CN214224311U - 用于车辆称重的称重装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于车辆称重的称重装置，其可以包括：承载壳体，其具有内腔，并且该承载壳体用于埋设于路面以下并在路面上方经过目标车辆时产生形变；以及测力传感器，其设置于内腔中并且用于将形变产生的第一方向上的压力转化为第二方向上的拉力，以便获取用于称重的形变数据。本实用新型的称重装置可以以隐藏的方式埋设在路面以下，而不直接承载车辆的重量，因此可以延长使用寿命并且降低车辆作弊的影响。此外，本实用新型的称重装置可以通过感测承载壳体的形变来获得用于计算车辆重量的形变信号，并通过在承载壳体的外侧表面上设置隔离层，来增大感应单元所感测的形变信号，进而改善称重结果的精度。

Description

用于车辆称重的称重装置

技术领域

本实用新型一般地涉及称重技术领域。更具体地，本实用新型涉及一种用于车辆称重的称重装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型的实施方式提供背景或上下文。此处的描述可以包括可探究的概念，但不一定是之前已经想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描述的内容对于本实用新型的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

目前，车辆称重装置被广泛地应用于车辆超重检测，在交通管理中起到了重要的作用。传统的车辆称重装置通常包括承载体和传感器，承载体安装于道路基础的凹槽中，以用于承载车辆的全部或部分重量并且将其所承载的重量传递至传感器；传感器设置在承载体的下方，以用于将其受力转换为电信号。当动态行驶的车辆经过车辆称重装置的承载体时，传感器感测动态车辆的压力并且产生压力信号，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。

然而，由于传统的车辆称重装置直接承载车辆的重量，使得承载体和传感器产生较大的形变量，因此会导致设备寿命降低。此外，传统的车辆称重装置的承载体的表面暴露于路面，使得驾驶员在经过承载体的时候可能会采用作弊(例如加减速、绕S或者顶千斤顶)的方式，降低施加在承载体上的压力，从而导致车辆称重装置的称量结果不准确。

因此，需要研发一种用于车辆称重的称重装置，以改善传统的车辆称重装置中所存在的使用寿命较低以及称量结果不准确的问题。

实用新型内容

为了至少解决上面的一个或多个技术问题，本实用新型提供一种用于车辆称重的称重装置。本实用新型的实施方式通过在路面以下设置承载壳体并且利用承载壳体的形变来确定车辆的重量，为车辆称重提供了一种新途径。鉴于此，本实用新型的示例性的实施方式提供一种用于车辆称重的称重装置，其可以包括：承载壳体，其具有内腔，并且该承载壳体用于埋设于路面以下并在路面上方经过目标车辆时产生形变；以及测力传感器，其设置于所述内腔中并且用于将所述形变产生的第一方向上的压力转化为第二方向上的拉力，以便获取用于称重的形变数据。

在一个示例性的实施方式中，所述第一方向可以是与所述路面垂直的方向而所述第二方向是与所述路面平行的方向。

在一个示例性的实施方式中，所述承载壳体的主体可以具有椭圆形或类椭圆形的截面。

在一个示例性的实施方式中，所述承载壳体可以包括形成所述内腔的多个平面。

在一个示例性的实施方式中，所述承载壳体可以具有沿第一方向、彼此相对的第一平面和第二平面，以分别用于与外部紧固件机械连接。

在一个示例性的实施方式中，所述承载壳体可以具有沿第二方向、彼此相对的第三平面和第四平面，以分别用于与所述测力传感器机械连接。

在一个示例性的实施方式中，所述机械连接可以是螺纹连接，并且所述第一平面、第二平面、第三平面和第四平面上分别可以设置有用于所述螺纹连接的螺纹孔。

在一个示例性的实施方式中，所述承载壳体的纵向端部可以设置有密封端板，以用于对所述内腔的防护。

在一个示例性的实施方式中，所述密封端板与承载壳体的连接处可以填充有柔性密封胶以用于对所述内腔的密封。

在一个示例性的实施方式中，所述承载壳体的外侧表面可以设置有柔性隔离缓冲层，以用于为承载壳体的形变提供空间。

如前所述，本实用新型的称重装置可以以隐藏的方式埋设在路面以下，使得其不直接承载车辆的全部或部分重量，因此可以延长装置的使用寿命并且降低车辆作弊对称重结果的影响。此外，本实用新型的称重装置通过将感应单元安装于承载壳体的内腔内并感测承载壳体的形变，可以获得用于计算车辆重量的形变信号，并且通过在承载壳体的外侧表面上设置隔离层，可以令安装于内腔的感应单元获得较大的形变信号，从而可以显著改善称重结果的精确度。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1A-图1B是示出现有技术的对车辆进行称重的示意图；

图2是示出根据本实用新型的示例性实施方式的称重装置的竖直截面图；以及

图3是示出沿图2中的A-A线的截面图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本实用新型的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本实用新型，而并非以任何方式限制本实用新型的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

动态车辆称重是指通过测量和分析轮胎动态力来测量一辆运动中的车辆的总重和/或部分重量。传统的称重装置通常由承载体和传感器组成且安装于道路基础凹槽内。此外，传感器还可以外接至包含软件的电子仪器，以便测量动态轮胎力、车辆的轮重、轴重和/或总重。动态车辆称重通常可以应用于例如计重收费或高速超限管理等多个场景中。由此，称重装置在交通管理、超限治理以及进出口监管中起到了重要作用。

为了方便理解本实用新型的方案与现有技术的区别，下面将结合图1A和图1B对现有的称重技术进行大致的描述。

图1A是示出现有技术中对车辆进行称重的示意图。如图1所示，在道路基础10的凹槽1内安装有两块承载体2，承载体2之间通过连接件连接并保持表面平齐。每块承载体2底部的四个角处均设置有传感器3。图1B示出了承载体的底面示意图，包括四个传感器3。传感器3可以通过有线或无线外接至电子仪器(图中未示出)。承载体2和传感器3通过安装底板预埋件4安装并固定于道路基础的凹槽1内。底板预埋件4通过连接器5连接至承载体2并且固定至承载体2。安装后的承载体2与路面平齐。在一些场景中，承载体2与道路基础之间还设置有用于限位的水平限位器6。

在实际应用中，当有车辆行驶经过称重装置时，承载体将承受该车辆全部或部分的重量，并且将其所承载的重量传递至传感器，由传感器感测车辆经过时的压力信号。感测到的压力信号接着可以传送到电子仪器和/或数据处理装置，以对压力信号进行分析、处理，从而获得车辆经过时的称重数值。

结合上述图1的描述可以理解，采用现有称重装置的称重方法在一定程度上可以获得车辆重量，但是也存在称重装置的使用寿命较低以及称量结果不准确的缺陷。另外，由于称重装置布置于路面上而暴露于驾驶员的视野内，因而也无法克服针对于称重进行的人为作弊行为，例如驾驶员进行加减速、绕S路线或者顶千斤顶等。

有鉴于此，为了克服上述一个或多个方面的缺陷，在本实用新型的实施方式中提供了一种用于车辆称重的称重装置，其具有较高的使用寿命以及更准确的称量结果。

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解的是下文所描述的实施方式仅是本实用新型的一部分而非全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域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方式，都属于本实用新型旨在保护的范围。

在下文中所使用的“第一方向”、“第二方向”以及“第三方向”均以本实用新型的称重装置自身为参照系，以便清楚地描述称重装置埋设于路面以下时在各个方向上的方位布置。本领域技术人员可以理解，根据不同的路况、应用环境以及施工过程，本实用新型的称重装置在路面下相对于不同的方向可能存在不同的布置方式，因此本实用新型附图中示出的参照系仅用于说明性的目的而非在任何方面对本称重装置的布置方向或方位进行限制。因此，上述的第一方向、第二方向和第三方向在附图所示的场景中也可以使用竖直方向、横向方向和纵向方向来分别指代，以用于区分三维空间中的三个方向。

下面结合附图来详细描述本实用新型的具体实施方式。

图2是示出根据本实用新型的示例性实施方式的称重装置的示意图。如图2所示，本实用新型提供了一种用于车辆称重的称重装置，其可以包括：承载壳体101，其具有内腔，并且该承载壳体101用于埋设于路面以下并在路面上方经过目标车辆时产生形变。

在一个实施方式中，如图2所示，该承载壳体101可以具有椭圆形或类椭圆柱形的截面，并且整体上可以具有中空的椭圆柱体或类椭圆柱体形状。进一步地，该椭圆柱体或类椭圆柱体在第一方向(即竖直方向)上的上端部和下端部可以形成为平面，以形成在竖直方向上彼此相对的第一平面(即上表面)和第二平面(即下表面)。此外，该椭圆柱体或类椭圆柱体在第二方向(即横向方向)上的两个侧端部也可以分别形成为平面，以形成在横向方向上彼此相对的第三平面和第四平面(即两个侧端面)。可以理解，承载壳体101的中空部分可以形成为该承载壳体101的内腔，该内腔可以用于安装感测单元(其将在下文中描述)。

因此，基于本实用新型的承载壳体101的上述构造，当车辆经过预埋有本实用新型的称重装置的路面上方时，车辆的重量经由道路基础传递到承载壳体101上，使得承载壳体101的上表面和下表面受挤压，进而使得承载壳体101的两个侧端部在横向方向上彼此反向移动，从而使本实用新型的称重装置的承载壳体101可以在车辆的作用下产生用于计算车辆重量的形变。

图3是示出沿图2中的A-A线截取的截面图。如图3中所示，本实用新型的称重装置还可以包括感应单元102，其设置于所述内腔中并且通过感应所述承载壳体101的形变而生成与称重关联的形变数据。在一个示例性的实施方式中，上述感应单元102可以是测力传感器，并且根据不同的应用场景，这里的测力传感器可以实现为柱式拉压传感器、S型拉压传感器或悬臂梁传感器。

如上所述，在图3中示例性地示出的称重装置所包括的感应单元102是S型拉压传感器，并且图3中示出了该S型拉压传感器安装在承载壳体101中的截面图。参考图2和图3二者，该S型拉压传感器安装在承载壳体101的内腔中，并且S型拉压传感器的两侧与承载壳体101的两个侧端部连接。当车辆经过称重装置的上方时，承载壳体101受到沿竖直方向的压力，该压力在竖直方向上挤压承载壳体101的上端部和下端部，使得上端部和下端部在竖直方向上相向移动，进而使得承载壳体101的两个侧端部在横向方向上反向移动，从而使得两个侧端部在横向方向上沿相反的方向拉伸S型拉压传感器，这样S型拉压传感器便能够感测到承载壳体101的形变并且由此获取车辆下承载壳体101的形变信号(例如形变特征数据)，进而可以利用形变信号计算得到所述车辆的重量。

进一步如图2所示，承载壳体101的外侧表面上可以设置有隔离层，该隔离层用于将承载壳体101的外侧表面与道路基础隔离开，使得承载壳体101的外侧表面不直接接触道路基础，从而可以为承载壳体101的形变提供形变空间。特别地，上述的隔离层可以是柔性的柔性隔离缓冲层106，其不仅可以为承载壳体101的形变提供形变空间，还具有柔性缓冲的作用。

在一个示例性的实施方式中，如图3所示，上述的感应单元102可以与承载壳体101的两个侧端部机械可拆卸地连接，以便对感应单元102进行紧固并使感应单元102在内腔内感应承载壳体101的形变。在一个实施方式中，前述的机械可拆卸地连接可以是适宜的各种螺纹连接，包括但不限于螺钉连接、螺柱连接或例如是使用如图3中螺栓105进行的螺栓连接。

上文就本实用新型的感应单元102实现为S型拉压传感器进行了详细地描述，在一些应用场景中，本实用新型的感应单元102还可以具有用于传输信号的信号线缆(未示出)，该信号线缆的端部引出至承载壳体101的外部，以用于输出感应单元102的形变信号。例如，该信号线缆的端部可以连接至外部电子仪器和/或数据处理装置，以将S型拉压传感器感测的形变信号传送到外部电子仪器和/或数据处理装置，以便对形变信号进行分析和处理，从而获得车辆经过时的称重数值。

根据上面结合图2和图3的描述，可以理解本实用新型通过将承载壳体101埋设于路面以下，可以使得本实用新型的称重装置不必直接暴露于路面。这样的布置，一方面可以避免路面上的车辆直接对称重装置施加载荷，从而可以延长称重装置的使用寿命；另一方面，通过布置于路面下，本实用新型的称重装置也能防止驾驶员针对称重进行的恶意作弊行为。

此外，本实用新型的称重装置通过设置中空的承载壳体101，可以将感应单元102安装于承载壳体101的内腔内并感测承载壳体101的形变，从而可以获得用于计算车辆重量的形变信号。进一步地，本实用新型的称重装置通过在承载壳体101的外侧表面上设置隔离层，可以为承载壳体101的形变提供形变空间，从而令安装在内腔内的感应单元102能够获得较大的形变信号，由此可以显著提升称重结果的精度和准确性。

下面将结合图2来进一步说明本实用新型的称重装置的外围布置。如图2所示，本实用新型的称重装置的承载壳体101的上端部可以开设有用于与外部锚固部件连接的上部连接孔，以用于将承载壳体101的上端部与其上方的道路基础连接，从而可以使道路基础的形变传递至承载壳体101的上端部。附加地或可选地，承载壳体101的下端部也可以开设有用于与外部锚固部件连接的下部连接孔，以用于使承载壳体101的下端部与其下方的道路基础连接。

可以看出，本实用新型的称重装置通过在承载壳体101的上端部和/或下端部分别开设连接孔，可以使称重装置与道路基础稳固地结合，并且使称重装置可以稳定地感知路面载荷的变化而不会发生松脱。在一个实施方式中，前述的上部连接孔和下部连接孔可以具有内螺纹，并且外部锚固部件可以具有外螺纹，使得上部连接孔和下部连接孔可以通过螺纹连接的方式与外部锚固件机械可拆卸地连接。特别地，上述的外部锚固部件可以是形成有外螺纹的锚筋。

进一步在图3中示出了用于密封承载壳体101内腔的密封端板103和密封件104。在一个示例性的实施方式中，承载壳体101的沿第三方向(即纵向方向)的两个端部可以分别设置有两个密封端板103，以密封承载壳体101的内腔。进一步地，本实用新型的称重装置还可以包括密封件104，该密封件104填充在承载壳体101的纵向端面与密封端板103连接的缝隙处，以对承载壳体101的内腔进一步密封。在一个实施方式中，密封件104可以包括柔性密封胶。

因此，可以理解，本实用新型的称重装置通过在承载壳体101的纵向端部设置密封端板103，可以对承载壳体101的内腔以及安装在内腔中的感应单元102进行防护。此外，本实用新型的称重装置通过使用柔性密封胶填充承载壳体101的纵向端部与密封端板103之间的缝隙，可以进一步密封承载壳体101的内腔，从而可以进行防水并且防止可能会影响称重的外界物质进入。

上文结合图2-图3对本实用新型的称重装置进行了详细的描述，下面将结合示例性的应用场景对称重过程做进一步描述。

在一个应用场景中，本实用新型的称重装置所获得的形变信号可以传输至处理单元来计算车辆的重量。在一些实施方式中，处理单元可以包括电子仪器设备(例如数字接线盒)和数据处理装置，数据处理装置例如可以是运行信号分析软件(例如MATLAB)的处理器。

具体地，处理单元中的电子仪器设备可以接收并显示由本实用新型的称重装置感测的形变信号，同时对获取到的形变信号进行预处理。在一个实施方式中，上述称重装置获取的形变信号是模拟电压信号。接着，电子仪器可以对从称重装置接收到的电压信号进行例如放大和/或模数转换等预处理，以将其转换为可处理的数字信号，该数字信号可以理解为上述形变信号的数字化表征。在一些场景中，处理单元也可以直接对采集到的模拟信号进行处理，无需进行模数转换，本实用新型在此方面没有限制。

进一步地，处理单元可以根据形变信号确定道路基础的形变位移量，并且基于所确定的形变位移量来确定车辆的重量。在一个实施方式中，处理单元可以直接将形变信号确定为形变位移量，并且在处理单元(例如，数据处理装置)获得形变位移量之后，可以基于形变位移量来确定车辆的重量。

在一些实施方式中，可以通过配置多个本实用新型的称重装置来确定车辆速度。例如，可以在车辆行进方向上布置多个称重装置，从而基于这些称重装置感测到的形变信号来联合确定车辆速度。在这些实施方式中，无需额外的测速设备来确定车辆速度，从而可以简化系统结构，提高处理效率。在一种实现中，还可以基于这些称重装置之间的相对位置和称重装置感测到车辆/车轴的时序信号(也即车辆/车轴依次到达各个称重装置的时间)等信息来计算车辆的速度。

从上面的描述可知，基于每个称重装置感测的形变信号，可以相应地计算车辆的重量。当采用多个称重装置时，可以联合这些称重装置所感测的信息来确定车辆的重量，从而避免个体称重装置的误差，提高称重精度。

在一些实施方式中，可以在针对每个称重装置单独计算车辆重量之后，基于所确定的多个车辆重量来确定最终车辆重量。例如，可以通过对各个称重装置所确定的车辆重量进行加权平均来确定最终车辆重量。

在另一些实施方式中，可以首先对多个称重装置感测的信号进行汇总处理，然后再基于处理后的总信号来确定最终车辆重量。例如，可以通过对各个称重装置所感测的形变信号进行加权平均，然后基于平均后的信号来确定车辆重量，作为最终车辆重量。

在上文中描述了根据本实用新型的称重装置感测的形变信号来确定车辆重量的方案。根据上面的描述，可以理解通过采用本实用新型的各个实施方式所提供的各种称重装置，可以获得一种全新的车辆称重方案。此外，本实用新型的称重装置可以设计成具有较小的尺寸，并且可以嵌入在道路的混凝土板块中并与之成为一体。因此，相比于前面结合图1描述的现有技术的称重方法而言，采用本实用新型的实施方式，有利于提高称重装置的使用寿命，同时减小称重装置的形变量误差，从而提高称重精度。

此外，由于本实用新型的称重装置与混凝土结合为一体，共同承载车辆重量，因此称重装置与混凝土之间不需要额外的传力结构，所以不存在称重装置的信号滞后以及形变量过大导致的设备寿命低的问题。另外，这种一体结构便于制造，而且由于不存在空隙和额外的结构，因此也便于对称重装置进行维护，从而更有利于称重装置的长期使用。

更进一步地，称重装置嵌入在混凝土板块中的这种安装方式，使得称重装置不会暴露于路面，可以有效抑制车辆驾驶员的各种影响称重的驾驶行为。另外，由于本实用新型的称重装置预埋在道路以下，因此不会改变路面的材质和摩擦系数，从而对车辆的制动不会产生不利影响。

结合上文所描述的各个示例性的实施方式，本领域技术人员可以理解，本实用新型具有至少如下两个方面的有益效果。

第一方面，本实用新型的称重装置通过以隐藏的方式安装在路面以下，可以有效防止驾驶员针对称重进行的恶意作弊行为，从而降低车辆作弊对称重结果的影响，而且本实用新型的称重装置不直接作为车辆的全部或部分重量的承载体，因此可以有效降低路面状况对称重的影响，并且可以延长使用寿命。

第二方面，本实用新型的称重装置通过设置中空的承载壳体101，可以将感应单元102安装于承载壳体101的内腔内并感测承载壳体101的形变，从而可以获得用于计算车辆重量的形变信号。此外，通过在承载壳体101的外侧表面上设置隔离层，可以为承载壳体101的形变提供形变空间，从而令安装在内腔内的感应单元102能够获得较大的形变信号，由此可以显著提升称重结果的精度和准确性。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用对本文所描述的本实用新型实施方式的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (10)

1.一种用于车辆称重的称重装置，其特征在于，包括：

承载壳体，其具有内腔，并且该承载壳体用于埋设于路面以下并在路面上方经过目标车辆时产生形变；以及

测力传感器，其设置于所述内腔中并且用于将所述形变产生的第一方向上的压力转化为第二方向上的拉力，以便获取用于称重的形变数据。

2.根据权利要求1所述的称重装置，其特征在于，所述第一方向是与所述路面垂直的方向而所述第二方向是与所述路面平行的方向。

3.根据权利要求1所述的称重装置，其特征在于，所述承载壳体的主体具有椭圆形或类椭圆形的截面。

4.根据权利要求1所述的称重装置，其特征在于，所述承载壳体包括形成所述内腔的多个平面。

5.根据权利要求1所述的称重装置，其特征在于，其中所述承载壳体具有沿第一方向、彼此相对的第一平面和第二平面，以分别用于与外部紧固件机械连接。

6.根据权利要求5所述的称重装置，其特征在于，其中所述承载壳体具有沿第二方向、彼此相对的第三平面和第四平面，以分别用于与所述测力传感器机械连接。

7.根据权利要求6所述的称重装置，其特征在于，所述机械连接是螺纹连接，并且所述第一平面、第二平面、第三平面和第四平面上分别设置有用于所述螺纹连接的螺纹孔。

8.根据权利要求5所述的称重装置，其特征在于，所述承载壳体的纵向端部设置有密封端板，以用于对所述内腔的防护。

9.根据权利要求8所述的称重装置，其特征在于，所述密封端板与承载壳体的连接处填充有柔性密封胶，以用于对所述内腔进行密封。

10.根据权利要求1所述的称重装置，其特征在于，所述承载壳体的外侧表面设置有柔性隔离缓冲层，以用于为承载壳体的形变提供空间。

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