JP2012042219A

JP2012042219A - 車輪・車軸重量測定システム

Info

Publication number: JP2012042219A
Application number: JP2010180845A
Authority: JP
Inventors: Toru Takahashi; 孝橋　　徹; Yasumasa Sato; 恭将佐藤
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2010-08-12
Publication date: 2012-03-01

Abstract

【課題】計量器から得られる重量測定値のスパン異常やばらつき量の異常を精確に判定する。
【解決手段】計量器４、１６、１８の計量台が、道路面上に、車両が通過するとき、車両の車輪または車軸が順に通過するように設置されている。各計量台上を通過する車輪または車軸の重量を演算回路１４が測定する。各計量台上を車輪または車軸が複数回にわたって通過したとき、演算回路１４は、計量器４、１６、１８それぞれについて、車軸の重量測定値の平均値を算出し、算出された計量器４、１６、１８ごとの平均値を比較演算し、比較演算の結果を予め定めた許容値と比較することによって、前記複数個の計量器のいずれかにスパン異常があるか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車輪または車軸の重量を測定する車輪・車軸重量測定システムに関し、特に、そのスパン異常やばらつき量の異常について診断したり、補正したりするものに関する。

従来、車輪の重量測定システムには、荷重センサを設けた計量台を道路面に埋め込み、計量台上にタイヤが載るタイミングで車輪重量を測定している。具体的には、特許文献１や２に開示されたものがある。特許文献１の技術は、計量台の長さを車輪進行方向についてタイヤの接地面長さよりも充分に長く設定し、計量台を複数個のロードセルで支持し、道路面にタイヤが接触していない状態で車輪の重量を測定するものである。特許文献２の技術は、タイヤの進行方向における計量台の長さタイヤの接地面長さよりも短く設定し、タイヤ接地面が常に道路面に接触しながら車輪の重量を測定するものである。

特公昭５３−２３０９９号公報特開昭６３−２８６７２４号公報

特許文献１、２に示されているような重量測定システムの計量台は、道路面に埋設されており、夏の直射日光、冬の凍結、年間を通じての風雨に晒され、場合によっては水没することもある。また１日だけ見ても昼夜の気温差が激しい。そのため、計量台に設けられているロードセルにとって周囲の環境条件は極めて厳しい。

特許文献１、２の技術において使用されるロードセルの起歪部２００は、図１１に示すように金属ケース２０２によって包囲された気密室２０４に収容されているが、荷重信号を外部に出力し、電源を内部に取り込むための配線を金属ケース２０２の外部に取り出す必要がある。そのため、金属ケース２０２に気密端子板取り付け用金属枠２０６が溶接され、この金属枠２０６に気密端子板外枠２０５がハンダ溶接され、気密端子板外枠に保護されたガラス製の配線取り出し用の気密端子板２０８が取り付けられている。気密端子板取り付け用金属枠２０６の外部には、外部機器からの配線を、気密端子板２０８に接続する防水コネクタ２１０が取り付けられている。防水コネクタ２１０内の配線接続室２１０ａにおいて外部配線であるケーブル２１２が気密端子板２０８の気密端子２０８ａに接続されている。

防水コネクタ２１０は金属製であり、ケーブル２１２の導入部はゴム製のシール部材２１４によってシールされているが、配線接続室２１０ａの機密性は、金属ケース２０２内のように完全ではなく、ケーブル２１２の外周とシールド部材の間隙や配線ケーブル２１２の内部の隙間を通しても通常の空気が侵入する。通常の空気には水蒸気成分も含まれるので、気温が低下すると結露が生じ、常に高い絶縁抵抗を保つ必要のある気密端子板２０８の信号線の間や、信号線と金属ケース２０２との間において抵抗値の低下が起こり、荷重信号のスパンがドリフトする可能性が高い。しかも、ロードセル周囲の温度差は極めて大きいので、絶縁低下がない状態であっても、温度補償が精確に機能しない。

計量台周辺、計量台への泥の堆積、計量台周辺の道路面の摩耗があって、特に特許文献２の計量台では、道路面と計量台表面との高さに差が生じると、道路面と計量台との間の荷重配分が変化する。

このような使用条件であるので、車輪・車軸重量測定システムでは、他の種類の計量器に比べて、長期安定なスパンの維持が困難であり、故障率も高くなる。従って、短い間隔での定期点検が必要になる。

しかし、スパンの点検と校正作業は、従来、車両の通行を止めて行う必要があり、作業が大がかりになり、車両の通行障害も生じる。

また、特開平５−２６４３７５号公報には、１台の計量器に３個以上のロードセルが、計量器の使用時に被計量物の荷重を略等しく分担支持するように構成されている場合に、或る被計量物を計量したとき、前記３個以上のロードセルの荷重信号を相互に比較して、いずれかのロードセルの異常発生を検知する技術が開示されている。

この技術では、ホッパでの重量測定のように、各ロードセルの荷重信号が安定していれば、いずれかのロードセルの異常発生を検知することが可能である。しかし、荷重信号が、振動振幅の大きいランダムなノイズ信号を含む場合には、精確な判定ができない。即ち、この技術を、複数個の計量器から構成される車輪・車軸重量測定システムに適用しても、精確にロードセルの異常発生を検知するには適していない。

これは、車輪・車軸重量測定システムでは、走行中の車輪または車軸の重量を測定するものであるので、計量器が正常であっても、計量台を車輪が通過する際に荷重信号には車両からの大きい振動ノイズ信号が混入するので、各ロードセルの重量測定値が、大きな差を持ってランダムにばらつくからである。

また、特開平５−２６４３７５号には、異常なロードセルの荷重信号を除外して、重量測定値を求めることが開示されている。しかし、この技術を車輪・車軸重量測定システムに適用することは困難である。それは、車輪・車軸重量測定システムにおいて、複数台の計量器を使用して車輪・車軸の重量を測定するのは、基本的に重量測定値に混入するノイズが大きいので、複数台の計量器の重量測定値を平均することによってノイズを減衰させようとするものであるからである。従って、異常があるからと言って、異常な計量器の重量測定値を除外することは、車輪・軸重測定システムでは、大きいノイズの減衰効果を弱め、却って不適切な重量測定値を求めることになる場合がある。

本発明は、計量器から得られる重量測定値のスパン異常やばらつき量の異常を精確に判定し、異常があるものについては補正することを可能にし、異常があっても計量器数を減少させない車輪・車軸重量測定システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様の車輪・車軸重量測定システムは、複数台の計量器を有している。複数台の計量器は、道路面上に、車両が通過するとき、前記車両の車輪または車軸が順に通過するように複数個の計量台を設置している。前記各計量台上を通過する前記車輪または車軸の重量を荷重信号測定装置が測定する。前記複数個の計量台上を車輪または車軸が複数回にわたって通過したとき、スパン異常判定手段が、前記複数個の計量器それぞれについて、前記荷重信号測定装置から得た当該車輪または車軸の重量測定値の平均値を算出し、算出された前記計量器ごとの平均値を比較演算し、前記比較演算の結果を予め定めた許容値と比較することによって、前記複数個の計量器のいずれかにスパン異常があるか否かを判定する。

荷重信号測定装置から得られた各計量器での車輪または車軸の重量測定値は、ノイズの影響を受けている。これらノイズの影響を受けた各重量測定値を、計量器ごとに平均することによって、ノイズの影響を除去することができる。このノイズの影響を除去した各重量測定値の平均値を用いて、スパン異常がある計量器があるかスパン異常判定手段が判定している。

前記複数個の計量器が３個以上の計量台を備えることができる。この場合、前記スパン異常判定手段が、いずれの計量器にスパン異常があるか判定する。３台以上の計量器の重量測定値の平均値を用いることによって、いずれの計量器にスパン異常があるかを特定することができる。

前記複数台の計量器の中でスパン異常と判定された計量器に対応して前記荷重信号測定装置から得た重量測定値の平均値と、前記複数台の計量器の中で非スパン異常と判定された計量器に対応して前記荷重信号測定装置から得た重量測定値の平均値とに基づいて、前記スパン異常と判定された計量器のスパンを補正するスパン補正手段を、備えるものとすることもできる。

本発明の他の態様の車輪・車軸重量測定システムは、上記の態様の車輪・車軸重量測定システムと同様に、複数台の計量器と、各計量台上を通過する前記車輪または車軸の重量を測定する荷重信号測定装置とを、有している。ばらつき量異常判定手段が、前記複数個の計量台上を車輪または車軸が複数回にわたって通過したとき、前記複数個の計量器それぞれについて、前記荷重信号測定装置から得た当該車輪または車軸の重量測定値のばらつき量を、例えば分散を用いることによって算出し、算出された前記計量器ごとのばらつき量を比較演算し、前記比較演算の結果を予め定めた許容値と比較することによって、前記複数個の計量器のいずれかにばらつき量の異常があるか否かを判定する。

荷重信号測定装置から得られた各計量器での車輪または車軸の重量測定値は、ノイズの影響を受けている。これらノイズの影響を受けた各重量測定値のばらつき量、例えば分散を算出し、他の計量器のばらつき量と比較演算することによって、ノイズの影響によるばらつき量を検出することができ、これによってばらつきに異常がある計量器があるか判定することができる。

前記複数個の計量器が３個以上の計量台を備え、前記ばらつき量異常判定手段が、いずれの計量器にばらつき量異常があるか判定するものとすることができる。３台以上の計量器の重量測定値のばらつき量を用いることによって、いずれの計量器にばらつき量の異常があるかを特定することができる。

前記複数台の計量器の中でばらつき量異常と判定された計量器に対応して前記荷重信号測定装置から得た重量測定値と、前記複数台の計量器の中で非ばらつき量異常と判定された計量器に対応して前記荷重信号測定装置から得た重量測定値とに基づいて、前記ばらつき量異常と判定された計量器のばらつき量を補正するばらつき量補正手段を、備えるものとすることもできる。

以上のように、本発明によれば、車輪・車軸重量測定システムにおいて、スパン異常またはばらつき量異常が計量器にあるか、或いはその異常のある計量器がどれであるかを特定したり、その異常を補正したりすることができる。

本発明の１実施形態の車輪・車軸重量測定システムのブロック図である。図１の車輪・車軸重量測定システムの計量器上をタイヤが通過するに連れての各計量器の出力信号の変化を示す図である。図１の車輪・車軸重量測定システムの第２の計量器の構成を示す正面図、平面図及び側面図である。図１の車輪・車軸重量測定システムの第２の計量器での計量原理の説明図である。図１の車輪・車軸重量測定システムにおける零点重量値の変動量の異常検出のフローチャートである。図１の車輪・車軸重量測定システムにおけるスパンの変動量の異常検出の第１の手法のフローチャートである。図１の車輪・車軸重量測定システムにおけるスパンの変動量の異常検出の第２の手法のフローチャートである。図１の車輪・車軸重量測定システムにおける測定ばらつきの変動量の異常検出のフローチャートである。図１の車輪・車軸重量測定システムにおけるスパンの変動量の補正のフローチャートである。図１の車輪・車軸重量測定システムにおける測定ばらつき量の補正のフローチャートである。従来の車輪・車軸重量測定システムに使用する計量器の部分省略縦断面図である。

本発明の１実施形態の車輪・車軸重量測定システムでは、図１に示すように、道路面２上を図示していない車両が矢印方向に走行することを前提とする。道路面２に、第１の計量器４が設置されている。この第１の計量器４の近傍に、荷重信号測定装置が設けられている。

第１の計量器４は、図２（ａ）に示すように計量台６を有し、この計量台６の下面の車両の乗り込み側を複数台、例えば２台の第１の重量値測定手段、例えばロードセル８ａが支持し、計量台６の下面の車両の降り口側を、複数台、例えば２台の第１の重量値測定手段、例えばロードセル８ｂが支持している。この計量台６は、車両の同一の軸に取り付けられている２つの車輪の重量をそれぞれ個別に測定するために、道路面２の幅方向に沿って２台設けられている。なお、第１の計量器４によって車両の１軸に取り付けられている２つの車輪の重量を同時に測定する場合には、道路面２の幅方向の２つの車輪が同時に載る幅寸法を持つ１台の計量台６を使用する。これら計量台６は、図２（ａ）に示すように車両のタイヤ９の道路面２へ接地面における車両進行方向の長さＬ’よりも大きな長さ寸法Ｌを車両の進行方向に有している。

ロードセル８ａ、８ｂの出力信号は、増幅器１０によって増幅され、Ａ／Ｄ変換部１２によってデジタル変換され、荷重信号測定装置の処理手段、例えば演算回路１４に供給される。演算回路１４は、例えばＣＰＵ、メモリ、入出力回路等から構成され、操作部１４ａ、表示部１４ｂを備えている。

第１の計量器４から車両の進行方向に離れた道路面２には、複数、例えば２台の第２の計量器１６、１８が間隔をおいて設けられている。第２の計量器１６、１８は、同一構造のものであり、第２の計量器１６についてのみ説明する。第２の計量器１６は、図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、車両の進行方向の長さがＬ２以下で、道路面２の幅方向の長さがＬ２’の起歪体２０からなる第２の重量値測定手段、例えばロードセル２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを道路面２の幅方向に複数台、例えば４台並べ、これらロードセル２２ａ乃至２２ｄ上に、車両の進行方向に沿う長さがＬ２の計量台２４を配置したものである。Ｌ２は、タイヤ９の接地面の車両進行方向の長さＬ’よりも短く設定されている。そのため、タイヤ９の接地面が計量台２４上に乗り込んだ状態であっても、タイヤ９の全荷重は、或る比率で道路面２と計量台２４とに分割して負荷される。

なお、第１の計量器４と第２の計量器１６とに跨ってタイヤ９が存在しないように、両者の間隔は設定されているし、第２の計量器１６、１８間に跨ってタイヤ９が存在しないように、両者の間隔が設定されている。

車両の１つの軸に設けられている２つの車輪の重量を個別に測定する場合には、１つの車輪用にロードセル２２ａ、２２ｂの出力を合成し、他の１つの車輪用にロードセル２２ｃ、２２ｄの出力を合成する。１つの軸に設けられている２つの車軸の重量の合計値を車軸重量として測定する場合には、ロードセル２２ａ乃至ロードセル２２ｄの出力を合成する。これらロードセル２２ａ乃至２２ｄの出力信号は、増幅器１０によって増幅され、Ａ／Ｄ変換部１２によってデジタル変換され、演算回路１４に供給され、演算回路１４で処理される。

演算回路１４において行う第１の計量器４の出力信号の処理について図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図２の荷重信号は、タイヤ中心位置の移動に対応するロードセル８ａ、８ｂの出力信号とする。なお、以下の説明は、１つの車輪の重量を測定する場合であるが、以下の説明を基に、１つの軸に設けられている２つの車輪の重量（軸重）を測定することは、当業者には自明である。第１の計量器４では、動的重量測定モードと、静的重量測定モードとの２つのモードで測定可能である。

これら両モードで測定するために、計量台６上にタイヤ９が完全に乗り込み、タイヤ９の接地面と道路面２との接触が無くなった直後の位置ｐ１と、計量台６上に乗り込んだタイヤ９が計量台６上を前進して、これよりも進行すると道路面２と接触する位置ｐ２とを、ロードセル８ａ、８ｂの出力信号上で定める。位置ｐ１、ｐ２間の距離をＬ１１とすると、タイヤ９が計量台６上のＬ１１区間に滞在する時間が長く継続でき、次に計量台６に進んでくるタイヤの接地面が計量台６に触れる前に、Ｌ１１からタイヤ９が離れるように計量台６の長さＬと、位置ｐ１、ｐ２が設定されている。

位置ｐ１、ｐ２はロードセル８ａ、８ｂの出力信号の比率と予め定めた一定値との間に定めた条件が成立する位置として定義されている。すなわち、ロードセル８ａの出力信号をｗ１、ロードセル８ｂの出力信号をｗ２とし、これらは時間間隔Ｔで同じタイミングでサンプリングされ、サンプリング重量測定値としてｗ１（ｋ）、ｗ２（ｋ）を得るものとすると、比率Ｒｗはｗ１（ｋ）／ｗ２（ｋ）によって求められる。そして、位置ｐ１にあるときのｗ１（ｋ）をｗ１１（ｋ）、同ｗ２（ｋ）をｗ２１（ｋ）として、予め定めた値をｗ１１（ｋ）／ｗ２１（ｋ）＝ｆ１として定め、比率Ｒｗがｆ１より大きくなり、次にｆ１より減少したとき、位置ｐ１に到達したと決定する。

同様に、位置ｐ２におけるｗ１（ｋ）をｗ１２（ｋ）、ｗ２（ｋ）をｗ２２（ｋ）とし、ｗ２２（ｋ）／ｗ１２（ｋ）＝ｆ２として定め、位置ｐ１が決定された後、Ｒｗがｆ２より大きくなった時点を位置ｐ２に到達した時点とする。

このようにｗ１（ｋ）、ｗ２（ｋ）の比率によって位置ｐ１、ｐ２を定義すれば、これらの位置は、車輪重量の大きさに影響を受けない。

位置ｐ１乃至ｐ２間におけるｗ１（ｋ）、ｗ２（ｋ）を求めることによって、タイヤ９のサンプリング重量値ｗｉは、
ｗｉ＝ｗ１（ｋ）＋ｗ２（ｋ）
によって求められ、位置ｐ１乃至ｐ２間のサンプリング重量値の個数をＮとすると、タイヤ９の重量測定値Ｗ１ｄは
Ｗ１ｄ＝Σｗｉ／Ｎ
によって求められる。このようにしてＷ１ｄを求めることを動的重力測定モードという。

また、上記の動的重量測定モードは、車両が円滑に計量台６上を通過することを前提としている。しかし、タイヤ９が計量台６上にある状態で車両が停止したり、極めて低速でタイヤ９が計量台６上を通過したりするように、車両が走行することがある。また、サンプリング時間間隔Ｔは、ｗ１（ｋ）、ｗ２（ｋ）に重畳されたノイズを減衰させたり、Ｒｗを感度よく正確に測定したりするために、数ｍ秒の短い時間間隔で設定することが多い。そのため、上述したような場合、ΣＷｉは極めて大きい値になる。そこで、位置ｐ１が検出された時点から計時するために、カウンタ動作を開始させ、サンプリング時間間隔ＴごとにインクリメントするタイマＴ１を設け、このタイマのカウント値Ｔｓが予め定めたＮｍ以上になったとき、ｗｉの累算を中止し、重量測定値Ｗ１ｓとして、
Ｗ１ｓ＝Σｗｉ／Ｎｍ
によって求める。このようにしてＷ１ｓを求めることを静的重量測定モードという。

なお、Ｎｍは、ｗ１（ｋ）、ｗ２（ｋ）に低周波ノイズ信号が重畳されていても、上述したように平均化することによって充分に減衰させることができる値に設定してある。

上記の説明から明らかなように、第１の計量器４での重量測定モードは、車両の走行速度状態に応じて、自動的に切り換えられる。

演算回路１４において行う第２の計量器１６、１８の出力信号の処理について説明する。以下の説明は、１つの車輪の重量を測定する場合であるが、以下の説明を基に１つの軸に設けられている２つの車輪の重量（軸重）を測定することは、当業者には自明である。図４（ａ）は、タイヤ９の接地面を表しており、タイヤ９の接地幅をＡｉ、タイヤ９がサンプリング時間間隔Ｔごとに移動する距離をＤｉ、タイヤ９の単位面積当たりの荷重をＰ、接地面積をＳとすると、タイヤ９の接地面の全荷重Ｗは、
Ｗ＝Ｐ＊Ｓ＝Ｐ＊Σ（Ａｉ＊Ｄｉ）
である。サンプリング時間間隔Ｔごとにタイヤ９が移動する距離Ｄｉは、車速がＶであるとすると、図４（ａ）において
Ｄｉ＝Ｖ＊Ｔ
である。タイヤ９の接地長さＬ’は、第２の計量器１６、１８の計量台の長さＬ２よりも長いので、上述したように、タイヤ接地面全体の荷重はＬ２部と道路面２とに分割負荷され、タイヤ９の接地面全体の荷重Ｗに対して、第２の計量器１６、１８の計量台の長さＬ２の部分が荷重を受けるとすると、第２の計量器１６、１８がタイヤ９から受ける荷重の測定値、すなわち第２の計量器１６、１８の出力信号をサンプリングした重量測定値Ｗｉは、図４（ｂ）より、
Ｗｉ＝Ｐ＊Ａｉ＊Ｌ２
で表される。これを変形すると、
Ｐ＊Ａｉ＝Ｗｉ／Ｌ２
となり、上記タイヤ接地面の全荷重Ｗの式、移動距離Ｄｉの式、Ｐ＊Ａｉの式から、タイヤ９の重量であるタイヤ接地面の全荷重Ｗは、
Ｗ＝Ｐ＊Ｓ＝Ｐ＊Σ（Ａｉ＊Ｄｉ）＝Σ（Ｐ＊Ａｉ＊Ｄｉ）＝Σ（Ｐ＊Ａｉ＊Ｖ＊Ｔ）
＝Σ［（Ｗｉ＊Ｖ＊Ｔ）／Ｌ２］＝（Ｖ＊Ｔ／Ｌ２）ΣＷｉ
の式で、求められる。第２の計量器１６、１８の出力信号をｗ３とし、この出力信号を時間間隔Ｔごとにサンプリングした重量測定値をｗ３（ｋ）とすると、
Ｗ２ｄ＝（Ｖ＊Ｔ／Ｌ２）Σｗ３（ｋ）
と表される。この測定は、車両が一定の速度Ｖで進行しているときのみタイヤ９の重量を正確に測定可能であり、このようにしてＷ２ｄを求めることを第２の計量器における動的重量測定モードという。

上記のようにして、Ｗ２ｄを演算するには、ΣＷ３（ｋ）の開始タイミング（図２（ｂ）に示す位置ｐ３、ｐ４）を決定する必要がある。ｐ３、ｐ４は、第２の計量器１６、１８の出力信号ｗ３（ｋ）に対して荷重負荷の方向に予め境界重量Ｗｆを定め、位置ｐ２を決定後に、ｗ３（ｋ）がｗｆを超えた時点をｐ３とし、位置ｐ３を決定後であって、ｗ３（ｋ）が零点に戻った後、初めてｗ３（ｋ）がｗｆを超えた時点をｐ４とする。

第２の計量器１６、１８上にタイヤ９が存在する状態で車両が停止したり、極めて低速でタイヤが計量台上を通過したりするように車両が進行すると、Σｗ３（ｋ）の値が膨大になる。そこで、タイマカウンタＴ４、Ｔ５を設け、ｐ３点またはｐ４点を検出したときからサンプリング時間間隔ＴごとにＴ４、Ｔ５にカウントさせ、カウント値が予め定めた値Ｎｍ１、Ｎｍ２を超えると、重量測定値の加算を停止させ、第２の計量器１６、１８での動的重量測定を停止させる。

第２の計量器１６、１８での動的重量測定には、第２の計量器１６、１８を通過する車両の速度が必要である。また、後述するように、第１の計量器４での測定と第２の計量器１６、１８での測定とを切り換えるために、第２の計量器４を車両が通過する速度を使用する。そのために、演算回路１４では、これらの速度測定が行われている。

まず、第１の計量器４上を通過する速度Ｖ１の検出について述べる。第１の計量器４において、ロードセル８ａ、８ｂが計量台６を支持している点を、図２（ａ）に示すようにｑａ、ｑｂ点とし、点ｑａ、ｑｂ間の距離をＡとすると、ロードセル８ａの出力信号上の位置ｐ１に対応する位置ｑ１とｑａ点との距離Ａ１は、点ｑａ、ｑｂでのロードセル８ａ、８ｂの出力信号がピークであり、かつ等しいと近似した上で、上述したｆ１を利用することによって、近似的に
Ａ１≒（１／ｆ１）＊Ａ
によって求められる。同様にしてロードセル８ｂの出力信号上の位置ｐ２に対応する位置ｑ２とｑｂ点との距離Ａ２もｆ２とＡとによって近似的に求められる。従って、ロードセル８ａ、８ｂ間の距離Ａと、ｆ１、ｆ２を演算回路１４に設定することによって、図２（ｂ）に示すＬ１１（位置ｐ１、ｐ２の距離）をＬ１１＝Ａ−（Ａ１＋Ａ２）によって自動的に算出する。そして、位置ｐ１からタイマカウンタＴ１でのカウントを開始し、位置ｐ２でカウントを停止して、カウント値Ｃ１が得られると、車速Ｖ１は、
Ｖ１＝Ｌ１１／Ｃ１
によって算出される。

第２の計量器１６上を通過する速度Ｖ３の検出について述べる。速度Ｖ３として、第１の計量器４の計量台６の中央ｑ０から第２の計量器１６の入力端ｑ３までを車両が通過する速度を使用する。第２の計量器１６の計量台上にタイヤ９が載る直前に速度が急速に変化する可能性は少ないからである。ｑ０点にタイヤ９が到達したとき、ロードセル８ａ、８ｂの出力信号ｗ１（ｋ）とｗ２（ｋ）とは等しくなる。そこで、ｗ１（ｋ）≦ｗ２（ｋ）が始めて成立した時点をｑ０点とする。また、第２の計量器１６の入力端ｑ３にタイヤ９が到達した時点は、位置ｐ３とほぼ一致する。そこで、位置ｐ０からタイマカウンタＴ３でカウントを開始し、上述した位置ｐ３に到達したときのカウント値Ｃ３と、予め設定しておいたｑ０、ｑ３間の距離Ｌ３１とを用いて、Ｖ３を
Ｖ３＝Ｌ３１／（Ｃ３＊Ｔ）
として検出する。Ｔは上述したサンプリング時間間隔である。

第２の計量器１６上を通過する速度Ｖ４の検出について述べる。タイマカウンタＴ３において、位置Ｐ４が検出されるまでカウントを継続する。そして、予め設定しておいたｑ３、ｑ４間の距離Ｌ４１とし、位置Ｐ４でのカウント値をＣ４とすると、Ｖ４は、
Ｖ４＝Ｌ４１／［（Ｃ４−Ｃ３）＊Ｔ］
によって検出できる。

第１の計量器４に対して車両が停止またはそれに近い状態になることや、遅い場合や、速い場合がある。

車両が停止またはそれに近い状態では、車両の速度を検出するよりも車両が第１の計量台６上に滞在する時間を検出するようにし、滞在時間が上述したＮｍ＊Ｔを超える場合には、上述した静的重量測定モードによる重量測定値Ｗ１ｓを車輪重量測定値とする。静的重量測定モードでの重量測定値Ｗ１ｓは、車両がほぼ停止状態であって、基本的に第１及び第２のロードセル８ａ、８ｂの出力信号に含まれる各種ノイズ信号の振幅は小さい上に、ノイズ信号があっても、充分に長いサンプリング測定時間（Ｎｍ＊Ｔ）によってノイズ信号を平滑することができるので、第２の計量器１６、１８による重量測定値を使用する必要がない。

第１の計量器４に対して車両の速度が遅い場合、車両が走行状態であっても、低速であれば、第１の計量器４では、タイヤ９が道路面２に非接触の状態で或る程度の長さの重量測定時間がとれるので、良好な重量測定値Ｗ１ｄを得ることができる。また測定中に変速しても、１回のサンプリング重量測定値がタイヤ９の荷重を表すので、測定原理上誤差を生じない。

また、第１の計量器４に対して車両の速度が速い場合、第１の計量器４のロードセル８ａ、８ｂの出力信号には、車両のバネによる低周波ノイズ信号などによる誤差成分や衝撃荷重によるランダム成分があるが、上述したように車両の速度が速い場合には、測定時間（位置ｐ１からｐ２を通過する時間）が短くなって、サンプリング数が少なくなるので、ノイズ平滑処理能力が低くなる。従って、第１の計量器４の重量測定値のみを使用すると、誤差が大きくなるので、第１の計量器４の重量測定値に加えて、第２の計量器１６、１８の重量測定値Ｗ２ｄも使用して、重量測定値を得る。

車両の速度が速くなると、次第にランダムノイズや振動ノイズの振幅が大きくなり、車両の速度が遅い場合に第１の計量器４が持っている高精度という特徴が失われるので、第２の計量器１６、１８の重量測定値のみを使用することも可能である。但し、車両の速度が速い場合でも、第１の計量器４は、タイヤ９が道路面２に非接触の状態で測定を行っているので、第２の計量器１６、１８よりも精度が高い場合もあるので、第１及び第２の計量器４、１６、１８に基づいて重量測定を、この実施形態では行っている。

第１及び第２の計量器４、１６、１８の重量測定値を使用する場合、各重量測定値の平均値を求めることによって、誤差を相殺することができる。また、低周波ノイズ信号については、計量器の台数が多いほど、周期ノイズ信号の種々の位相点における正負振幅を加算することができるので、ノイズ信号の減衰を大きくできる。ランダムノイズ信号についても、計量器の台数が多ければ多いほど、その標準偏差を小さくすることができる。

上記の説明においては、サンプリング測定重量値ｗ１（ｋ）、ｗ２（ｋ）、ｗｉについて、スパンや零点を無視しているが、実際に第１乃至第３の計量器４、１６、１８において車輪または車軸の重量を測定する場合、零点やスパンを考慮しなければならず、従来の技術の項で述べたようにスパンが変動したり、ノイズに基づくばらつきが変動したりする可能性もある。そこでこの車輪・車軸重量測定システムでは、第１乃至第３の計量器４、１６、１８のスパンチェック及びスパン補正、ばらつき量チェック及びばらつき量補正を、次のようにして行っている。なお、以下の説明では、車両の各車軸の重量を測定する場合について説明する。

荷重信号測定装置、例えば演算回路１４において、Ａ／Ｄ変換部１２から出力される第１の計量器４のデジタル荷重信号をＷａ１（ロードセル８ａ、８ｂの出力をサンプリングして加算したもの）、第２の計量器１６のデジタル荷重信号を、Ｗａ２（ロードセル２２ａ乃至２２ｄの出力をサンプリングして加算したもの）、第３の計量器１８のデジタル荷重信号をＷａ３（ロードセル２４ａ乃至２４ｄの出力をサンプリングして加算したもの）とする。また、これらＷａ１乃至Ｗａ３は、車両の軸重を測定する場合には、上述したようにして、タイヤが第１乃至第３の計量装置４、１６、１８に乗っていると判定された後に得られたものとする。第１乃至第３の計量器４、１６、１８の据え付け時のスパン調整の際に、計量台４、１６、１８が無負荷の状態のとき、初期荷重記憶操作を行うと、初期荷重操作時点のＡ／Ｄ変換部１２から出力される第１乃至第３の計量器４、１６、１８からのデジタル荷重信号が、演算回路１４に設けた計量器別の初期荷重レジスタＷｉ１、Ｗｉ２、Ｗｉ３に記憶される。初期荷重レジスタの記憶値である初期荷重もＷｉ１、Ｗｉ２、Ｗｉ３と表すと、分銅などの既知重量を持つ荷重を計量台に負荷して調整、決定したスパン係数をｋ１、ｋ２、ｋ３とすると、計量台４、１６、１８での重量測定値Ｗｎ１、Ｗｎ２、Ｗｎ３は、
Ｗｎ１＝ｋ１・（Ｗａ１−Ｗｉ１）−Ｗｚ１
Ｗｎ２＝ｋ２・（Ｗａ２−Ｗｉ２）−Ｗｚ２
Ｗｎ３＝ｋ１・（Ｗａ３−Ｗｉ３）−Ｗｚ３
である。Ｗｚ１、Ｗｚ２、Ｗｚ３は、計量器４、１６、１８に対応させて設けた零点移動量レジスタ及びその内容を表している。これらＷｚ１、Ｗｚ２、Ｗｚ３は、スパン調整時にはリセットされている。

零点重量値の変動量の異常検出としては、例えば各計量器４、１６、１８上を車輪または車軸が通過していない状態において、演算回路１４において、図５に示すような処理が行われる。まず各計量器４、１６、１８が無負荷状態で各計量器４、１６、１８からそれぞれ所定個数、例えばU個の重量測定値を算出し、計量器４、１６、１８ごとに平均値が算出され、これらを計量器４、１６、１８ごとの零点重量値とする（ステップＳ２）。各零点重量値を、対応する計量器４、１６、１８の零点記憶用メモリＷｚ１、Ｗｚ２、Ｗｚ３に加算する（ステップＳ４）。Ｗｚ１、Ｗｚ２、Ｗｚ３を用いて、これらに対応する計量器４、１６、１８の零点自動補正を行う（ステップＳ６）。Ｗｚ１、Ｗｚ２、Ｗｚ３の値は、零点重量値の増減に応じて、自動零点補正が行われる度に増減する。従って、各計量器４、１６、１８のロードセル自身の零点が異常になって、プラス方向またはマイナス方向にドリフトすると、Ｗｚ１、Ｗｚ２、Ｗｚ３の絶対値は、増加する。そこで、許容零点変動量Ｗｚｅを予め設定しておき、零点の自動補正を行うごとに、Ｗｚ１、Ｗｚ２、Ｗｚ３の絶対値をＷｚｅと比較し、Ｗｚｅよりも大きい値のものがあれば、その値の大きい零点変動量に対応する計量器の番号と、零点異常の表示を行う（ステップＳ８）。零点記憶用メモリＷｚ１、Ｗｚ２、Ｗｚ３の内容は、時間経過による零点重量の変動経過を観測することができるように、計量器４、１６、１８ごとに所定個数、例えばＭ段のシフトレジスタを設け、予め定めた数Ｐ回零点自動補正を行うごとに、或いは所定期間の経過ごとに、最新の零点重量値を常にＭ（Ｍ＜Ｐ）個保存するようにして（ステップＳ１０）、読み出し指令を受けると、これらシフトレジスタの内容を荷重信号測定装置に表示できるようにしてある（ステップＳ１２）。

次に、スパン変動の異常検出について考える。計量器４、１６，１８上を同じ車軸が通過するので、計量器４、１６、１８いずれにも同じ車軸の重量測定値が得られる。従って、所定個数の車軸が計量器４、１６、１８を通過したとき、各計量器４、１６、１８が正常に動作しており、かつノイズ信号が含まれていなければ、同じ車軸に対して常に
Ｗｎ１＝Ｗｎ２＝Ｗｎ３
が成立する。しかし、計量台の埋設された付近の路面の凹凸によって車両が振動し、車輪の荷重には振動ノイズ信号が加わり、計量器４、１６、１８は、同じ車軸を測定しても、ノイズ振幅の大きさに応じて重量測定値Ｗｎ１、Ｗｎ２、Ｗｎ３は互いに異なった値になる。この振動ノイズは、１つの計量器の重量測定値について、種々の位相と種々の振幅で混入するので、ランダムノイズとみなせ、零点を中心として正負両極性の振幅を持つものとなる。振動ノイズ信号による重量測定値の標準偏差をσｎとすると、各計量器４、１６、１８について所定個数Ｐの車軸の重量測定値を累積加算して平均値を求めると、平均値のばらつきは、
（Ｐ・σｎ^２）^1/2／Ｐ＝（σｎ^２／Ｐ）^1/2
であるので、Ｐの値を大きくすれば、即ち、多くの測定回数分の重量測定値を累積加算して平均値を求めれば、平均値におけるノイズ信号の影響は充分に小さくなる。しかも、上述した特開平５−２６４３７５号の技術では、計量ホッパへ収容された被計量物に偏りがあるので、被計量物が液体でない限り、精確に３個の荷重信号が等しいとは限らないが、この車輪・車軸重量測定システムでは、計量器４、１６、１８は、同じ車軸を測定しているので、計量器４、１６、１８が正常に動作している限り、計量器４、１６、１８の重量測定値の平均値はほぼ等しくなる。従って、計量器４、１６、１８のいずれかにスパン変動があれば、極めて精確に把握することができる。

ところで、計量器は、連続使用によってロードセルから出力される荷重信号のスパンが次第に変動し、ノイズ信号が無くても、同じ車軸重量に対して荷重信号が変動する可能性がある。しかし、異常判定のために、計量器４、１６、１８におけるＰ回の車軸重量の測定値の平均値をＷＡ１、ＷＡ２、ＷＡ３とし、｜ＷＡ１−ＷＡ２｜、｜ＷＡ２−ＷＡ３｜、｜ＷＡ３−ＷＡ１｜を求め、これらが予め固定値として定めた許容重量値よりも大きいか小さいかによってスパン異常があるか判断したのでは、Ｐ個の重量測定値の母集団が例えば小型車が多く含まれるものであったり、大型車が多く含まれるものであったりすると、固定値として予め定めた許容重量値を使用していることにより、検出感度差が生じ、小さい重量測定値の母集団の場合、スパン変動に対する異常判定感度が低くなる。

そこで、荷重信号測定装置は図６に示すような処理を行う。まず、上述したように平均値ＷＡ１、ＷＡ２、ＷＡ３を算出し（ステップＳ１４）、ＷＡ１、ＷＡ２、ＷＡ３の平均値ＷＡｔを算出する（ステップＳ１６）。そして、２台の計量器の重量測定値の平均値間の偏差の平均重量測定値ＷＡｔに対する比率である相互スパン偏差率Ｄｓ１２、Ｄｓ２３、Ｄｓ３１を
Ｄｓ１２＝｜ＷＡ１−ＷＡ２｜／ＷＡｔ
Ｄｓ２３＝｜ＷＡ２−ＷＡ３｜／ＷＡｔ
Ｄｓ３１＝｜ＷＡ３−ＷＡ１｜／ＷＡｔ
を求める（ステップＳ１８）。計量器４、１６、１８のいずれかのみがスパン変動を起こしていると、その計量器の重量測定値の平均値を含む相互スパン偏差率が大きくなる。そこで、相互スパン偏差率を許容値ｒｍａｘと比較することによって、どの計量器のスパン変動が大きいか判定することができる。

この許容値ｒｍａｘは例えば次のようにして決定する。計量器４、１６、１８の計量精度が仮にｄ％であるとすると、計量精度を決定する要因はスパン変動だけではないので、計量精度へのスパン変動の影響が仮に１／２であるとして、許容値ｒｍａｘを（１／２）＊（ｄ／１００）と定める（ステップＳ２０）。そして、Ｄｓ１２、Ｄｓ２３、Ｄｓ３１をそれぞれｒｍａｘと比較し、Ｄｓ１２＞ｒｍａｘで、Ｄｓ２３＞ｒｍａｘであれば、両相互スパン偏差率Ｄｓ１２、Ｄｓ２３に関連している計量器１６をスパン異常と判断して、その旨を表示し、同様にＤＳ２３＞ｒｍａｘでＤｓ３１＞ｒｍａｘであれば、計量器１８をスパン異常と判断して、その旨を表示し、Ｄｓ３１＞ｒｍａｘでＤｓ１２＞ｒｍａｘであれば、計量器４を異常と判断して、その旨を表示する（ステップＳ２２）。なお、図示していないが、相互スパン偏差率Ｄｓ１２、Ｄｓ２３、Ｄｓ３１の内容は、時間経過によるスパンの変動経過を観測することができるように、計量器４、１６、１８ごとに所定個数、例えばＭ段のシフトレジスタを設け、予め定めた数Ｐ回スパン変動の検出を行うごとに、或いは所定期間の経過ごとに、最新の相互スパン偏差率Ｄｓ１２、Ｄｓ２３、Ｄｓ３１を常にＭ（Ｍ＜Ｐ）個保存するようにして、読み出し指令を受けると、これらシフトレジスタの内容を荷重信号測定装置に表示できるようにしてある。なお、許容値ｒｍａｘを（１／２）＊（ｄ／１００）以外の値に定めてもよい。

スパン変動の異常検出の別の手法を図７に示す。上記のスパン変動の異常検出と同様に、ステップＳ１４、１６を実行し、計量器４、１６、１８の平均重量値の比率Ｄｓ１２、Ｄｓ２３、Ｄｓ３１を、相互スパン変動率と定義して、ＷＡ１／ＷＡ２、ＷＡ２／ＷＡ３、ＷＡ３／ＷＡ１によって求める（ステップＳ２４）。スパン変動が無ければ、ＷＡ１、ＷＡ２、ＷＡ３の値は全て等しいので、Ｄｓ１２、Ｄｓ２３、Ｄｓ３１は、全て１となるが、スパンが異常変動した計量器があれば、その計量器の平均重量値は、他の計量器の平均値と等しくならないので、Ｄｓ１２、Ｄｓ２３、Ｄｓ３１のうちスパン異常の計量器の平均重量値を含むものは、１よりも大きくまたは小さく変動する。そこで、ステップＳ２０を実行して、許容値ｒｍａｘを決定する。そして、Ｄｓ１２が１−ｒｍａｘよりも小さいか、１＋ｒｍａｘより大きくて、Ｄｓ２３が１−ｒｍａｘよりも小さいか、１＋ｒｍａｘより大きいと、Ｄｓ１２、Ｄｓ２３に平均重量値が含まれている計量器１６がスパン異常であると判定する（ステップＳ２６）。同様に、Ｄｓ１２が１−ｒｍａｘよりも小さいか、１＋ｒｍａｘより大きくて、Ｄｓ３１が１−ｒｍａｘよりも小さいか、１＋ｒｍａｘより大きいと、Ｄｓ１２、Ｄｓ３１に平均重量値が含まれている計量器４がスパン異常であると判定する（ステップＳ２８）。Ｄｓ２３が１−ｒｍａｘよりも小さいか、１＋ｒｍａｘより大きくて、Ｄｓ３１が１−ｒｍａｘよりも小さいか、１＋ｒｍａｘより大きいと、Ｄｓ２３、Ｄｓ３１に平均重量値が含まれている計量器１８がスパン異常であると判定する（ステップＳ２６）。そしてＤｓ１２、Ｄｓ２３、Ｄｓ３１の内容は、時間経過によるスパンの変動経過を観測することができるように、計量器４、１６、１８ごとに所定個数、例えばＭ段のシフトレジスタを設け、予め定めた数Ｐ回スパン変動の検出を行うごとに、或いは所定期間の経過ごとに、最新の相互スパン偏差率Ｄｓ１２、Ｄｓ２３、Ｄｓ３１を常にＭ（Ｍ＜Ｐ）個保存し（ステップＳ３２）、読み出し指令を受けると、これらシフトレジスタの内容を荷重信号測定装置に表示する（ステップＳ３４）。

異常の程度が小さいために、Ｄｓ１２乃至Ｄｓ３１のいずれか１つのみが異常と判定される場合もある。例えばＤｓ１２のみが異常と判定された場合、ＤＳ２３とＤｓ３１とを比較し、Ｄｓ２３の方が予め定めた許容値に近ければ、計量器１６が異常と判定し、Ｄｓ３１とＤｓ２３とを比較し、ＤＳ３１の方が上記許容値に近ければ計量器４が異常と判定する。

計量器の台数が２台の場合には、相互スパン偏差率は、Ｄｓ１２＝｜ＷＡ１−ＷＡ２｜しか存在しないので、これがｒｍａｘより大きいか小さいかによってスパン異常があるか判定する。または、相互スパン変動率はＤｓ１２＝ＷＡ１／ＷＡ２しか存在しないので、これが１−ｒｍａｘより小さいか、１＋ｒｍａｘより大きいか判定する。この場合、いずれの計量器にスパン異常があるかは、既知の車軸重量を持つ保守用車両に計量器上を通過させて、車軸重量を２台の計量器で測定して、決定する。

この車輪・車軸重量測定システムは、計量器の近傍の道路面の状態が、重量測定値の精度に大きく関係するので、重量測定値のばらつき量の評価は重要な要素である。各計量器４、１６、１８は、同じ車軸重量を測定するので、全計量器の重量測定値のばらつき量を互いに比較すれば、ばらつき量の最も大きい計量器に異常の可能性があると言える。しかし、重量測定値のばらつきには、車軸重量のばらつきと、道路面の状態による振動信号などによるばらつきが含まれている。しかも、種々の通行車両の車軸重量のばらつき量は、振動信号などによるばらつき量に比べて大きいので、単に平均値を求めたものを比較しても、ばらつき量についての精確な異常判定はできない。

各計量器４、１６、１８上を繰り返し車両が走行するので、各計量器４、１６、１８の周辺の路面の状態は当初平坦であっても次第に凹凸が増加する。これによって、個別の車軸の重量測定は真の重量力大きくばらつき始める。しかし、振動信号によるばらつきの判定を行う際には、軸重量のばらつきの影響を除去する必要がある。

そこで、図８に示すように、計量器４、１６、１８ごとに所定個数Ｑ個の重量測定値（Ｑ個の異なる車軸重量を計量器４、１６、１８で測定した重量測定値）の分散σ１^２、σ２^２、σ３^２を算出する（ステップＳ３６）。分散σ１^２、σ２^２、σ３^２には、振動信号によるばらつきと、車軸重量のばらつきとが含まれているが、車軸重量のばらつきと、振動信号のばらつきとには相関が無いので、例えば計量器４の車軸重量ｘ１ｉと振動振幅値ｙ１ｉとが、（ｘ１１、ｙ１１）、（ｘ１２、ｙ１２）・・・・（ｘ１Ｑ、ｙ１Ｑ）によって与えられるとき、計量器４のＱ個の重量測定値の分散σ１^２は、
σ１^２＝σｘ１^２＋２σｘ１ｙ１＋σｙ１^２
によって定義されるが、共分散σｘ１ｙ１はほぼ零となり、
σ１^２≒σｘ１^２＋σｙ１^２
となる。同様に、計量器１６、１８のＱ個の重量測定値の分散σ２^２、σ３^２も、
σ２^２≒σｘ１^２＋σｙ２^２
σ３^２≒σｘ１^２＋σｙ３^２
となる。なお、σ２^２、σ３^２に、σｘ１^２が含まれているのは、いずれの計量器４、１６、１８も、同じＱ個の車軸の重量を測定しているからである。各計量器４、１６、１８の測定ばらつき量の偏差は、
｜σ１^２−σ２^２｜＝｜σｙ１^２−σｙ２^２｜
｜σ２^２−σ３^２｜＝｜σｙ２^２−σｙ３^２｜
｜σ３^２−σ１^２｜＝｜σｙ３^２−σｙ１^２｜
となり、２台の計量器間での振動信号の振幅の分散の偏差として表される。従って、これらを算出する（ステップＳ３８）。もし、いずれか1台の計量器で振動信号が増加していると、各分散の偏差が増加するので、各分散の偏差の増加分Ｅｓ１２’、Ｅｓ２３’、Ｅｓ３１’を、
Ｅｓ１２’＝（｜σｙ１^２−σｙ２^２｜）^1/2
Ｅｓ２３’＝（｜σｙ２^２−σｙ３^２｜）^1/2
Ｅｓ３１’＝（｜σｙ３^２−σｙ１^２｜）^1/2
によって算出する（ステップＳ４０）。振動信号の振幅は、車軸の重量に比例すると見なせるので、これらの値が平均重量値ＷＡｔの重量測定値を得る際に現れているとすると、振動信号によって増加した分散の偏差の負荷に対する比率（相対ばらつき率）Ｅｓ１２、Ｅｓ２３、Ｅｓ３１は、
Ｅｓ１２＝Ｅｓ１２’／ＷＡｔ
Ｅｓ２３＝Ｅｓ２３’／ＷＡｔ
Ｅｓ３１＝Ｅｓ３１’／ＷＡｔ
であるので、これらを算出する（ステップＳ４２）。

これらＥｓ１２、Ｅｓ２３、Ｅｓ３１を許容値と比較することによって、いずれのばらつき量に異常があるかを判定する。許容値としては、車輪・車軸重量測定システムの計量精度が定格容量のｄ％とし、製品使用によって規定されていた場合に使用中に発生する誤差は他にもあるので、（ｄ／２）％を許容値と定めて、ＥＳ１２＞ｄ／２００で、かつＥｓ２３＞ｄ／２００であると、計量器１６でばらつき異常と判定し、ＥＳ２３＞ｄ／２００で、かつＥｓ３１＞ｄ／２００であると、計量器１８でばらつき異常と判定し、ＥＳ３１＞ｄ／２００で、かつＥｓ１２＞ｄ／２００であると、計量器４でばらつき異常と判定する（ステップＳ４４）。Ｅｓ１２、Ｅｓ２３、Ｅｓ３１を計量器番号に対応させて記憶する（ステップＳ４６）。そしてＥｓ１２、Ｅｓ２３、Ｅｓ３１は、時間経過によるばらつき両の変動経過を観測することができるように、計量器４、１６、１８ごとに所定個数、例えばＭ段のシフトレジスタを設け、予め定めた数Ｐ回ばらつき変動の検出を行うごとに、或いは所定期間の経過ごとに、最新のＥｓ１２、Ｅｓ２３、Ｅｓ３１を常にＭ（Ｍ＜Ｐ）個保存し（ステップＳ４８）、読み出し指令を受けると、これらシフトレジスタの内容を荷重信号測定装置に表示する（ステップＳ５０）。なお、評価値としてｄ／２００以外の値を定めてもよい。

なお、異常の程度が小さいために、Ｅｓ１２、Ｅｓ２３、Ｅｓ３１のうちいずれか１つのみが異常判定されることもある。この場合、例えばＥｓ１２のみが異常と判定されたとき、計量器４または１６の異常が疑われるが、Ｅｓ２３＞Ｅｓ３１であれば、計量器１６の異常と、Ｅｓ３１＞Ｅｓ２３であれば、計量器４が異常と判定する。他の計量器のみが異常の場合も、同様に他の２つの相対ばらつき率の比較によっていずれの計量器のばらつき量が異常か判定する。

計量器が２台の場合には、例えば計量器４、１６の２台の場合、Ｅｓ１２しか存在しないので、この値が許容ばらつき比率ｄ／２００を超えるか否かによって異常か否かを判定する。この場合、いずれの計量器のばらつき量が異常かまでは特定できないが、いずれかのばらつき量が異常であることは判定できる。

図７に示すようにして、例えば計量器４がスパン異常と判定された場合、図９に示すように、スパン異常と判定された計量器に関連しているＤｓ１２、ＤＳ３１に基づいて、Ｄｓ１２＝ｒ１２、１／Ｄｓ３１＝ｒ１３を求める（ステップＳ５２）。スパン変動率の平均値としてｒ１＝（ｒ１２＋ｒ１３）／２＝を求め（ステップＳ５４）、計量器４から得た重量測定値に（１／ｒ１）を乗算して、スパン補正を行う（ステップＳ５６）。そして、このスパン補正した計量器４の重量測定値と、他の計量器１６、１８の重量測定値との平均値を算出し、重量測定値を求める。他の計量器４でスパン異常と判定された場合も、同様にスパン補正する。

ばらつき量の異常の場合には、次のようにして補正をする。即ち、この車輪・車軸重量測定システムの据え付け調整時に、各計量器４、１６、１８の計量台上を既知の重量の車軸を持つ試験車両を通過させて、各計量器４、１６、１８の測定値のばらつき量の標準偏差σｔ１、σｔ２、σｔ３を求め、これらの値を記憶させておく。但し、σｔ１≒σｔ２≒σｔ３≒σとなるように、据え付け時点で各計量器４、１６、１８の計量台付近の道路面は整備されているものとする。または上述したように測定ばらつき量が異常であると判定されたときに、既知の大きさの車軸重量を持つ試験車両を繰り返し、各計量器４、１６、１８を通過させて、測定ばらつき量が異常な計量器を除き、他の計量器の重量測定値における測定ばらつき量を求めてもよい。速やかに測定ばらつき量の補正に対処するには、据え付け時のσを利用するのが好ましい。

例えば計量器４において測定ばらつき量が異常であると判定された場合、Ｅｓ１２、Ｅｓ２３、Ｅｓ３１またはＥｓ１２’、ＥＳ２３’、ＥＳ３１’において、ＥＳ１２≒ＥＳ２３（またはＥＳ’１２≒ＥＳ’２３）であって、これらの値が大きな値となり、Ｅｓ２３（またはＥＳ’２３）≒０であるなら、計量器４の測定ばらつき量のみが据え付け時から増大し、計量器１６、１８の測定ばらつき量には変化が少ないとみなすことができる。この場合、次に述べるようにして計量器４での重量測定値の測定ばらつき量を補正する。なお、計量器１６、１８の継続運転中の測定ばらつき量も据え付け時よりも増加していても、計量器４の測定ばらつき量が、計量器１６、１８の継続運転中の測定ばらつき量の増加量に比べて大きい場合には、下記の補正を使用可能である。

この車輪・車軸重量測定システムでの重量測定値は、据え付け調整完了時点では、３台の計量値の測定ばらつき量が等しく、３台の計量器の計量値の平均値は、（Ｗｎ１＋Ｗｎ２＋Ｗｎ３）／３で求めると定めてあり、３台の計量器の測定ばらつき量が上述したσであると、この車輪・車軸重量測定システムの重量測定値のばらつき量Ｒｓは、
Ｒｓ＝（σ^２＋σ^２＋σ^２）^1/2＝０．５７７σ
である。３台の計量器の平均値を、この車輪・車軸重量測定システムの重量測定値とすれば、１台の計量器の重量測定値のみを用いた場合の測定ばらつき量σに比べて測定値のばらつき量は約６０％に縮小する。仮に計量器４のばらつき量が計量器４の計量台近傍の道路面の悪化などで２倍に増えたとすると、ばらつき量ＲＳは、
ＲＳ＝｛（２σ）^２＋σ^２＋σ^２｝^1/2／３＝０．８１６σ
となり、車輪・車軸重量測定システムとしての重量測定値のばらつき量が拡大するので、計量器４の重量測定値を単純に除外すると、
ＲＳ＝｛σ^２＋σ^２｝^1/2／２＝０．７０７σ
となり、３台の計量器を使用する場合よりも振動の影響を縮小させることができる。しかし、この算出法は最適ではない。

先ず、異常な計量器の測定ばらつき量を、正常値、例えば据え付け時に記憶した測定ばらつき量と比較する。それには、計量器１６、１８の標準偏差は据え付け時と大差なく、σｙ２≒σｔ２、σｙ３≒σｔ３であるとして、据え付け維持に記憶させていたこれらの計量器の標準偏差σｔ２、σｔ３または分散σｔ２^２、σｔ３^２を使用して、図１０のステップＳ５８に示すように
Ｅｓ’１２＋σ^２＝σｙ１^２−σｙ２^２＋σｔ２^２≒σｙ１^２
または、
Ｅｓ’３１+σ^２＝σｙ１^２−σｙ３^２＋σｔ３^２≒σｙ１^２
と計算すれば、現在運転中の計量器４の測定ばらつき量が求められる（ステップＳ５８）。従って、計量器４の標準偏差の増加率ｋは、上の２式の平均値またはいずれかによるσｙ１^２と、計量器４の据え付け時の測定ばらつき量によって、
ｋ＝（σｙ１^２／σｔ１^２）^1/2
と計算して求めることができる（ステップＳ６０）。ｋ＝（σｙ１^２／σｔ２^２）^1/2またはｋ＝（σｙ１^２／σｔ３^２）^1/2として算出することもできる。

ｋの値は、測定ばらつき量が異常である計量器４の測定ばらつき量が正常である計量器の測定ばらつき量に対する比率である。この比率ｋが定まると、この車輪・車軸重量測定システムの重量測定値の算出は、次のようにしてステップＳ６２のように変更される。

即ち、荷重信号測定装置では、システムの重量測定値を、各計量器４、１６、１８の重量測定値のばらつき量に応じた重みを持たせた平均演算式に変更する。

計量器４の重量測定値のばらつきの標準偏差が据え付け時のｋ倍になったとき、計量器４の他の計量器１６、１８の重量測定値の重み１に対して１／ａ（ａ＞１）にするものとし、１／ａ＝Ａと置いて、この車輪・車軸重量測定システムの重量測定値のばらつき量は、
Ｒｓ＝［｛（ｋ／ａ）＊σ｝^２＋σ^２＋σ^２］^１／２／｛（１／ａ）＋１＋１｝
＝（ｋ^２＊Ａ^２＋２）^１／２／（Ａ＋２）＝ｆ（Ａ）／ｇ（Ａ）＝Ｆ（Ａ）
と表される。Ａが如何なる値のとき、Ｆ（Ａ）が最小となるかを求めるため、Ｆ（Ａ）をＡで微分すると、
ｄＦ（Ａ）／ｄＡ
＝｛ｄｆ（Ａ）ｄＡ｝ｇ（Ａ）−ｆ（Ａ）｛ｄｇ（Ａ）／ｄＡ｝／ｇ（Ａ）^２
＝２（ｋ^２Ａ−１）／｛（ｋ^２Ａ^２＋２）^１／２（Ａ＋２）^２｝
となり、
Ａ＝１／ｋ^２のとき、ｄＦ（Ａ）／ｄＡ＝０、
Ａ＞１／ｋ^２のとき、ｄＦ（Ａ）／ｄＡ＞０、
Ａ＜１／ｋ^２のとき、ｄＦ（Ａ）／ｄＡ＜０
となり、Ａ＝１／ｋ^２のとき、即ち、ａ＝１／Ａ＝ｋ^２のとき、Ｆ（Ａ）は最小値となる。そこで、現在異常な計量器の重量測定値の標準偏差が正常であったときの重量測定値の標準偏差（この場合、正常な他の２台の計量器の標準偏差を使用してもよい）の平均値の標準偏差に対するｋ倍の大きさであった場合、システムの重量測定値のばらつき量が最小値となるように、この車輪・車軸重量測定システムの重量測定値Ｗｎａを、ａ＝ｋ^２として、
Ｗｎａ＝｛（１／ａ）Ｗｎ１＋Ｗｎ２＋Ｗｎ３｝／｛１／ａ｝＋１＋１｝
と変更して、計量器の測定値のばらつき量に応じた重み平均による算出法に変更する。

例えば１台の計量器の標準偏差が他の正常な系力の標準偏差の倍、つまりｋ＝２となった場合に、ａを６、５、４、３、２とした場合、Ｒｓは順に０．６７０６σ、０．６６８０σ、０．６６６７σ、０．６７０１σ、０．６９３６σとなる。従って、ａ＝ｋ^２である４に選択したとき、最も測定ばらつき量Ｒｓが小さくなる。

上記の実施形態では、計量方式の異なる計量器４、１６、１８を使用したが、例えば全ての計量器を計量器４と同様な計量方式とすることもできるし、逆に全ての計量器を計量器１６、１８と同様な軽量方式とすることもできる。

４１６１８計量器
１４演算回路（荷重信号測定装置、スパン異常判定手段）

Claims

道路面上に、車両が通過するとき、前記車両の車輪または車軸が順に通過するように複数個の計量台を設置した複数台の計量器と、
前記各計量台上を通過する前記車輪または車軸の重量を測定する荷重信号測定装置と、
前記複数個の計量台上を車輪または車軸が複数回にわたって通過したとき、前記複数個の計量器それぞれについて、前記荷重信号測定装置から得た当該車輪または車軸の重量測定値の平均値を算出し、算出された前記計量器ごとの平均値を比較演算し、前記比較演算の結果を予め定めた許容値と比較することによって、前記複数個の計量器のいずれかにスパン異常があるか否かを判定するスパン異常判定手段とを、備える車輪・車軸重量測定システム。
請求項１記載の車輪・車軸重量測定システムにおいて、前記複数個の計量器が３個以上の計量台を備え、前記スパン異常判定手段が、いずれの計量器にスパン異常があるか判定する車輪・車軸重量測定システム。
道路面上に、車両が通過するとき、前記車両の車輪または車軸が順に通過するように複数個の計量台を設置した複数台の計量器と、
前記各計量台上を通過する前記車輪または車軸の重量を測定する荷重信号測定装置と、
前記複数個の計量台上を車輪または車軸が複数回にわたって通過したとき、前記複数個の計量器それぞれについて、前記荷重信号測定装置から得た当該車輪または車軸の重量測定値のばらつき量を算出し、算出された前記計量器ごとのばらつき量を比較演算し、前記比較演算の結果を予め定めた許容値と比較することによって、前記複数個の計量器のいずれかにばらつき量の異常があるか否かを判定するばらつき量異常判定手段とを、備える車輪・車軸重量測定システム。
請求項３記載の車輪・車軸重量測定システムにおいて、前記複数台の計量器が３個以上の計量台を備えるものであって、前記ばらつき量異常判定手段が、いずれの計量器にばらつき量異常があるか判定する車輪・車軸重量測定システム。
請求項１または２記載の車輪・車軸重量測定システムにおいて、前記複数台の計量器の中でスパン異常と判定された計量器に対応して前記荷重信号測定装置から得た重量測定値の平均値と、前記複数台の計量器の中で非スパン異常と判定された計量器に対応して前記荷重信号測定装置から得た重量測定値の平均値とに基づいて、前記スパン異常と判定された計量器のスパンを補正するスパン補正手段を、備える車輪・車軸重量測定システム。
請求項３または４記載の車輪・車軸重量測定システムにおいて、前記複数台の計量器の中でばらつき量異常と判定された計量器に対応して前記荷重信号測定装置から得た重量測定値と、前記複数台の計量器の中で非ばらつき量異常と判定された計量器に対応して前記荷重信号測定装置から得た重量測定値とに基づいて、前記ばらつき量異常と判定された計量器のばらつき量を補正するばらつき量補正手段を、備える車輪・車軸重量測定システム。