DE2627710A1 - Road vehicle axle load monitoring - using drive measuring plate resting on spaced sensors - Google Patents
Road vehicle axle load monitoring - using drive measuring plate resting on spaced sensorsInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Ermittlung dynamischer Rad- oder Achslasten vonProcedure for determining dynamic wheel or axle loads of
Straßenfahrzeugen Zur Ermittlung der Rad- oder Achslasten von Straßenfahrzeugen werden Meßvorrichtungen~unterschiedlicher Art benutzt. Es sind beispielsweise Vorrichtungen bekannt, die im wesentlichen aus einer Meßplatte mit daran befestigten Meßgebern bestehen, wobei als Meßgeber Kraftmeßdosen oder Dehnungsmeßstreifen verwendet werden können. Ferner sind Vorrichtungen bekannt, die auf der Messung der Verdrängung hydraulischer Volumen beruhen. Diese Vorrichtungen slnd sowohl zur Ermittlung der statischen als auch der dynamischen Rad- oder Achslast geeignet. Die erhaltenen Meßwerte für die dynamische Rad- oder Achslast unterscheiden sich aber von den erhaltenen Meßwerten für die statische Rad- oder Achslast, und zwar bedingt durch die infolge der Fahrzeugschwingungen auftretenden Rad- bzw. Achslastschwankungen. Daher stellt der für die dynamische Rad- oder Achslast erhaltene Meßwert nur ein ungenaues Maß für die tatsächliche Rad- oder Achslast dar; auch dann, wenn die benutzte Vorrichtung bei statischer Messung die geforderte Genauigkeit aufweist.Road vehicles For determining the wheel or axle loads of road vehicles different types of measuring devices are used. There are devices, for example known, which essentially consists of a measuring plate with attached transducers exist, whereby load cells or strain gauges are used as transducers can. Furthermore, devices are known which are based on the measurement of the displacement of hydraulic Volume based. These devices are used to determine both static and also suitable for dynamic wheel or axle loads. The measured values obtained for the However, dynamic wheel or axle loads differ from the measured values obtained for the static wheel or axle load due to the vehicle vibrations occurring wheel or axle load fluctuations. Hence the for the dynamic The measured value obtained from the wheel or axle load is only an imprecise measure of the actual one Wheel or axle load; even if the device used is static Measurement has the required accuracy.
Weitere Verfälschungen des Meßwertes bei der Ermittlung der dynamischen Rad- oder Achslast entstehen dann, wenn das betreffende Fahrzeug beim Überfahren der Meßvorrichtung durch Bremsen, Kuppeln oder Beschleunigen sein Fahrverhalten ändert. Die vorgenannten Verfälschungen der Meßwerte treten erfahrungsgemäß auch dann auf, wenn das betreffende Fahrzeug die Meßvorrichtung mit geringer Geschwindigkeit überfährt; obwohl dann der Einfluß der Fahrzeugschwingung geringer ist.Further falsifications of the measured value when determining the dynamic Wheel or axle loads arise when the vehicle in question is driven over the measuring device by braking, coupling or accelerating its driving behavior changes. Experience has shown that the aforementioned falsifications of the measured values also occur then on if the vehicle in question has the measuring device with less Overspeed; although then the influence of the vehicle vibration is less is.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen die erhaltenen Meßwerte über eine Rechenauswertung gemittelt und geglättet werden. Hierbei geht man davon aus, daß während der überfährt des Fahrzeugs über die Meßvorrichtung ein repräsentatives Spektralband der Rad- oder Achslasten gemessen wird.There are known methods in which the measured values obtained over a calculation evaluation can be averaged and smoothed. Here it is assumed that while the vehicle drives over the measuring device a representative Spectral band of the wheel or axle loads is measured.
Die Grenzen der bekannten Verfahren liegen einmal bei den minimalen Achsabständen der Fahrzeuge, die die maximale Breite der Meßvorrichtung auf eine Meßlänge von kleiner 1 m bestimmen; zum anderen ist bekannt, daß die Grundschwingung der Fahrzeuge mit erheblichen Störamplituden kleiner als 1 Hz sind.The limits of the known methods are the minimal ones Center distances of the vehicles, which the maximum width of the measuring device on a Determine measuring length of less than 1 m; on the other hand it is known that the fundamental oscillation of vehicles with significant interference amplitudes are less than 1 Hz.
Zur Verringerung des möglichen Meßfehlers aus der Rad- oder Achslastschwanlrung bei den niedrigen Frequenzen um mehr als 50 C;0 muß die Meßvorrichtung mindestens eine Halbwelle der niedrigsten Schwankungsfrequenz erfassen. Das bedeutet etwa eine Sekunde Meßzeit. Damit ergibt sich für die durch die Achsabstände vorgegebenen üblichen Meßlängen von 0,5 bis 1 Meter eine Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit beim Überfahren der Meßvorrichtung auf 2 bis 3 km/h.To reduce the possible measurement error from wheel or axle load fluctuations at low frequencies by more than 50 C; 0 the measuring device must at least detect a half-wave of the lowest fluctuation frequency. That means about one Second measuring time. This results in the usual ones given by the center distances Measuring lengths of 0.5 to 1 meter limit the vehicle speed when driving over it the measuring device to 2 to 3 km / h.
Strebt man eine noch genauere Messung an, bei der der Meßfehler auf 10 >^ der üblichen Rad- bzw. Achslastschwankung und damit in Genauigkeitsbereichen von 1 0,6 des Meßbereiches gebracht wird, müssen noch geringere Fahrzeuggeschwindigkeiten eingehalten werden, und zwar müßten diese kleiner als 1 km/h sein. Diese Bedingung ist in der Praxis nur schwer zu realisieren.If one strives for an even more precise measurement in which the measurement error occurs 10> ^ the usual wheel or axle load fluctuations and thus in accuracy ranges is brought from 1 0.6 of the measuring range, need even lower Vehicle speeds are maintained, and these should be less than Be 1 km / h. This condition is difficult to implement in practice.
Darüber hinaus können die durch beabsichtigtes Eingreifen in den Fahrzustand - wie Bremsen, Kuppeln oder Beschleunigen - hervorgerufenen Verfälschungen des Meßwertes nicht ausgeglichen werden.In addition, this can be caused by deliberate intervention in the driving condition - such as braking, clutching or accelerating - caused falsifications of the measured value cannot be balanced.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Verfahren derart zu verbessern, daß die Meßgenauigkeit bei Ermittlung der dynamischen Rad- oder Achslast, unabhängig von der Fahzeuggeschwindigkeit, der Meßgenauigkeit bei Ermittlung der statischen Rad- oder Achslast vergleichbar ist.The invention is based on the object that is stated in the preamble of the claim 1 specified method to improve such that the measurement accuracy when determining the dynamic wheel or axle load, regardless of the vehicle speed, the Measurement accuracy when determining the static wheel or axle load is comparable.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensmerkmale vorgesehen.To solve the problem are in the invention in the characterizing Part of claim 1 specified process features provided.
Durch den sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergebenden Mittelwert aus den erhaltenen Meßwerten der einzelnen Meßvorrichtungen wird der mögliche Streubereich erheblich vermindert. Neben der Bildung eines Mittelwertes können auch die jeweils größte positive und negative Abweichung der Meßwerte von dem gebildeten Mittelwert in einem Analog- oder in einem Digitalrechner festgestellt werden. Um die Qualität der jeweiligen Gesamtmessung zu überprüfen, können die festgestellten Abweichungen der Meßwerte von einem gewichteten Mittelwert mit einem vorgegebenen Toleranzband verglichen werden, wobei dieses Toleranzband je nach Höhe des Piittelwertes unterschiedliche Großen hat. Der gewichtete Mittelwert kann beispielsweise unter Weglassung des jeweils höchsten und niedrigsten Meßwertes oder unter BerEcksichtixung der Gescrnçindigkeit bzw. der Geschwindigkeitsänderung des -ahrzeurs gebildet werden.Due to the resultant when using the method according to the invention The mean value of the measured values obtained from the individual measuring devices becomes the possible spread considerably reduced. In addition to the formation of an average can also show the largest positive and negative deviation of the measured values from determined the average value formed in an analog or in a digital computer will. In order to check the quality of the respective overall measurement, the determined Deviations of the measured values from a weighted mean value with a given one Tolerance band are compared, this tolerance band depending on The amount of the mean value has different sizes. The weighted mean can for example, omitting the respective highest and lowest measured value or taking into account the speed or speed change of the -ahrzeurs are formed.
Eine Verringerung des möglichen Meßfehlers aus der Rad- bzw.A reduction in the possible measurement error from the wheel or
Achslastschwankung um etwa 50 ffi wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß der abstand der Meßvorrichtungen voneinander größer ist als die größmögliche zu erwartende Halbschwingung der Rad-bzw. Achslastschwaniung.An axle load fluctuation of about 50 ffi is achieved according to the invention by that the distance between the measuring devices is greater than the largest possible expected half-oscillation of the wheel or. Axle load fluctuation.
Zweckmäßigerweise sind bei Vorhandensein von mehr als zwei Meßvorrichtungen die Abstände zwischen den einzelnen Meßoorrichtungen unterschiedlich groß, wobei die Maße der Abstände zwischen den einzelnen Meßvorrichtungen sich nicht wie ganzzahlige Vielfache zu einander verhalten. Dadurch wird vermieden, daß bei ausgeprägten Schwingungszuständen die Meßwerte sich wiederholen.Appropriately, if there are more than two measuring devices the distances between the individual measuring directions of different sizes, with the dimensions of the distances between the individual measuring devices are not like whole numbers Multiples relate to one another. This avoids that with pronounced oscillation states the measured values repeat themselves.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren sind drei Meßvorrichtungen für jede Fahrzeugseite jeweils hintereinander angeordnet, wobei sich die Abstände der Meßvorrichtungen wie 5 zu 8 zu einander verhalten. Hierbei liegt der Mittelwert der Meßwerte mit 90 % Wahrscheinlichkeit innerhalb der Standardabweichung der Meßwerte einer Meßvorrichtung bei beliebigen Überfahrten.In an advantageous embodiment of the method according to the invention three measuring devices are arranged one behind the other for each side of the vehicle, the distances between the measuring devices being related to one another as 5 to 8. Here the mean of the measured values lies within the standard deviation with 90% probability the measured values of a measuring device at any number of passes.
Durch weitere Erhöhung der Anzahl der Meßvorrichtungen wird die Meßgenauigkeit noch mehr verbessert.By further increasing the number of measuring devices, the measuring accuracy becomes even more improved.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Meßvorrichtungen als mit Meßgebern versehene Meßplatten ausgebildet und sind zwischen den fiießplatten jeweils Blindplatten oder Füllstoffe angeordnet, so da der gesamte Meßbereich die gleiche Höhe aufweist. ei in die Fahrbahn eingesetzten Meßplatten kann beispielsweise der Asphalt der Fahrbahnoberfläche als Füllstoff dienen.According to a further feature of the invention are the measuring devices designed as measuring plates provided with sensors and are located between the flow plates each blind plates or fillers arranged so that the entire measuring range has the same height. ei measuring plates inserted into the roadway can, for example the asphalt of the road surface serve as a filler.
Damit der Wert für die Rad- oder Achslast nur auf einer sehr kleinen Uberrollstrecke - die bei Fahrzeugen, deren Räder eine verhältnismäßig große Aufstandsfläche haben, bis gegen den Wert Null geht - gemessen wird, ist erfindungsgemäß die Meßlänge jeder MeEwvorricntung nicht größer als die größtmögliche Aufstandsfläche des Rades. Die jeweiligen Meßwerte stellen dann einmalige Spitzenwerte für die momentane Rad- oder Achslast dar, und zwar unabhängig von ttDerfahrgeschwindigkeit, Richtung und Aufstandsfläche des Rades. Dadurch erspart man sich Aufwand zur rechnerischen und elektronischen analogen Glättung des Einzelmeßergebnisses.So that the value for the wheel or axle load is only on a very small one Roll-over distance - the one in vehicles whose wheels have a relatively large contact area have until it approaches the value zero - is measured, according to the invention is the measuring length each MeEwvorricntung not larger than the largest possible contact area of the wheel. The respective measured values then represent unique peak values for the current wheel or axle load, regardless of tt travel speed, direction and Contact area of the wheel. This saves computational and electronic analog smoothing of the individual measurement result.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß gleichzeitig mit der Messung der Werte für die Rad- oder Achslast, in an sich bekannter Weise durch zeitliche Feststellung der aufeinanderfolgenden Einzelmessungen, die Geschwindigkeit und/oder der Radabstand des Fahrzeugs sowie eine etwaige Geschwindigkeitsänderung während des Meßvorganges ermittelt wird.A particularly advantageous development of the method according to the invention consists in that at the same time as measuring the values for the wheel or axle load, in a manner known per se by determining the time of the consecutive Individual measurements, the speed and / or the wheelbase of the vehicle as well as a possible change in speed is determined during the measuring process.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Meßvorrichtungen als mit Meßgebern versehene Meßplatten ausgebildet und bestehen die Meßgeber aus Dehnungsmeßstreifen. Dabei ist eine besondere Glättung bzw. Mittelung der Einzelmeßergebnisse nicht erforderlich.In a further embodiment of the method according to the invention are the measuring devices as measuring plates provided with transducers educated and the transducers consist of strain gauges. There is a special smoothing here or averaging of the individual measurement results is not required.
Die Meßplatten der einzelnen Fahrzeugseiten sind zweckmäßigerweise gegeneinander versetzt angeordnet.The measuring plates on the individual sides of the vehicle are expedient arranged offset from one another.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: T-ig. 1 eine Meßvorrichtung in Seitenansicht, mit darauf befindlichem Pfad, Fig. ; ein Schwingungsdiagramm, maßstabgerecht zu Fig. 1, i. 5 ein Diagramm der relativen Abweichungen der Meßwerte, 1-. 4 die Anordnung mehrerer neben- und hintereinanderliegender Meßvorrichtungen, in Draufsicht, Fig. 5 eine andere Anordnung mehrerer neben- und hintereinanderliegender Meßvorrichtungen, ebenfalls in Draufsicht.The invention is explained in more detail with reference to the drawing. Show it: T-ig. 1 shows a measuring device in side view, with a path thereon, Fig. ; a vibration diagram, to scale to FIG. 1, i. 5 is a diagram of the relative Deviations in the measured values, 1-. 4 the arrangement of several adjacent and one behind the other Measuring devices, in plan view, Fig. 5 shows another arrangement of several adjacent and successive measuring devices, also in plan view.
Die in Fig. 1 dargestellte Meßvorrichtung weist eine Meßlatte 1 mit der l-enlange A auf, die auf Meßgebern 2 ruht. Die Meßplatte 1 wird von einem Pad 3 überrollt, dessen Aufstandsfläche die Länge L hat.The measuring device shown in Fig. 1 has a measuring rod 1 with the long A, which rests on transducers 2. The measuring plate 1 is supported by a pad 3 rolled over, the contact area of which has the length L.
In dem Schwingungsdiagranm gemäß Fig. 2 ist über der Meßlänge A die Amplitude B der Grundschwingung 4 und der Rad- bzw. Achslastschwankung 5 aufgetraen.In the vibration diagram according to FIG. 2, the measurement length A is the Amplitude B of the fundamental oscillation 4 and the wheel or axle load fluctuation 5.
In Fig. 5 ist über der tatsächlichen Rad- bzw. Achslast C die relative Abweichung D der Meßwerte in ffi aufgetragen. Hieraus ist zu ersehen, daß die tqeßwerte 6, 7 und 8, die bei einem Meßvorgang mittels drei hintereinanderliegender Meßvorrichtungen gemessen wurden, einen Mittelwert 9 ergeben, der innerhalb der Toleranzgrenzen 10 und 11 der tatsächlichen Rad- bzw. Achslast 12 liegt.In Fig. 5 is above the actual wheel or axle load C, the relative Deviation D of the measured values plotted in ffi. From this it can be seen that the measured values 6, 7 and 8, which in a measuring process by means of three consecutive measuring devices were measured, result in a mean value 9, which is within the tolerance limits 10 and 11 is the actual wheel or axle load 12.
Die größte Abweichung f4 von der tatsächlichen Rad- bzw. Achslast 12 weist der Meßwert 6 auf.The greatest deviation f4 from the actual wheel or axle load 12 shows the measured value 6.
Zwischen den in Fig. 4 dargestellten Meßplatten 14 bis 18 sind jeweils Blindplatten 19 bis 22 angeordnet. Dadurch bildet der gesamte Meßbereich eine geschlossene Fläche. Der Abstand E zwischen den Plattenpaaren 15, 16 und 14, 17 ist kleiner als der Abstand F zwischen den Plattenpaaren 14, 17 und 15, 18.Between the measuring plates 14 to 18 shown in Fig. 4 are in each case Blind plates 19 to 22 are arranged. As a result, the entire measuring range forms a closed one Area. The distance E between the plate pairs 15, 16 and 14, 17 is smaller than the distance F between the plate pairs 14, 17 and 15, 18.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung der Meßvorrichtungen sind die Meßplatten 13, 14 und 15 der einen Falrbahnseite gegen die Meßplatten 16, 17 und 18 der anderen Fahrbahnseite versetzt angeordnet.In the arrangement of the measuring devices shown in FIG. 5, the Measuring plates 13, 14 and 15 of the one Falrbahnseite against the measuring plates 16, 17 and 18 arranged offset on the other side of the road.
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