JP2019510244A

JP2019510244A - 計量機及びその方法

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Publication number: JP2019510244A
Application number: JP2019501904A
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Inventors: ヴァルデマーション，ステファン; ティメールマン，マルクス
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Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2019-04-11
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Also published as: EP3433587A4; JP6912113B2; US10837822B2; US20190107433A1; AU2017236200B2; SE1650384A1; AU2017236200A1; EP3433587A1; SE539735C2; WO2017164796A1; CN108885131B; CN108885131A; EP3433587B1

Abstract

本発明は車両を計量するための方法及び計量機に関し、計量機は、計量ブリッジに入り及びそれを出るための第１及び第２の側を有する計量ブリッジと、重量表示装置に結合された第１の組の負荷センサ及び第２の組の負荷センサを備え、第１の組の負荷センサが第１の側に配置され、第２の組の負荷センサが第２の側に配置される計量回路と、車両が計量ブリッジに入るか又はそれを出るときの計量回路内の少なくとも１つの不平衡電流を計測するように配置された計測回路と、車両の車輪が第１の側に入るか又は第２の側を出るときの少なくとも１つの時点を、少なくとも１つの不平衡電流に基づいて決定するように配置された処理回路と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両を計量するための計量機に関する。さらに本発明は、また対応する方法に関する。

道路車両又は鉄道車両は、典型的には、重量が、調節器によって設定された限界、例えば、最大車両総重量、或いは、道路、鉄道又は橋の上の最大車両車軸負荷、を超えないことを判断するために計量される。別の典型的な用途は、荷を積んだ車両の運搬物重量を決定することである。従来システムの第１の群は、比較的短い、即ち、車両の軸距より短い計量ブリッジを有する計量機を備える。これらのシステムは、典型的には、＜１ｍの長さを有し、ローリ及び／又はトラックなどの普通車両の台車の車軸間の典型的な距離（≒１．３ｍ）より短い計量ブリッジを有し、一度に１つの車軸の重量を監視又は計量する。各々個々の車軸の重量及び車両の総重量は、多数回計量し、その結果を組み合わせることによって、決定することができる。これらの計量機の問題は精度が悪いことで、最良の条件における誤差が平均で±１％の範囲となり、最悪の条件においては±８％の大きさにもなり得る。

従来システムの第２の群は、比較的長い、即ち、車両の軸距より長いか又はそれに等しい計量ブリッジを有し、１つより多くの車両車軸を計量ブリッジ上に同時に置くことができる。これらの計量機に関して、無停止計量機として使用されるとき、各々個々の車軸の重量及び車両の総重量の正しい重量を見出す問題が存在する。これはさらに、第１の車軸及び／又は第２の車軸の車輪が計量ブリッジの第１の側に入るか又は計量ブリッジの第２の側を出るときの種々異なる時点をいかに決定するかの問題を提起する。これは、車両車軸が計量ブリッジに入る／計量ブリッジを出るときの時点が時間的に接近して起こるような、車両の軸距が計量ブリッジの長さと実質的に一致するときに特に困難である。さらに別の困難が、車軸重量が実質的に等しいときに起る。従来システムは、異なる車軸負荷計量状態を分離することの、具体的には、車両の車輪が計量ブリッジの第１の側に入るか又は計量ブリッジの第２の側を出るときの信頼できる時点を決定することの、困難さを有する。

特許文献１は、車両のための比較的長い計量ブリッジを有する地中静止計量機を改造するための従来の装置及び方法を示す。改造による装置は、現存の地中静止計量機、周辺スィッチ、及び重量の自動計算のための電子モジュールを含む。車両が計量機の上を動く際の速度、タイヤ位置、車軸間隔、及び現存の静止計量機からの実時間出力を監視することによって、システムは、車両の車軸がどの時点で計量機上にあるかを決定する。

従来システムの不利点は、それらが付加的な複雑な構成要素、例えば、テープスィッチ、カメラ、電波探知機又は他の位置／速度検知システムを必要とし、それにより故障の確率が増加し、堅牢性が減少することである。

米国特許第６４５９０５０Ｂ１号

本発明の実施形態の目的は、従来の解決法の欠点及び問題を軽減するか又は解決する解決法を提供することである。

本発明の実施形態のさらに別の目的は、車両の車輪が計量ブリッジに入るか又は計量ブリッジを出るときの少なくとも１つの時点を決定するための改善された解決法を提供することである。

上記及びさらに別の目的は、独立請求項の主題によって解決される。本発明のさらに別の有利な実装形態は、従属請求項に見出すことができる。

本発明の第１の態様により、上述及び他の目的は、車両を計量するための計量機によって達成され、計量機は、
車両が計量ブリッジに入るエンタリングサイドである第１の側及び車両が計量ブリッジを出るリービングサイドである第２の側を有する計量ブリッジと、重量表示装置に結合された第１の組の負荷センサ及び第２の組の負荷センサを備え、第１の組の負荷センサが第１の側に配置され、第２の組の負荷センサが第２の側に配置される、計量回路と、車両が計量ブリッジに入るか又はそれを出るときの計量回路内の少なくとも１つの不平衡電流を計測するように配置される計測回路と、車両の車輪が第１の側に入るか又は第２の側を出るときの少なくとも１つの時点を、少なくとも１つの不平衡電流に基づいて決定するように配置された処理回路と、
を備える。

第１の態様による計量機の利点は、車両の車輪が計量ブリッジの第１の側に入るか又は計量ブリッジの第２の側を出るときの時点を、改善された信頼性で、軸距及び計量ブリッジ長の任意の組み合わせに対して、決定することができることである。さらに別の利点は、比較的長い計量ブリッジ及び現存の負荷センサからの重量信号を用いることによって改善された精度を達成することができ、従って、現存の地中静止計量機の動的計量のための改造を可能にすることである。さらに別の利点は、特別な設備、例えば、テープスィッチ、カメラ、電波探知機又は他の位置／速度検知システムなどを必要としない故の、低価格、低複雑性及び改善された堅牢性である。

第１の態様による計量機の第１の可能な実装形態において、計測回路は、各々の組の負荷センサに対する少なくとも１つの計測抵抗を備え、各々の計測抵抗は、その組の負荷センサと重量表示装置との間に結合される。

この実装形態の利点は、簡単で堅牢であることである。さらに、この実装形態の利点は、負荷センサの変動する感度を補償することができ、それにより、計量ブリッジ上の車両の位置に対する感度を減らすことができることである。

第１の態様の第１の実装形態による計量機の第２の可能な実装形態において、各々の計測抵抗は、０．１〜１００オームの間の間隔内の抵抗値を有する。

この実装形態の利点は、抵抗の導入が重量信号に著しい影響を与えないことである。

第１の態様による計量機の第３の可能な実装形態において、計測回路は、各々の組の負荷センサと重量表示装置との間に結合された少なくとも１つの計測変圧器を備える。

一例において、計測変圧器の磁気コア材料は、ナノ結晶材料、アモルファス材料、又は高い初期透磁率を有する任意の他の高磁性材料である。

この実装形態の利点は、計量回路及び計測回路が、ガルバニック接続なしに動作することである。

第１の態様の前述の実装形態のいずれかによる、即ち、そのような第１の態様による計量機の第４の可能な実装形態において、処理回路が、第１の組の負荷センサにおける少なくとも１つの第１の不平衡電流及び／又は第２の組の負荷センサにおける少なくとも１つの第２の不平衡電流に基づいて時点を決定するように配置される。従って、処理回路は、第１の組の負荷センサにおける第１の不平衡電流に基づいて、又は第２の組の負荷センサにおける第２の不平衡電流に基づいて、又は第１の組の負荷センサにおける第１の不平衡電流及び第２の組の負荷センサにおける第２の不平衡電流に基づいて、時点を決定するように配置される。

この実装形態の利点は、少なくとも１つの時点の精度が改善されることである。この実装形態の別の利点は、両方の駆動方向に対して、即ち、第１の側で計量ブリッジに入り、第２の側で計量ブリッジを出る車両と、第２の側で計量ブリッジに入り、第１の側で計量ブリッジを出る車両との両方に対して、時点を決定することができることである。

第１の態様の前述の実装形態のいずれかによる、即ち、そのような第１の態様による計量機の第５の可能な実装形態において、処理回路は、時点が車両の車輪が第１の側に入るか又は第２の側を出るかのいずれに関するかを、少なくとも１つの不平衡電流に関連付けられている少なくとも１つの重量信号に基づいて、決定するように配置される。

第１の態様の第５の実装形態による計量機の第６の可能な実装形態において、処理回路は、時点が、車両の車輪が第１の側に入るか又は第２の側を出るかのいずれに関するかを、少なくとも１つの重量信号の少なくとも１つの導関数に基づいて、決定するように配置される。

この実装形態の利点は、車軸が計量ブリッジに入るか又はそれを出るときの検出精度が改善されることである。

第１の態様の前述の実装形態のいずれかによる、即ち、そのような第１の態様による計量機の第６の可能な実装形態において、処理回路は、車両の少なくとも１つの車重及び車両の総重量の少なくとも１つを、車両の車輪が第１の側に入るか又は第２の側を出るときの決定された少なくとも１つの時点に基づいて、又はそれを用いて、決定するように配置される。

本発明の第２の態様により、上述及び他の目的は、計量機における方法によって達成され、計量機は、車両が計量ブリッジに入るエンタリングサイドである第１の側と車両が計量ブリッジを出るリービングサイドである第２の側とを有する少なくとも１つの計量ブリッジと、重量表示装置に結合された少なくとも１つの第１の組の負荷センサ及び少なくとも１つの第２の組の負荷センサを備え、第１の組の負荷センサが第１の側に配置され、第２の組の負荷センサが第２の側に配置される計量回路と、を備え、方法は、
車両が計量ブリッジに入るか又はそれを出るときの計量回路内の少なくとも１つの不平衡電流を計測するステップと、
車両の車輪が第１の側に入るか又は第２の側を出るときの少なくとも１つの時点を、少なくとも１つの不平衡電流に基づいて決定するステップと、
を含む。

第２の態様による方法の第１の可能な実装形態において、方法は、第１の組の負荷センサにおける少なくとも１つの第１の不平衡電流、及び第２の組の負荷センサにおける少なくとも１つの第２の不平衡電流に基づいて、少なくとも１つの時点を決定するステップを含む。

第２の態様の第１の実装形態による方法の第２の可能な実装形態、即ち、そのような第２の態様において、方法は、時点が車両の車輪が第１の側に入るか又は第２の側を出るかのいずれに関するかを、少なくとも１つの不平衡電流に関連付けられている少なくとも１つの重量信号に基づいて決定するステップを含む。

第２の態様の第２の実装形態による方法の第３の可能な実装形態において、方法は、時点が車両の車輪が第１の側に入るか又は第２の側を出るかのいずれに関するかを、重量信号の少なくとも１つの導関数に基づいて決定するステップを含む。

第２の態様による方法の利点は、第１の態様による対応する装置の請求項に関する利点と同じである。

本発明のさらに別の用途及び利点は、以下の詳細な説明から明白となる。

添付の図面は、本発明の種々の実施形態を明らかにし、説明することが意図されている。

本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、車両の重量を計量するための計量機を示す。本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、計量機における方法を示す。本発明の一実施形態による、少なくとも１つの不平衡電流に基づく、車両の車輪が第１の側に入るか又は第２の側を出るときの時点を含む重量信号のダイヤグラムを示す。本発明の一実施形態による、計量機の電子的略図を示す。本発明のさらに一実施形態による、計量機の電子的略図を示す。本発明のさらに別の実施形態による、複数の計量プラットフォームを有する計量機の中を不平衡電流がどのように流れるかを示す。

本発明は計量機及び計量機における方法に関する。本発明は、具体的には、低速度無停止（ＬＳＷＩＭ：ＬｏｗＳｐｅｅｄＷｅｉｇｈ−Ｉｎ−Ｍｏｔｉｏｎ）（５〜１０ｋｍ／ｈ）計量機及び／又は中速度無停止（ＭＳＷＩＭ：ＭｅｄｉｕｍＳｐｅｅｄＷｅｉｇｈ−Ｉｎ−Ｍｏｔｉｏｎ）（１０〜６０ｋｍ／ｈ）計量機などの、高精度の車両無停止計量機に関連することができる。さらに、本発明は、本解決法を適用することによって、動的車両計量における使用のために改造することができる、重量計測のために設計された新規の又は現存の、計量中に車両が静止する静止計量機に関する。

以前に記述したように、従来システムの第１の群は、比較的短い計量ブリッジを有し、それ故に低精度に悩まされる計量機を備える。低精度は、振動する重量の不十分な平均、進行中の台車軸の間の負荷の再分布、及び、例えば、引張／押力の変化により進行中に引き起こされる車軸の間の負荷の再分布による。

図１は、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、車両を計量するための計量機１００を示す。計量機１００は、車両３００が計量ブリッジ１０２に入るエンタリングサイドである第１の側１０４と、車両３００が計量ブリッジ１０２を出るリービングサイドである第２の側１０６とを有する計量ブリッジ１０２を備える。計量機１００はさらに、重量表示装置１１８に結合された第１の組の負荷センサ１１４及び第２の組の負荷センサ１１６を備えた計量回路１１２を備え、第１の組の負荷センサ１１４は計量ブリッジ１０２の第１の側１０４に配置され、第２の組の負荷センサ１１６は計量ブリッジ１０２の第２の側１０６に配置される。一例において、車両３００が計量ブリッジ１０２の上を第１の側１０４から第２の側１０６へ通過し、重量信号が第１及び第２の組の負荷センサ１１４、１１６によって生成され、重量表示装置１１８に渡され、これが車両３００によって計量ブリッジ１０２に加えられた負荷を表示する。

計量機１００は、車両３００が計量ブリッジ１０２に入るか又はそれを出るときの、計量回路１１２内の少なくとも１つの不平衡電流ｉ（図１には示されない）を計測するように配置された計測回路１２２をさらに備える。一例において、第１及び第２の組の負荷センサ１１４、１１６が、第１及び第２の組の重量信号を生成する。計量回路１１２内の不平衡電流ｉを、例えば、第１及び第２の組の重量信号に基づいて計測することができる。このことの利点は、計測回路１２２を導入することによって、既存の静止車両計量機を、古い重量表示装置１１８を保存したまま、無停止計量機に改造することができることである。型式承認テストを通ることができる、重量表示装置１１８並びに第１及び第２の組の負荷センサ１１４、１１６を有する計量機は不変のままであり、操作において、改造後に静止計量機に関するさらに別の補足的な型式承認が不要であることを意味する。

計量機１００は、車両３００の車輪が第１の側１０４に入るか又は第２の側１０６を出るときの少なくとも１つの時点Ｔを、少なくとも１つの不平衡電流ｉに基づいて決定するように配置された処理回路１３２をさらに備える。処理回路１３２は、計測回路１２２に、及びオプションとして重量表示装置１１８に結合することができる。処理回路１３２は、例えばマイクロコントローラに基づいて、重量表示装置１１８からの重量データをデジタル形式でさらに処理することができ、それ故に、それ自体の精密Ａ／Ｄ変換器を必要としない。処理回路１３２は、非精密Ａ／Ｄ変換器をさらに備えることができ、重量表示装置１１８からの重量データをアナログ形式で処理するように構成することができる。一例において、処理回路１３２は、分離した筐体又はキャビネットの中に含まれ、重量表示装置１１８の近く、例えば、３ｍ未満の距離に配置される。

図２は、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、計量機１００における方法を示す。計量機１００は、車両３００が計量ブリッジ１０２に入るエンタリングサイドである第１の側１０４及び車両３００が計量ブリッジ１０２を出るリービングサイドである第２の側１０６を有する少なくとも１つの計量ブリッジ１０２と、重量表示装置１１８に結合された少なくとも１つの第１の組の負荷センサ１１４及び少なくとも１つの第２の組の負荷センサ１１６を備え、第１の組の負荷センサ１１４が第１の側１０４に配置され、第２の組の負荷センサ１１６が第２の側１０６に配置される計量回路１１２と、を備える。方法２００は、車両３００が計量ブリッジ１０２に入るか又はそれを出るときの、計量回路１１２内の少なくとも１つの不平衡電流ｉを計測するステップ２０２と、車両３００の車輪が第１の側１０４に入るか又は第２の側１０６を出るときの少なくとも１つの時点を、少なくとも１つの不平衡電流ｉに基づいて決定するステップ２０４とを含む。

本発明の１つ又はそれ以上の実施形態において、各々の負荷センサ、例えばホイートストンブリッジは、負荷センサが電圧ＥＸＣ_＋、ＥＸＣ₋で励起されるとき、実質的に０ボルトの重量信号振幅が出力ポートＳＩＧ_＋、ＳＩＧ₋から得られるように平衡化される４つの負荷センサ抵抗を備えることができる。負荷センサが負荷を受けるとき、負荷に比例する重量信号振幅が出力ポートＳＩＧ_＋、ＳＩＧ₋から得られる。

第１の組の負荷センサが車軸負荷Ｆを受け、第２及び第３の組の負荷センサが負荷を受けない場合の一例において、循環電流又は不平衡電流が第１の組の負荷センサから第２及び第３の組の負荷センサへ流れることになる。第１の組の負荷センサは計量ブリッジの第１の側に配置することができ、第３の組の負荷センサは計量ブリッジの中央に配置することができ、第２の組の負荷センサは計量ブリッジの第２の側に配置することができる。これらの不平衡電流ｉは負荷センサ抵抗、例えばホイートストンブリッジを通して流れることができる。簡単のために、ホイートストンブリッジの負荷センサ抵抗が全て等しく、負荷が加えられていない理想的な場合を仮定すると、全ての負荷センサは釣り合いが取れており、従って、それぞれの出力ポートＳＩＧ１_＋、ＳＩＧ２_＋、ＳＩＧ３_＋の間には電圧差がなく、それ故に不平衡電流はゼロ、即ちｉ＝０となる。上記のように車軸力Ｆが加えられ、正及び負の出力ポートの全てが、それぞれ、平行に接続されて全信号出力ポート（ＳＩＧ_＋、ＳＩＧ₋）を形成するとき、第１の出力ポート（ＳＩＧ３_＋、ＳＩＧ₋）を横切って電圧が現れ、それにより負荷センサの第２の組１１６及び第３の組１１５に向かって不平衡電流ｉが駆動され、ここで電流ｉは、図６に関連してさらに説明されるように、各々の組の負荷センサに対してｉ／２に分割される。

全信号出力ポートからの総重量信号（ＳＩＧ_＋）−（ＳＩＧ₋）は次の関係によって記述することができる。
（ＳＩＧ_＋）−（ＳＩＧ₋）＝１／３^＊Ｕ^＊ΔＲ／Ｒ（Ｆ）、
ここで、Ｕ＝各々の負荷センサに加えられる供給電圧（ＥＸＣ_＋）−（ＥＸＣ₋）、例えば１０Ｖであり、
ΔＲ／Ｒ（Ｆ）は、負荷Ｆを受ける第１の組の負荷センサ内の抵抗の相対的変化を表す、負荷力Ｆの関数としての負荷センサ関係である。

２つの負荷センサが第１の側１０４に置かれる一例において、関係ΔＲ／Ｒ（Ｆ）は、次式のように定義することができる。
ΔＲ／Ｒ（Ｆ）＝Ｆ／（２^＊Ｆｎｏｍ）^＊ＫＬ／１０００、
ここでＫＬは、ｍＶ／Ｖ単位の負荷センサ感度、例えば、２ｍＶ／Ｖであり、
Ｆｎｏｍは、各々の負荷センサの定格負荷、例えば、１０００００Ｎである。

次に、最大総信号値は次のように計算することができる。
ΔＲ／Ｒ（２０００００）＝２０００００／（２^＊１０００００）^＊２／１０００＝０．００２＝＞
（ＳＩＧ_＋）−（ＳＩＧ₋）＝１／３^＊１０^＊０．００２＝０．００６７Ｖ。

第１の組の負荷センサ（車軸負荷Ｆを受ける）において生成される不平衡電流は次のように計算することができる。
ｉ＝２^＊２／３^＊Ｕ／Ｒ^＊ΔＲ／Ｒ（Ｆ）。
上記と同じ数値を仮定し、Ｒ＝３５０オームのロードセル抵抗値を用いると、第１の組の負荷センサに加えられる定格負荷における不平衡電流は、次式で計算することができる。
ｉ＝２^＊２／３^＊１０／３５０^＊０．００２＝７６マイクロアンペア。

従って、第１の組の負荷センサにおいて計測される不平衡電流は、単一車軸負荷力Ｆ＝２^＊Ｆｎｏｍが計量ブリッジに沿って動くとき、７６マイクロアンペアと−７６／２＝−３８マイクロアンペアとの間で変化することになる。

単一車軸が計量ブリッジの第１の側１０４の上に動くとき、第１の組の負荷センサにおいて計測される不平衡電流ｉは、図６に示されるように、ゼロ値から正の急勾配で出発し、ピーク値ｉ＿ｐｅａｋに達する。第１の側１０４から第２の側１０６への車軸の移動の間、不平衡電流ｉの大きさは、正の値ｉ＿ｐｅａｋから負の値ｉ＿ｐｅａｋ／Ｎへゆっくり減少する。車軸が計量ブリッジを離れるとき、第１の組の負荷センサにおいて計測される不平衡電流ｉは、再び正の急勾配を有し、最終的にゼロ値に近づく。急勾配は、車両３００の車輪が第１の側１０４に入るか又は第２の側１０６を出るときの少なくとも１つの時点を、少なくとも１つの不平衡電流ｉに基づいて決定するために必須である。

図３は、車両の車輪が第１の側に入るか又は第２の側を出るときの時点を含む、総重量信号（（ＳＩＧ_＋）−（ＳＩＧ₋））のダイヤグラムを示す。図３に示される例において、車両は３つの車軸を有することができる。時点Ｔ０において、第１の車軸の車輪が計量ブリッジに入る。同様に、点Ｔ１及びＴ２において、それぞれ、第２及び第３の車軸の車輪が計量ブリッジに入る。時点Ｔ３において第１の車軸の車輪が計量ブリッジを出る。同様に、点Ｔ４及びＴ５において、それぞれ第２及び第３の車軸の車輪が計量ブリッジを出る。少なくとも２つの車両車軸が同時に計量ブリッジ上にあることを可能にするのに十分に長い計量ブリッジによって車両の動的計量を行うとき、車両３００の車軸上の車輪が第１の側１０４に入るか又は第２の側１０６を出るときの時点を正しく信頼できる仕方で決定することができることが必須である。このことは、一見して、図３の総重量信号の導関数を監視することによって達成し、導関数が変化するときの時点を決定することが明白であるように思われる。現在の例において、計量ブリッジは車両の軸距より長く、それにより、時点Ｔ２と時点Ｔ３との間を明確に区別することを比較的容易にする。しかし、車両の軸距が計量ブリッジの長さに等しいときは、Ｔ２とＴ３とが一致し、時点Ｔ２と時点Ｔ３との間を明確に区別することが困難になり得る。このことを、本発明は、車両の車輪が第１の側に入るか又は第２の側を出るときの少なくとも１つの時点を、不平衡電流ｉに基づいて、具体的には、不平衡電流ｉと重量信号の導関数（単数又は複数）との組み合わせに基づいて、決定することによって解決する。

車軸の車輪が計量ブリッジに入るとき、第１の組の負荷センサ１１４によって生成される不平衡電流ｉが急正勾配で増加する（導関数）。全ての車軸の全ての車輪が計量ブリッジの上にあり、車両が前方に動くとき、不平衡電流ｉはゆっくり減少し始め、最終的に、車両が計量ブリッジの端部に近づくとき負になる。車軸の車輪が計量ブリッジを出始めるとき、第２の組の負荷センサ１１６において生成される不平衡電流ｉの形態のセンサ信号が急正勾配で増加する（導関数）。それ故に、急正勾配は「車軸が入る尺度」又は「車軸が出る尺度」のいずれかを示す。勾配は、中央部分における信号勾配として容易に検出可能であり、車両が計量機に沿って動くとき、比較的平坦である。第２の側１０６から入る場合には、全ての急勾配は、同様に逆符号を有することになる。それ故に、不平衡電流ｉの形態のセンサ信号の勾配の符号は、車両の移動方向の標識となる。

図４は、本発明の一実施形態による、計量機１００の電子的略図を示す。計測回路１２２は、第１の組の負荷センサ１１４及び第２の組の負荷センサ１１６のための少なくとも１つの計測抵抗ＲＭをさらに備えることでき、ここで各々の計測抵抗は、そのそれぞれの組の負荷センサ１１４、１１６と、重量表示装置１１８との間に結合される。図４に示される一例において、計量回路１１２は、第１の組の負荷センサ１１４、第２の組の負荷センサ１１６、及び第３の組の負荷センサ１１５を備える。各々の組の負荷センサは、出力ポート、ＳＩＧ１_＋、ＳＩＧ２_＋及びＳＩＧ３_＋を有し、各々は、それぞれの計測抵抗ＲＭ１４〜１６を介して接続される。全ての計測抵抗ＲＭ１４〜１６は、同じ値を有することができるが、例えば、固定質量が、車両の進行方向において計量ブリッジに沿った異なる位置で、計量機上で計量されるときに与えられる重量データ内の偏差を除去するために、各々の組の負荷センサのスケール因子を調整するように適合させることもできる。

一実施形態において、各々の計測抵抗ＲＭ１４〜１６は、ホイートストンブリッジのような負荷センサ内の負荷センサ抵抗の抵抗値の１〜１０％の範囲内で、例えば、１〜５０オームの範囲内で又は０．１〜１００オームの範囲内で選択される。計量機上の一定の負荷の場合、全ての負荷センサ抵抗の全ての計測抵抗それぞれが等しい抵抗値を有する、即ち、ＲＭ１４＝ＲＭ１５＝ＲＭ１６という条件下で、計測抵抗値がゼロから少なくとも５０オームまで変化するとき、ＳＩＧ_＋及びＳＩＧ₋の信号レベルは影響を受けないことを理論的に示すことができる。換言すれば、サミング抵抗の導入は重量表示装置１１８に示される計量データには何も顕著な偏差を与えない。計測回路１２２は、第１の組の負荷センサ１１４、第２の組の負荷センサ１１６、及び重量表示装置１１８が接続される接続箱（図示されず）をさらに備えることができる。重量表示装置１１８への接続は遮蔽ケーブルの形態にすることができる。負荷センサは、計量ブリッジ１０２の隅に配置することができる。計測抵抗ＲＭ１４〜１６が計測回路１２２内に含まれるか又は導入されるとき、不平衡電流は変化することになり、修正された関係によって表すことができる。
ｌ＝２^＊２／３^＊Ｕ／Ｒ^＊ΔＲ／Ｒ（Ｆ）／（１＋２^＊ＲＭ／Ｒ）。

さらに一実施形態において、不平衡電圧信号Ｕｐａを次のように導くことができる。
Ｕｐａ＝ＲＭ１４^＊ｉ＋ＲＭ１６^＊ｉ／２＝（ＳＩＧ３_＋）−（ＳＩＧ１_＋）。

Ｕｐａは、換言すれば、不平衡電流ｉの挙動を対称的な仕方で反映する電圧信号であり、計量ブリッジ上の進行の両方向に対して有効である。従って、Ｕｐａは１つの方向に対して正急勾配を有し、他の方向に対して負急勾配を有することになる。信号Ｕｐａは、重量信号（ＳＩＧ_＋）−（ＳＩＧ₋）と組み合わせて、必要な最終の車軸位置検知信号を生成するためのベースとして使用することができる。個々の車軸重量及び総重量を正確な仕方で決定するために、２つの車軸位置検知信号が必要であり、１つ（以後、Ｐｋｓと名付ける）は先端／第１の側１０４に入る車軸のため、１つ（以後、Ａｋｓと名付ける）は後端／第２の側１０６を出る車軸のためである。これら２つの信号は、Ｐｋｓが、車軸が計量機を出るときを決して示さず、及びＡｋｓが、車軸が計量機に入るときを決して示さないという意味で、互いに独立である必要がある。最終的な車軸位置検知信号Ｐｋｓは、例えば、重量信号（ＳＩＧ_＋）−（ＳＩＧ₋）及び不平衡電圧信号Ｕｐａから、それらを、車軸が計量ブリッジを出るときの端部に向かって結果として得られるＰｋｓがゼロとなるような比率Ｐで、加え合わせることによって、得ることができる。比率Ｐは、ハードウェア及びソフトウェアの両方における増幅の選択によって設定される。車軸が入る瞬間において重量信号及びＰｋｓに対して同じ値を達成するために、信号を次のように加え合わせることができる。
Ｐｋｓ＝（（ＳＩＧ_＋）−（ＳＩＧ₋）＋Ｐ^＊Ｕｐａ）／２。
Ａｋｓ信号は、重量信号からＰｋｓを差し引くことによって簡単に得られる、即ち、
Ａｋｓ＝重量−Ｐｋｓ＝（（ＳＩＧ_＋）−（ＳＩＧ₋）−Ｐ^＊Ｕｐａ）／２。

従って、現在の方法は２つの独立な車軸位置検知信号、Ｐｋｓ及びＡｋｓ、それぞれ、車軸が計量ブリッジに入るときに急正勾配を有する１つと出るときに急負勾配を有する１つとを生成する。

計測抵抗を備える実施形態の欠点は、計測抵抗ＲＭが負荷センサ１１４、１１６とガルバニック接続することである。これは、不平衡信号Ｕｐａを評価するのに必要な電子回路が、計量機の既存の構成要素と同じ、例えば、電磁適合性（ＥＭＣ：ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＣｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）に関する、必要条件を満たすことを必要とする。これはまた、国家的又は国際的要件及び規制に応じて、既存の静止計量機型式承認の有効性の包含を有する可能性がある。図４に関連して説明した解決法は、静止計量機機能に関する補足的な型式承認手続きを必要とする恐れがある。この欠点は、図５に関連して以下で説明される解決法によって対処される。

図５は、本発明のさらに一実施形態による、計量機１００の電子的略図を示す。計測回路１２２は、各々の組の負荷センサ１１４、１１６と重量表示装置１１８との間に結合された、少なくとも１つの計測変圧器１４０を備えることができる。計測回路１２２は、車両３００が計量ブリッジ１０２に入るか又はそれを出るときの計量回路１１２内の少なくとも１つの不平衡電流ｉを、少なくとも１つの計測変圧器１４０の２次巻線の電流を監視することによって計測するように配置される。この実施形態の利点は、計測回路１２２の２次側と負荷センサ１１４、１１６の組との間にガルバニック接続が無いことになることである。

一例において、計測変圧器には、単一コアの上に３つの巻線が設けられる。車両の車軸が計量ブリッジの先端上を動くとき、正パルス（Ｕｐａに対応する）が生成され、車軸が後端を出る各々の時間に、変圧器の２次巻線上に正パルス（Ｕｐａに対応する）が現れることになる。１次巻線のインピーダンスを１オーム未満にすることができ、それにより、負荷センサ１１４、１１６に対する影響を無視することができ、特に、これは、全ての組の負荷センサのホイートストンブリッジに対する全ての接続点に同じ全インピーダンスが導入される場合に真実である。この実施形態の利点は、構成要素に関する必要条件を、計量結果の精度が実質的に負荷センサ１１４、１１５、１１６及び重量表示装置１１８にだけ依存するので、比較的低くすることができることである。

一実施形態において、第１の計測変圧器は第１の組の負荷センサにおける不平衡電流を計測するために配置され、第２の計測変圧器は第２の組の負荷センサにおける不平衡電流を計測するために配置される。

さらに一実施形態において、計測回路１２２は、第１の計測変圧器の２次巻線及び第２の計測変圧器の２次巻線に結合された変圧器抵抗１４２をさらに備える。

さらに一実施形態において、単一の計測変圧器が、第１及び第２の一次巻線で構成され、第１の組の負荷センサにおける不平衡電流を第１の一次巻線によって計測し、第２の組の負荷センサにおける不平衡電流を第２の一次巻線によって計測するように配置される。計測変圧器の巻線及び変圧器抵抗１４２は、一次側の等価抵抗が無視できるように、例えば、０．５オーム未満であるように選択される。

図６は、本発明のさらに別の実施形態による、複数の計量プラットフォームを有する計量機内を、不平衡電流がどのように流れるかを示す。一例において、計量機１００は、各々が負荷センサの対応する組を有するＮ個のプラットフォーム、例えば、Ｎ＋１組の負荷センサを備えた計量ブリッジ１０２を備える。負荷センサは各々のプラットフォームの隅に配置することができる。２つの隣接するプラットフォームの間の接合部には一組の負荷センサのみを使用することができる。各々の負荷センサはホイートストンブリッジとすることができ、これに供給電圧ＥＸＣ_＋、ＥＸＣ₋が加えられる。負荷が加えられないとき、全ての負荷センサは平衡状態にあり、従って、それぞれの出力ポートの間に電圧差がなく、それ故に、不平衡電流ｉはゼロ、即ち、ｉ＝０となる。車軸力Ｆがエンタリングサイドに加えられ、出力ポートが並列に接続されて全信号出力ポート（ＳＩＧ_＋、ＳＩＧ₋）を形成するとき、電圧が第１の出力ポートを横切って現れ、それにより他のＮ組の負荷センサに向かって不平衡電流ｉが駆動され、ここで、不平衡電流ｉは、各々の組の負荷センサに対するｉ／Ｎに分割される。図６はさらに、不平衡電流信号Ｕｐａが、不平衡電流に基づいてどのように得られるかを示す。不平衡電流を計測する手段は、既に説明した例の他にも、例えば、ホールセンサ、光電流計測デバイス、ロゴスキーコイル、或いは、電流を計測するために使用可能な任意の他の適切な手段又は方法とすることができる。

車両３００の車輪が第１の側１０４に入るか又第２の側１０６を出るときの、本発明によって決定される１つ又はそれ以上の時点は、車両３００の少なくとも１つの車軸重量及び／又は車両３００の総重量を決定するために使用することができる。一例において、時点は、重量信号の部分又はサンプルを、そのような部分及び／又はサンプルが車軸重量及び総重量の不正確な決定をもたらすことになるとみなすことによって、廃棄するために使用することができる。この故に、処理回路１３２はこの場合、車両３００の車輪が第１の側１０４に入るか又第２の側１０６を出るときの少なくとも１つの時点に基づいて、重量信号の部分又はサンプルを廃棄するために配置される。さらに、処理回路１３２はこの場合、車軸重量及び／又は総重量を、重量信号の非廃棄部分又は非廃棄サンプルに基づいて、決定するためにも配置される。一例において、非破棄部分又は非破棄サンプルは、車軸重量及び／又は総重量を決定するために平均される。

最後に、本発明は上述の実施形態に限定されず、添付の独立請求項の範囲に入る全ての実施形態に関連し、それらを包含することを理解されたい。

Claims

車両を計量するための計量機であって、
車両（３００）が計量ブリッジ（１０２）に入るエンタリングサイドである第１の側（１０４）と、車両（３００）が前記計量ブリッジ（１０２）を出るリービングサイドである第２の側（１０６）とを有する計量ブリッジ（１０２）と、
重量表示装置（１１８）に結合された第１の組の負荷センサ（１１４ａ、１１４ｂ、．．．、１１４ｎ）及び第２の組の負荷センサ（１１６ａ、１１６ｂ、．．．、１１６ｎ）を備え、前記第１の組の負荷センサ（１１４ａ、１１４ｂ、．．．、１１４ｎ）が前記第１の側（１０４）に配置され、前記第２の組の負荷センサ（１１６ａ、１１６ｂ、．．．、１１６ｎ）が前記第２の側（１０６）に配置される、計量回路（１１２）と、
車両（３００）が前記計量ブリッジ（１０２）に入るか又はそれを出るときの、前記計量回路（１１２）の中の少なくとも１つの不平衡電流（ｉ）を計測するように配置された計測回路（１２２）と、
前記車両（３００）の車輪が前記第１の側（１０４）に入るか又は前記第２の側（１０６）を出るときの少なくとも１つの時点（Ｔ）を、前記少なくとも１つの不平衡電流（ｉ）に基づいて決定するように配置された処理回路（１３２）と、
を備える、計量機（１００）。
前記計測回路（１２２）は、各々の組の負荷センサ（１１４ａ、１１４ｂ、．．．、１１４ｎ；１１６ａ、１１６ｂ、．．．、１１６ｎ）に対して少なくとも１つの計測抵抗（ＲＭ）を備え、各々の計測抵抗（ＲＭ）は、その組の負荷センサ（１１４ａ、１１４ｂ、．．．、１１４ｎ；１１６ａ、１１６ｂ、．．．、１１６ｎ）と前記重量表示装置（１１８）との間に結合される、請求項１に記載の計量機（１００）。
各々の計測抵抗（ＲＭ）は、０．１〜１００オームの間の間隔内の抵抗値を有する、請求項２に記載の計量機（１００）。
前記計測回路（１２２）は、各々の組の負荷センサ（１１４ａ、１１４ｂ、．．．、１１４ｎ；１１６ａ、１１６ｂ、．．．、１１６ｎ）と前記重量表示装置（１１８）との間に結合された少なくとも１つの計測変圧器（１４０）を備える、請求項１に記載の計量機（１００）。
前記処理回路（１３２）は、前記時点（Ｔ）を、前記第１の組の負荷センサ（１１４ａ、１１４ｂ、．．．、１１４ｎ）における少なくとも１つの第１の不平衡電流（ｉ１）及び／又は前記第２の組の負荷センサ（１１６ａ、１１６ｂ、．．．、１１６ｎ）における少なくとも１つの第２の不平衡電流（ｉ２）に基づいて決定するように配置される、請求項１〜４の何れか一項に記載の計量機（１００）。
前記処理回路（１３２）は、前記時点（Ｔ）が、前記車両（３００）の前記車輪が前記第１の側（１０４）に入るか又は前記第２の側（１０６）を出るかのいずれに関するかを、前記少なくとも１つの不平衡電流（ｉ）に関連付けられている少なくとも１つの重量信号に基づいて決定するように配置される、請求項１〜５の何れか一項に記載の計量機（１００）。
前記処理回路（１３２）は、前記時点（Ｔ）が、前記車両（３００）の前記車輪が前記第１の側（１０４）に入るか又は前記第２の側（１０６）を出るかのいずれに関するかを、前記少なくとも１つの重量信号の少なくとも１つの導関数に基づいて決定するように配置される、請求項６に記載の計量機（１００）。
計量機（１００）における方法であって、前記計量機（１００）は、車両（３００）が計量ブリッジ（１０２）に入るエンタリングサイドである第１の側（１０４）と車両（３００）が前記計量ブリッジ（１０２）を出るリービングサイドである第２の側（１０６）とを有する少なくとも１つの計量ブリッジ（１０２）と、重量表示装置（１１８）に結合された少なくとも１つの第１の組の負荷センサ（１１４ａ、１１４ｂ、．．．、１１４ｎ）及び少なくとも１つの第２の組の負荷センサ（１１６ａ、１１６ｂ、．．．、１１６ｎ）を備え、前記第１の組の負荷センサ（１１４ａ、１１４ｂ、．．．、１１４ｎ）が前記第１の側（１０４）に配置され、前記第２の組の負荷センサ（１１６ａ、１１６ｂ、．．．、１１６ｎ）が前記第２の側（１０６）に配置される、計量回路（１１２）と、を備え、前記方法（２００）は、
車両（３００）が前記計量ブリッジ（１０２）に入るか又はそれを出るときの、前記計量回路（１１２）の中の少なくとも１つの不平衡電流（ｉ）を計測するステップ（２０２）と、
前記車両（３００）の車輪が前記第１の側（１０４）に入るか又は前記第２の側（１０６）を出るときの少なくとも１つの時点（Ｔ）を、前記少なくとも１つの不平衡電流（ｉ）に基づいて決定するステップ（２０４）と、
を含む方法（２００）。
前記方法（２００）は、前記少なくとも１つの時点（Ｔ）を、前記第１の組の負荷センサ（１１４ａ、１１４ｂ、．．．、１１４ｎ）における少なくとも１つの第１の不平衡電流（ｉ１）及び前記第２の組の負荷センサ（１１６ａ、１１６ｂ、．．．、１１６ｎ）における少なくとも１つの第２の不平衡電流（ｉ２）に基づいて決定するステップを含む、請求項８に記載の方法（２００）。
前記方法（２００）は、前記時点（Ｔ）が、前記車両（３００）の前記車輪が前記第１の側（１０４）に入るか又は前記第２の側（１０６）を出るかのいずれに関するかを、前記少なくとも１つの不平衡電流（ｉ）に関連付けられている少なくとも１つの重量信号に基づいて決定するステップを含む、請求項８又は９に記載の方法（２００）。
前記方法（２００）は、前記時点（Ｔ）が、前記車両（３００）の前記車輪が前記第１の側（１０４）に入るか又は前記第２の側（１０６）を出るかのいずれに関するかを、前記少なくとも１つの重量信号の少なくとも１つの導関数に基づいて決定するステップを含む、請求項１０に記載の方法（２００）。