辨率和载重车辆的悬架对所载重量变化的灵敏度决定，在实车标定时由采集的悬架数据计算所得。假设系统电压分辨率f为0.05V，一被检车辆的悬架对重量变化的最大灵敏度P为5cm/S(即悬架在1S内被压缩了5cm)，对应的系统电压灵敏度Q为2V/S，则系统计算频率F应不小于40Hz(F≥Q/f)。此被检车辆从被施加满载重量到悬架变形稳定后所需时间t为3S，则报警滤波时间T应为4.5S(T＝(1+η)*t，此处η取50％)，η为车辆载重时对不同行驶路况响应时间的加权因子，由车辆制造商的经验数据所得，本实施例中以50％为例。因此可得N＝180。

N＝T*F

T＝(1+η)*t

在实际应用过程中，为了便于报警信号传达，可以在车辆驾驶舱安装报警指示装置。当运行指示显示系统正常工作时，如果超载指示激活，即表示对应的车轴载荷超过限定值，超载指示未激活则表示车轴载荷在限定值内；当运行指示不能显示监测系统正常工作时，即表示此系统已损坏，需要维修。正常运行时“运行指示”是激活的，未激活即表示不能正常工作。比如：指示灯亮时表示在工作，不亮即表示不工作。

此外超载报警方法还可以满足远程监控。运输企业或交通管理部门可以通过车载信息系统(如T-Box)经无线通信传输方式(例如4G网络)实时采集车辆的载荷情况，当发现车辆超载时及时干预车辆驾驶人的行为，有效预防、阻止车辆超载上路行驶。因此实现中，控制器还需要将车辆载荷情况信息上报给交通管理中心。图5为本发明实施例公开的远程监控实现布局图，可结合图5理解上述内容。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轴重测量装置，其特征在于，包括机械应变装置和控制器，其中：

所述机械应变装置设置在车辆悬架系统，且会随车架的上下运动产生相应动作；

所述控制器用于根据所述机械应变装置产生动作的动作参数确定第一参数，并基于所述第一参数确定车辆的当前轴重。

2.根据权利要求1所述的轴重测量装置，其特征在于，所述机械应变装置的第一连接杆的第一端固定安装在车辆的车架上，所述机械应变装置的第二连接杆的第一端固定安装在所述车辆的车桥或龙骨上，所述第一连接杆的第二端和所述第二连接杆的第二端可旋转连接。

3.根据权利要求2所述的轴重测量装置，其特征在于，所述第二连接杆上设置有可与其同步转动的磁体，则所述轴重测量装置还包括：

固定设置在所述控制器中、所述车桥上或所述龙骨上的霍尔元件，所述霍尔元件能够与所述磁体产生磁感应信号；

则所述根据所述机械应变装置产生动作的动作参数确定第一参数，并基于所述第一参数确定车辆的当前轴重，包括：

所述控制器将所述磁感应信号转换为对应的电压信号，并基于所述电压信号和预设的电压与轴重的对应关系确定车辆的当前轴重。

4.根据权利要求1所述的轴重测量装置，其特征在于，还包括：

结果输出模块，用于输出所述控制器确定的所述当前轴重；和/或，在所述当前轴重超过轴荷限定值的情况下输出超载报警信号，所述结果输出装置包括显示屏、蜂鸣器、扩音器和/或指示灯。

5.根据权利要求4所述的轴重测量装置，其特征在于，还包括：

线束，用于连接车辆电源、所述控制器和所述结果输出模块。

6.一种超载报警方法，应用于权利要求1-5任一项所述的轴重测量装置，其特征在于，包括：

控制器监测机械应变装置的动作参数，获得第一参数；

基于所述第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载，所述第二参数与所述第一参数相同或基于所述第一参数计算确定；

若是，发出指示车辆超载的报警指令。

7.根据权利要求6所述的超载报警方法，其特征在于，所述控制器监测机械应变装置的动作参数，获得第一参数，包括：

控制器周期性的执行监测机械应变装置的动作参数，获得第一参数的步骤；

则还包括：在确定所述车辆超载的情况下，超载命中次数加1；在确定所述车辆不超载的情况下，超载命中次数清零；

所述发出致使车辆超载的报警指令，包括：

在所述命中次数大于或等于预设的命中次数判定值的情况下，发出指示车辆超载的报警指令。

8.根据权利要求7所述的超载报警方法，其特征在于，所述命中次数判定值依据公式N＝T*F计算确定，其中N为命中次数判定值，T为报警滤波时间，F为系统计算频率；

其中，F和T的确定根据系统电压分辨率和车辆的悬架对所载重量变化的灵敏度确定。

9.根据权利要求7所述的超载报警方法，其特征在于，在所述基于所述第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载前，还包括：

对所述第一参数进行过滤；

则所述基于所述第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载，包括：

基于过滤后的第一参数以及预设的第二参数与轴重的对应关系确定车辆是否超载。

10.根据权利要求6所述的超载报警方法，其特征在于，还包括：

将车辆载荷情况信息上报给交通管理中心。

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