CN208109244U - 一种道路车辆动态称重装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种道路车辆动态称重装置，所述称重装置埋设于道路材料内，且与路面和地底具有一定距离；所述称重装置包含弹性体、传感腔和至少一个应变片；所述弹性体用于根据路面上的车辆对路面的压力发生形变；所述传感腔用于为所述弹性体提供形变空间；所述应变片设置于所述弹性体上或所述弹性体中，用于获取与所述车辆的质量相对应的所述弹性体的形变特征数据。

Description

一种道路车辆动态称重装置

技术领域

本实用新型涉及一种道路车辆动态称重装置，属于动态称重技术领域。

背景技术

动态称重装置被广泛应用于计重收费、超限检测等等应用中，在交通管理、超限治理以及进出口监管中起到了重要的作用。目前的称重装置，包括静态称重装置和动态称重装置。动态称重装置通常由承载体和传感器组成，承载体安装在路面基础的凹槽内，用于承载全部或部分车辆重量并将其所承载的重量传递至传感器；传感器设置于承载体下方，用于将其受力转换为电信号。

动态行驶的车辆经过安装有传感器的称重台后，传感器感受到动态车辆的压力信号，再由处理器进行一系列的分析、处理，最后计算得出车辆的动态称重数值。

目前安装于路面基础凹槽内的称重装置面临如下几个问题：

1.直接承载车辆重量，承载体与传感器变形量大，设备寿命低；

2.承载体表面可见，车辆驾驶员经常在承载体上采用加减速、绕S、顶千斤顶等方式影响动态称重装置的称量精度；

3.为了避免承载体承载重量传递到路面，承载体与路面基础的凹槽内壁都预留间隙，但预留的间隙则导致水或泥沙等物进入承载体下方逐渐积累承担部分本应由传感器承担的压力从而导致称重不准确，因此需要定期维护用来清理承载体下方杂物；

4.车辆动态通过时会给承载体水平力，该水平力会促使承载体平行移动从而与路面基础产生干涉，影响称重精度，为防止该水平力的影响，承载体与路面基础间必须设置水平限位装置，从而导致称重装置结构复杂；

5.承载体多采用金属材料，为减少车辆通过其表面时产生振动而影响称量效果，通常其表面要尽量光滑，而金属表面摩擦系数小于混凝土/沥青路面摩擦系数，从而使车辆制动产生影响。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种形变量小、结构简单、无需维护、隐蔽且不影响路面通行的道路车辆动态称重装置及方法。

为达上述目的，本实用新型所提供的道路车辆动态称重装置，所述称重装置埋设于道路材料内；所述称重装置包含弹性体、传感腔和至少一个应变片；所述弹性体为条形；所述弹性体的横截面形状为开口方向垂直向下的凹槽型或U型,用于根据路面上的车辆对路面的压力发生形变；所述弹性体用于根据路面上的车辆对路面的压力发生形变；所述传感腔用于为所述弹性体提供形变空间；所述应变片设置于所述弹性体上或所述弹性体中，用于获取与所述车辆的质量相对应的所述弹性体的形变特征数据。

在上述道路车辆动态称重装置中，优选的，所述应变片包含半导体应变片和/或金属电阻应变片。

在上述道路车辆动态称重装置中，优选的，弹性体的横截面沿车辆行驶方向布置。

在上述道路车辆动态称重装置中，优选的，所述应变片沿道路车辆行驶方向贴设于所述弹性体表面，或所述应变片沿垂直所述道路车辆行驶方向贴设于所述弹性体表面。

在上述道路车辆动态称重装置中，优选的，所述弹性体的上表面与所述路面的距离为5cm至40cm之间。

在上述道路车辆动态称重装置中，优选的，所述称重装置还包含惠斯通电桥；其中，所述形变特征数据为应变片阻值变化数据，所述惠斯通电桥用于将所述应变片阻值变化数据转换为模拟电压信号。

在上述道路车辆动态称重装置中，优选的，所述称重装置还包含数据采集分析模块，所述数据采集分析模块用于将所述模拟电压信号转换为数字信号并根据所述数字信号与所述数字信号的时序计算获得车辆的轴重数据，根据所述轴重数据获得车辆重量。

在上述道路车辆动态称重装置中，优选的，所述称重装置还包含固定模块，所述固定模块用于将所述称重装置固定于道路材料内。

在上述道路车辆动态称重装置中，优选的，所述传感腔设置于所述弹性体内部或设置于所述弹性体形变侧与地底之间。

在上述道路车辆动态称重装置中，优选的，所述的弹性体材质为金属。

本实用新型的有益技术效果在于：本实用新型所提供的道路车辆动态称重装置中弹性体的形变量受到路面工程材料的保护，当路面工程材料不发生塑性形变时，弹性体形变量极小，从而保证称重装置的寿命；道路车辆称重装置嵌入在路面下发，无法被发现；结构简单，无需维护；不影响路面摩擦系数，不会对通过车辆的制动造成影响。

附图说明

图1是本实用新型所提供的道路车辆动态称重装置的一种实施方式的结构图；

图2是应变片电阻变化采集的结构框图；

图3是某六轴车辆通过本实用新型所提供的道路车辆动态称重装置的一种实施方式所采集的数字信号及其时序图；

图4是本实用新型所提供的道路车辆动态称重装置的一种实施方式的结构图；

图5是本实用新型所提供的道路车辆动态称重装置的一种实施方式的结构侧视图；

图6是图4结构的俯视图；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

请参考图1所示，本实用新型所提供的道路车辆动态称重装置具体包含：所述称重装置埋设于道路材料1内，且与路面和地底具有一定距离；所述称重装置包含弹性体2、传感腔4和至少一个应变片3；所述弹性体2用于根据路面上的车辆对路面的压力发生形变；所述传感腔4用于为所述弹性体2提供形变空间；所述应变片3设置于所述弹性体2上，用于获取与所述车辆的质量相对应的所述弹性体2的形变特征数据；其中，所述弹性体断面为形状为凹槽型或U型的长条形金属材料，其凹槽型或U型开口方向垂直向下，弹性体垂直于车辆行驶方向布设；所述应变片3可为半导体应变片和/或金属电阻应变片，所述应变片3沿道路车辆行驶方向贴设于所述弹性体2表面，或所述应变片沿垂直所述道路车辆行驶方向贴设于所述弹性体2表面。实际工作中，所述道路车辆动态称重装置主要包含嵌入在路面工程材料的弹性体2以及布贴在弹性体表面的应变片3，弹性体2与路面工程材料共同形成的传感腔4，传感腔4内可填充柔性填充材料；当车辆通过传感腔4时，路面工程材料1将车辆对其的压力传递到弹性体2，弹性体2在压力作用下发生形变，填充柔性填充材料的传感腔4为弹性体2提供形变行程，相应的，应变片3的电阻值随着弹性体2的形变而发生变化，从而产生电阻变化，根据该电阻变化即可获得车辆对应的质量。以此，由于道路车辆动态称重装置嵌入于路面以下与路面工程材料形成一个整体，因此所述道路车辆动态称重装置无需进行维护；安装所述称重设备的路面无需再开槽安装其他称重传感器，路面的强度能够保证，路面寿命将优于路面铺设称重传感器的称重设备；同时，由于所述称重设备嵌入在路面以下，驾驶人员不可见，因此称重设备区域上采用针对性的加减速、绕S、顶千斤顶等方式影响动态称重装置的称量精度的行为将被有效的控制。

在上述实施例中，所述传感腔4就是形成一个类似于桥的结构，从而保证弹性体2受到压力时产生较为明显的形变，两个桥墩之间(传感腔)可以没有任何东西，也可以有一些在一定的形变范围内不承受力的柔性材料；本实用新型在此并不做限制。

在上述实施例中，所述弹性体的上表面与所述路面的距离为5cm至40cm之间。由于弹性体被嵌入在路面工程材料中，其面临车辆轴的压力时的形变量为弹性体安装在路面相比的形变量的千分之二至百分之二，设备寿命被大大的增强。当然，实际工作中因为道路材料材质、道路环境等条件不同，工作人员也可根据实际情况选择合适的距离，本实用新型在此并不做过多限制。

请参考图3所示，在上述本实用新型一实施例中，所述称重装置还可包含惠斯通电桥和数据采集分析模块(未图示)；其中，所述形变特征数据为应变片阻值变化数据，所述惠斯通电桥用于将所述应变片阻值变化数据转换为模拟电压信号；所述数据采集分析模块用于将所述模拟电压信号转换为数字信号并根据所述数字信号与所述数字信号的时序计算获得车辆的轴重数据，根据所述轴重数据获得车辆重量。当车辆通过时，根据如图3所示的数字信号及数字信号的时序，将所述数字信号按照设定的阈值进行有效性筛选，将数字信号及数字信号的时序选取出来生成有效车辆轴载信号；根据选取的有效车辆轴载信号，按照如下公式计算生成称重车辆的有效轴重数据。

轴重＝sum(轴载信号)*速度*固定系数k；

实际工作时，可将应变片电阻接入图2所示的惠斯通电桥，将其电阻变化转换为电压变化，信号经差分放大电路放大后输出至采样电路，采样电路将信号转换为数字信号，单片机采集其数字信号。当然，现有技术中也存在其他转换电路和采样电路，工作人员也可根据实际需要选择使用，本实用新型在此不再详述。

请参考图5和图6所示，在上述本实用新型一实施例中，所述称重装置还包含固定模块，所述固定模块用于将所述称重装置固定于道路材料内。例如：在弹性体2与路面工程材料1的结合处可选择性地布设加强柱5，从而增强了述弹性体2与路面工程材料的1的结合强度；还可增加了钢筋网7可以通过调整钢筋网的高度有效的调整弹性体与路面间的距离。以此，一方面加强路面工程材料的强度，如钢筋混凝土即是在混凝土中增加钢筋加强混凝土的强度；另一方面，则可将所述称重装置铺设于钢筋之上，从而可以方便的调整其距离地面的高度，举例如下：路面开槽35cm，因为混凝土在凝固前非固态，那么所述装置要么铺设于35cm深处，若所述称重装置放置于20cm则需要多次施工，先灌入15cm深的混凝土，待其凝固后再讲装置铺设其中，而在距地面20cm处布设钢筋网，则可以将上述装置布置在距地面20cm处无需多次施工。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种道路车辆动态称重装置，其特征在于，

所述道路车辆动态称重装置埋设于道路材料内；

所述道路车辆动态称重装置包含弹性体、传感腔和至少一个应变片；

所述弹性体为条形；

所述弹性体的横截面形状为开口方向垂直向下的凹槽型或U型,用于根据路面上的车辆对路面的压力发生形变；

所述弹性体的横截面内部包括传感腔和嵌入横截面内部的路面工程材料；

所述传感腔用于为所述弹性体提供形变空间；

所述应变片设置于所述弹性体上或所述弹性体中，用于获取与所述车辆的质量相对应的所述弹性体的形变特征数据。

2.根据权利要求1所述的道路车辆动态称重装置，其特征在于，所述应变片包含半导体应变片和/或金属电阻应变片。

3.根据权利要求1所述的道路车辆动态称重装置，其特征在于，所述弹性体的横截面沿车辆行驶方向布置。

4.根据权利要求1所述的道路车辆动态称重装置，其特征在于，所述应变片沿道路车辆行驶方向贴设于所述弹性体表面，或所述应变片沿垂直所述道路车辆行驶方向贴设于所述弹性体表面。

5.根据权利要求1所述的道路车辆动态称重装置，其特征在于，所述弹性体的上表面与所述路面的距离为5cm至40cm之间。

6.根据权利要求1所述的道路车辆动态称重装置，其特征在于，所述称重装置还包含惠斯通电桥；其中，所述形变特征数据为应变片阻值变化数据，所述惠斯通电桥用于将所述应变片阻值变化数据转换为模拟电压信号。

7.根据权利要求1所述的道路车辆动态称重装置，其特征在于，所述称重装置还包含固定模块，所述固定模块用于将所述称重装置固定于道路材料内。

8.根据权利要求1所述的道路车辆动态称重装置，其特征在于，所述传感腔设置于所述弹性体内部或设置于所述弹性体形变侧与地底之间。

9.根据权利要求3所述的道路车辆动态称重装置，其特征在于，所述弹性体材质为金属。