JP3935645B2

JP3935645B2 - 車重計測装置及び車重計測方法

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Publication number: JP3935645B2
Application number: JP26073699A
Authority: JP
Inventors: 千秋安田; 利一郎山下; 政男井上; ジュキムレイティ
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2019-09-14
Also published as: JP2001083000A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行する車両の重量を測定するための車重計測装置及び車重計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、走行する車両の重量を測定する車重計測装置（軸重計）が知られており、例えば、高速道路や有料道路の料金所等において用いられている。このような車重計測装置は、路面を掘り下げて形成したピット内に配置されている複数（一般に６体）の荷重センサと、各荷重センサによって路面と同一レベルになるように四隅等を支持された計測板とを備える。各荷重センサは、加算器と低域通過フィルタを備えた演算処理装置に接続されている。かかる構成をもった車重計測装置おける車重の計測手順は次の通りである。すなわち、車重計測装置の計測板を車両が通過した際、各荷重センサによって計測板に作用する荷重が検出される。各荷重センサの検出値は、加算器によって合算され、加算器の出力は、低域通過フィルタによって処理される。そして、低域通過フィルタの出力が走行車両の重量を算出する基礎データとされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車重計測装置には、次のような問題点が存在していた。すなわち、荷重センサから発せられる検出信号には、車両の振動成分と、計測板の固有振動成分とが含まれている。この点を踏まえて、従来の車重計測装置には、車両の振動成分と、計測板の固有振動成分とを除去するために低域通過フィルタが備えられてはいるが、低域通過フィルタを用いた信号処理を行っても、これらの振動成分を十分に除去することは困難である。つまり、図１５において一点鎖線で示すように、低域通過フィルタの出力波形は、真の重量値を境に変動してしまう。また、これら振動成分を除去すべく、高い遮断特性をもった低域通過フィルタを用いると、低域通過フィルタの出力波形は、図１５において二点鎖線で示すように、真の重量値から大きく逸脱するものとなってしまう。何れにしても、従来の車重計測装置では、走行する車両の重量を精度よく計測することは困難である。
【０００４】
そこで、本発明は、走行する車両の重量を高精度に計測可能とする車重計測装置及び車重計測方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による車重計測装置は、計測板上を走行する車両の重量を計測可能な車重計測装置において、計測板に作用した荷重を検出する荷重検出手段と、計測板の振動速度に応じた粘性減衰を計測板に付加する粘性減衰付加手段と、荷重検出手段の検出値を処理する演算処理手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この車重計測装置では、計測板上を走行する車両の重量を計測する際に、粘性減衰付加手段によって、計測板の振動速度に応じた粘性減衰を計測板に付加することが可能である。これにより、計測中に計測板に発生する振動、すなわち、車両の振動成分と、計測板の固有振動成分とを極めて効果的に減衰することが可能となる。この結果、荷重検出手段による検出値からは、車両の振動成分と、計測板の固有振動成分とが除去されることになり、荷重検出手段による検出値を演算処理手段によって処理することにより、走行する車両の重量を極めて高精度に計測することが可能となる。
【０００７】
また、粘性減衰付加手段は、弾性体と剛体とを積層させた動吸収器であると好ましい。
【０００８】
このような構成を採用すれば、弾性体の剛性と剛体の質量とを計測板の質量及び一次固有振動数に基づいて適宜設定することにより、計測中に振動する計測板に対して、その振動速度に比例する粘性減衰を付加することが可能となり、計測板に発生する振動を極めて簡易かつ効果的に低減することが可能となる。この結果、荷重検出手段による検出値に含まれている車両の振動成分と計測板の固有振動成分とを効果的に除去可能となる。そして、荷重検出手段による検出値を演算処理手段によって処理すれば、走行する車両の重量を極めて高精度に計測することができる。
【０００９】
また、粘性減衰付加手段は、計測板の振動加速度を検出する加速度センサと、この加速度センサの検出値に基づいて、計測板の振動速度を求めると共に当該振動速度に応じた電流を発生する電流発生部と、電流発生部から供給される電流に応じた振動を発生する加振器とからなると好ましい。
【００１０】
このような構成を採用しても、計測中に振動する計測板に対して、その振動速度に比例する粘性減衰を付加することが可能となり、計測板に発生する振動を極めて容易かつ効果的に低減することが可能となる。この結果、荷重検出手段による検出値に含まれている車両の振動成分と計測板の固有振動成分とを効果的に除去可能となる。そして、荷重検出手段による検出値を演算処理手段によって処理すれば、走行する車両の重量を極めて高精度に計測することができる。この場合、電流発生部を電圧増幅器、積分器、極性反転回路、及び、利得可変型の電流増幅器により構成すると共に、加振器として、ボイスコイル型動電加振器を用いると好ましい。
【００１１】
本発明による車重計測装置は、計測部上を走行する車両の重量を計測可能な車重計測装置において、計測部に作用する荷重を検出する荷重検出手段と、荷重には、ステップ入力成分とインパルス入力成分とが重畳しているという仮定のもとに、荷重検出手段の検出値に基づいて、ステップ入力成分と、インパルス入力成分とを、車重計測装置と車両を組み合わせた数学モデル［数１６］に最小二乗法を適用することによって分離し、分離されたステップ入力成分に基づいて車両の重量を算出する演算処理部とを備えることを特徴とする。
【数１６】

【００１２】
この車重計測装置では、車両が計測板に載った際に、計測部に作用する荷重には、ステップ入力成分とインパルス入力成分とが重畳しているものと仮定されている。すなわち、計測部に対しては、車両が乗り上げることによって車両の重量がステップ荷重として作用し、また、車両が乗り上げることに起因して、計測部は、インパルス加振されて振動するものと仮定する。このように仮定した上で、荷重検出手段による検出値を演算処理手段によってソフトウェア処理することにより、荷重検出手段による検出値から、車両の振動成分と、計測板の固有振動成分とが除去することができるので、走行する車両の重量を極めて高精度に計測することが可能となる。
【００１３】
本発明による車重計測方法は、計測板上を走行する車両の重量を計測する車重計測方法において、計測板の振動速度に応じた粘性減衰を計測板に付加しながら、計測板に作用する荷重を検出し、得られた検出値を用いて車両の重量を算出することを特徴とする。
【００１４】
この場合、計測板に、弾性体と剛体とを積層させた動吸収器を取り付けることにより、計測板に粘性減衰を付加すると好ましく、また、計測板の振動加速度を検出し、得られた振動加速度から計測板の振動速度を求め、得られた振動速度に応じた電流を利用して計測板を加振することにより、計測板に粘性減衰を付加すると好ましい。
【００１５】
本発明による車重計測方法は、計測部上を走行する車両の重量を計測する車重計測方法において、計測部に作用する荷重には、ステップ入力成分とインパルス入力成分とが重畳しているという仮定のもとに、ステップ入力成分と、インパルス入力成分とを、車重計測装置と車両を組み合わせた数学モデル［数１７］に最小二乗法を適用することによって分離し、分離されたステップ入力成分に基づいて車両の重量を算出することを特徴とする。
【数１７】

【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による車重計測装置及び車重計測方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明による車重計測装置の第１実施形態を示す概略構成図である。同図に示す車重計測装置１は、高速道路や有料道路に設置して、走行する車両Ｃの重量を計測するのに用いると好適なものである。この車重計測装置１は、路面Ｒを掘り下げて形成したピットＰ内に配置されている複数（６体）の荷重センサ（力センサ）４１，４２，４３，４４，４５，４６と、各荷重センサ４１〜４６によって支持された計測板３とを備える。計測板３は、鋼板等からなり、各荷重センサ４１〜４６によって路面Ｒと同一レベルになるように四隅等を支持されている。各荷重センサ４１〜４６は、計測板３上を車両Ｃが通過した際に、計測板３に作用する荷重を検出し、検出値を示す信号を発生する。
【００１８】
各荷重センサ４１〜４６は、それぞれ、信号ライン及び電圧増幅器５を介して、演算処理装置６に接続されている。演算処理装置６は、図２に示すように、電圧増幅器５を介して各荷重センサ４１〜４６が接続される加算器７と、加算器７の出力信号を処理する低域通過フィルタ８とを有する。これにより、各荷重センサ４１〜４６の検出値は、加算器７によって合算され、加算器７の出力は、低域通過フィルタ８によって処理される。そして、低域通過フィルタ８の出力が走行車両Ｃの重量を算出する基礎データとされる。
【００１９】
また、車重計測装置１の計測板３には、図１に示すように、動吸収器（Tuned Mass Damper）１０が取り付けられている。動吸収器１０は、弾性体である防振ゴム１１と、所定質量をもった剛体である金属ブロック１２とを積層させたものであり、ばね定数を有する防振ゴム１１を介して金属ブロック１２の質量（付加質量）を計測板３に対して付加するものである。この動吸収器１０は、計測板３の下面と、防振ゴム（弾性体）８とが当接する状態で、各荷重センサ４１〜４６によって支持されている計測板３の振動モードの腹位置（この場合、重心位置）に固定される。
【００２０】
ここで、動吸収器１０を構成する弾性体である防振ゴム１１の剛性（動吸収器１０のばね定数）と、剛体である金属ブロック１２の質量（動吸収器１０の付加質量）とは、次のように定められる。すなわち、動吸収器１０の付加質量をｍ_dとし、計測板３（車重計測装置１）の一次固有振動数における等価質量をｍとし、計測板３の一次固有振動数をｆとすると、計測板３（車重計測装置１）の振動を最小にする動吸収器１０の固有振動数ｆ_dは、次の（１）式によって表すことができる。
【数１】

そして、防振ゴム１１の剛性と、剛体である金属ブロック１２の質量とを上記（１）式を満たすように定めれば、計測板３上を走行する車両Ｃの重量を計測する際に、動吸収器１０によって、計測板３の振動速度に比例した粘性減衰を計測板３に付加することが可能となる。
【００２１】
このように構成された車重計測装置１の計測板３上を車両Ｃが通過（走行）すると、計測板３には、車両Ｃの重量が加わり、車両Ｃの重量と各荷重センサ４１〜４６のばね剛性とが平衡する位置まで計測板３は下方に平行移動する。また、計測板３には、車両Ｃが乗り上げることに起因して振動（固有振動、通常、５０〜６０Ｈｚ）が励起されと共に、車両Ｃの振動（通常、１〜３Ｈｚ）が伝わることになる。このため、各荷重センサ４１〜４６の検出値には、車両Ｃの振動成分と、計測板３の固有振動成分とが重畳されるが、この車重計測装置１では、計測板３上を走行する車両Ｃの重量を計測する際に、粘性減衰付加手段としての動吸収器１０によって、計測板３の振動速度に応じた（比例した）粘性減衰を計測板３に付加することが可能である。
【００２２】
上述したように、計測板３の振動速度に応じた粘性減衰を計測板３に付加すれば、図３に示すような振幅をもって振動する計測板３に対しては、動吸収器１０によって、図４に示すような減衰振動が付加されることになる。これにより、図５に示すように、計測中に計測板３に発生する振動、すなわち、車両Ｃの振動成分と、計測板３の固有振動成分とを、動吸収器１０を取り付けない場合のおよそ１／１０程度にまで減衰させることが可能となる。
【００２３】
この結果、荷重検出手段としての各荷重センサ４１〜４６による検出値（演算処理装置６に含まれる加算器７の出力信号）から、車両Ｃの振動成分と、計測板３の固有振動成分とを除去することが可能となる。そして、演算処理装置６において、加算器７の出力信号を低域通過フィルタ８によって処理することにより、走行する車両Ｃの重量を極めて高精度に求めることが可能となる。
【００２４】
〔第２実施形態〕
以下、図６〜８を参照しながら、本発明による車重計測装置及び車重計測方法の第２実施形態について説明する。なお、上述した第１実施形態に係る車重計測装置１と同一の要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２５】
図６に示す車重計測装置１Ａは、図１等に示した第１実施形態に係る車重計測装置１に対して、動吸収器１０の代わりに、加速度センサ１４と、加速度センサ１４が接続された電流発生部１５と、電流発生部１５から電流の供給を受けて計測板３に粘性減衰を付加する動電加振器２０とを備えたものに相当する。加速度センサ１４は、走行車両Ｃの重量を計測する間、計測板３の振動加速度を検出し、検出値を示す信号を発生する。電流発生部１５は、加速度センサ１４の検出値に基づいて、計測板３の振動速度に応じた電流を発生する。
【００２６】
すなわち、電流発生部１５は、電圧増幅器１６、積分器１７、極性反転回路１８、及び、利得可変型の電流増幅器１９を有している。加速度センサ１４の出力信号は、電圧増幅器１６によって増幅された後、積分器１７に与えられ、積分器１７は、電圧増幅器１６から受け取った信号を積分処理し、計測板３の振動速度を示す信号を発生する。積分器１７の出力信号は、極性反転回路１８によって極性反転されて電流増幅器１９に送られ、電流増幅器１９は、計測板３の振動速度に応じた電流を発生して動電加振器２０に供給する。
【００２７】
動電加振器２０は、図７に示すように、二重筒状の磁束発生部２１にコイル部２２を挿入したボイスコイル型の動電加振器である。動電加振器２０の磁束発生部２１は、路面Ｒを掘り下げて形成したピットＰに対して強固に固定され、コイル部２２は、計測板３の下面に固定される。コイル部２２の固定位置は、各荷重センサ４１〜４６によって支持されている計測板３の振動モードの腹位置（この場合、重心位置）とされる。これにより、磁束発生部２１の磁束密度をＢとし、コイル部２２の導線長さをｌとすれば、電流発生部１５からコイル部２２に対して電流ｉが供給されると、動電加振器２０から計測板３に対して、Ｂ×ｉ×ｌに比例する力Ｆが図７における上下方向に加えられることになる。なお、動電加振器２０として、いわゆるPull−Pull型のものを用いることも可能である。
【００２８】
このように構成された車重計測装置１Ａの計測板３上を車両Ｃが通過（走行）すると、計測板３には、車両Ｃの重量が加わり、車両Ｃの重量と各荷重センサ４１〜４６のばね剛性とが平衡する位置まで計測板３は下方に平行移動する。また、計測板３には、車両Ｃが乗り上げることに起因して振動（固有振動、通常、５０〜６０Ｈｚ）が励起されと共に、車両Ｃの振動（通常、１〜３Ｈｚ）が伝わることになる。このため、各荷重センサ４１〜４６の検出値には、車両Ｃの振動成分と、計測板３の固有振動成分とが重畳される。これに対して、この車重計測装置１Ａでは、計測板３上を走行する車両Ｃの重量を計測する際に、加速度センサ１４によって計測板３の振動加速度が検出され、電流発生部１５は、加速度センサ１４の検出値に基づいて、計測板３の振動速度に応じた電流を発生して動電加振器２０に供給する。そして、計測板３に対しては、その振動速度に比例した粘性減衰が、電流発生部１５から電流の供給を受けた動電加振器２０から付加される。
【００２９】
このように動電加振器２０によって、計測板３の振動速度に応じた粘性減衰を計測板３に付加すれば、計測板３に発生する振動を極めて容易かつ効果的に低減することが可能となる。すなわち、車重計測装置１Ａが一自由度振動系であると仮定すれば、系の運動方程式は、
【数２】

として表すことができる。但し、ｍ：振動質量、ｃ：粘性減衰定数、ｋ：ばね定数、ｆ（ｔ）：外力、ｘ（ｔ）：振動変位である。
【００３０】
そして、第２実施形態に係る車重計測装置１Ａでは、計測板３の振動速度に比例する力が、振動モードの腹位置で計測板３に対して振動方向と逆向きに作用することになるので、電流増幅器１９の利得をＧとすれば、（２）式は、次のように表すことが可能となる。
【数３】

更に、（３）式の右辺第２項を左辺に移項させれば、
【数４】

となる。
【００３１】
この（４）式から解るように、動電加振器２０から計測板３に加えられる力は、本来の粘性減衰に付加されるものである。これにより、計測板３の減衰を大幅に増加させることが可能となり、荷重検出手段としての各荷重センサ４１〜４６による検出値（演算処理装置６に含まれる加算器７の出力信号）からは、図８に示すように、車両Ｃの振動成分と、計測板３の固有振動成分とが極めて効果的に除去されることになる。従って、この車重計測装置１Ａにおいても、演算処理装置６において、加算器７の出力信号を低域通過フィルタ８によって処理することにより、走行する車両Ｃの重量を極めて高精度に求めることが可能となる。
【００３２】
〔第３実施形態〕
以下、図９〜１４を参照しながら、本発明による車重計測装置及び車重計測方法の第３実施形態について説明する。なお、上述した第１実施形態に係る車重計測装置１等と同一の要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３３】
図９に示す車重計測装置１Ｂは、上述した車重計測装置１，１Ａと同様に、路面Ｒを掘り下げて形成したピットＰ内に配置されている複数（６体）の荷重センサ（力センサ）４１，４２，４３，４４，４５，４６と、各荷重センサ４１〜４６によって支持された計測板３とを備える。一方、この車重計測装置１Ｂには、動吸収器１０や動電加振器２０等は備えられてはおらず、その代わりに、電圧増幅器５を介して接続された各荷重センサ４１〜４６の検出値をソフトウェア処理する演算処理装置３０が備えられている。
【００３４】
演算処理装置３０は、図１０に示すように、各荷重センサ４１〜４６の検出値を合算する加算器３１を有し、この加算器３１は、Ａ／Ｄ変換器３２を介してＣＰＵ３３に接続されている。これにより、加算器３１から出力される電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器３２によってデジタル信号に変換され、ＣＰＵ３３に与えられる。同図に示すように、ＣＰＵ３３には、車両Ｃの重量を算出するための演算プログラムが記憶されているＲＯＭ３４と、演算処理の際に各種データを記憶するＲＡＭ３５が接続されている。また、演算処理装置３０のＣＰＵ３３には、表示装置（ＣＲＴ）３６が接続されており、ＣＰＵ３３による演算結果は、この表示装置３６に表示される。
【００３５】
ここで、演算処理装置３０における車両Ｃの重量（以下、真値ｕ₀とする）を算出する手法について説明する。この車重計測装置１Ｂでは、車両Ｃが計測板（計測部）３に載った際に、計測板３に作用する荷重には、ステップ入力成分とインパルス入力成分とが重畳しているものと仮定されている。すなわち、図１１に示すように、計測板３に対しては、車両Ｃが乗り上げることによって車両Ｃの重量がステップ荷重として作用し、また、車両Ｃが乗り上げることに起因して、計測板３は、インパルス加振されて振動するものと仮定する。
【００３６】
このような仮定のもとでは、車両Ｃが乗り上げた状態の車重計測装置１Ｂ（計測板３）における伝達関数Ｌ（ｓ）は、次のように表すことが可能である。
【数５】

但し、ｘ：振動変位、ｙ（ｔ）：荷重、ｕ（ｔ）：ステップ入力成分とインパルス入力成分の和、である。そして、（５）式を、時間積分すると共に、初期条件をｘ（０）＝０とすれば、（５）式は、次のように表すことができる。
【数６】

但し、Ｂ＝ｃ［Ａ］^-1 ｂ，η＝ｃｅ^-T0 である。
【００３７】
この（６）式において、求めるべき数値は、右辺第１項のｕ₀であるが、この（６）式における右辺第２項を除去するには、車重計測装置１Ｂ（荷重センサ４１〜４６）の実測データに、Cayley-Hamiltonの理論を適用すればよい。ここでは、デジタル信号処理を前提として、初期時刻をｔ₀としてサンプル時間間隔△ｔで計測されたN個のデータを考え、
ｙ（ｔ₀＋ｉ△ｔ）＝ｙ_i（０≦ｉ≦Ｎ−１）とし、
Φ（ｔ₀＋ｉ△ｔ）＝Φ_i（０≦ｉ≦Ｎ−１）とすると、
【数７】

【数８】

と表すことができる。
【００３８】
そして、伝達関数Ｌ（ｓ）の特性方程式の係数ベクトル｛Θ｝＝｛α₀，α₁，…，α_N-1，…，１｝を導入すると、（６）式は、
【数９】

と表すことができる。但し、｛１｝＝［１，１，…１］^Tである。
【００３９】
この際、Cayley-Hamiltonの理論より、
【数１０】

という条件が求められる。従って、車両Ｃの重量の真値であるｕ₀は、
【数１１】

と表すことができる。
【００４０】
（１１）式から、車両Ｃの重量の真値であるｕ₀を推定する上で、ｙ_iは荷重センサ４１〜４６によって計測される値である。また、 B は計測板上に既知の重量 u _known の荷重が静的に搭載されたときの出力 y _known を測定することにより以下の（１８）式で求まる。
【数１８】

一方、α_iは、未知変数である。このため、ｙ_iの差分を△ｙ_i＝ｙ_i+1−ｙ_iとすれば、（６）式は、以下の（１２）式のように書き換えることができる。
【数１２】

そして、連続した（ M+N+3 ）個のサンプルデータを採取し、 [ ε ]= ｛ 0 ｝とすると N 元一次連立方程式となり（１２）式をα _i を未知数として容易に解くことが出来る。しかし、この場合、統計的自由度は 2 で、計測データに含まれる各種誤差の影響を直接受けることなり統計的推定誤差は 100% となる。そこで、最小二乗法（例えば、 Levenberg Marquardt 法）を適用することができる。すなわち、連続した（ M+N+3 ）個以上のサンプルデータを採取し、（１１）式を冗長系とすることにより、次の（１３）式における｛ε｝を最小にするα _i を求めれば車両Ｃの重量の真値であるｕ ₀ を算出することができる。
【数１３】

【００４１】
次に、図１２を参照しながら、演算処理装置３０における真値ｕ₀の算出処理について説明する。ここでは、演算処理装置３０が、初期時刻をｔ₀としてサンプル時間間隔△ｔで計測されたＮ個のデータをＫ等分し（但し、Ｋ＜Ｎ）、Ｋ個のデータに基づく重量値ｕを求めた上で、これらＫ個の重量値ｕを時間平均して得られた値を車両Ｃの真の重量ｕ₀とする手順について説明する。
【００４２】
この場合、演算処理装置３０のＣＰＵ３３は、各荷重センサ４１〜４６によって取り込まれ、Ａ／Ｄ変換器３２によってデジタル信号化されたｙ_i（ｉ＝ｊ〜ｊ−１＋Ｎ／Ｋ、但し、０≦ｊ≦Ｎ−Ｎ／Ｋである）のデータを読み込み（Ｓ１０）、読み込んだＮ／Ｋ個のデータに基づいて、差分△ｙ_i＝ｙ_i+1−ｙ_iを算出する（Ｓ１２）。そして、ＣＰＵ３３は、ＲＯＭ３４に記憶されているルーチンにより、得られた差分△ｙ_iを用いて[△y_i][Θ]=εを最小にする[Θ]を最小二乗法によって算出する（Ｓ１４）。
【００４３】
[Θ]が得られると、求められた[Θ]に基づいて、読み込まれたＮ／Ｋ個のデータに基づく重量値ｕが算出される（Ｓ１６）。そして、Ｓ１０〜Ｓ１６までの処理は、Ｓ１８において、Ｎ個すべてのデータ処理が終了したと判断されるまで継続される。そして、Ｓ１８にて、Ｎ個すべてのデータ処理が終了したと判断されると、Ｋ個の重量値ｕの時間平均が算出される（Ｓ２０）、算出された値は、真の重量ｕ₀として表示装置（ＣＲＴ）３６に表示され（Ｓ２４）、これにより演算処理が終了する。
【００４４】
この演算処理装置３０による重量値ｕの算出結果と、各荷重センサ４１〜４６の検出結果（加算器３１の出力）との比較を図１３に示す。同図に示す結果からわかるように、各荷重センサ４１〜４６による検出値を演算処理装置３０によって演算処理すれば、各荷重センサ４１〜４６による検出値から、車両Ｃの振動成分と、計測板３の固有振動成分とを極めて効果的に除去することができることがわかる。また、演算処理装置３０による重量値ｕの算出結果と、重量値ｕの時間平均を取った値との比較を図１４に示すと、同図に示す結果からわかるように、Ｋ個の重量値ｕの時間平均をとることにより得られる値は、車両Ｃの実際の重量（この場合、２０００ｋｇ）に極めて近い値である。従って、この車重計測装置１Ｂによれば、走行する車両Ｃの重量を極めて高精度に計測することが可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明による車重計測装置及び車重計測装置では、走行する車両の重量を極めて高精度に計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車重計測装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す車重計測装置の計測ブロック図である。
【図３】図３（ａ）は、計測板に荷重が加えられた状態を示す模式図であり、図３（ｂ）は、荷重が加えられた計測板の振動数と振動振幅との関係を示す図表である。
【図４】図４（ａ）は、動吸収器を示す模式図であり、図４（ｂ）は、動吸収器における振動数と振動振幅との関係を示す図表である。
【図５】図５（ａ）は、動吸収器を取り付けた計測板を示す模式図であり、図５（ｂ）は、動吸収器が取り付けられている計測板に荷重が加えられた際の振動数と振動振幅との関係を示す図表である。
【図６】本発明による車重計測装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図７】図６の車重計測装置に備えられた動電加振器を示す模式図である。
【図８】図６の車重計測装置による計測結果と従来の車重計測装置による計測結果とを比較する図表である。
【図９】本発明による車重計測装置の第３実施形態を示す概略構成図である。
【図１０】図９に示す車重計測装置の計測ブロック図である。
【図１１】図９の車重計測装置に備えられた演算処理装置における車両重量の演算手法を説明するための概念図である。
【図１２】図９の車重計測装置に備えられた演算処理装置における車両重量の算出手順を説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１０に示す演算処理装置による算出結果と、荷重センサの検出値とを比較する図表である。
【図１４】図１０に示す演算処理装置による演算処理結果を示す図表である。
【図１５】従来の車重計測装置による車両重量の計測結果を示す図表である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ…車重計測装置、３…計測板（計測部）、６，３０…演算処理装置、７，３１…加算器、８…低域通過フィルタ、１０…動吸収器（粘性減衰付加手段）、１１…防振ゴム、１２…金属ブロック、１４…加速度センサ、１５…電流発生部、１６…電圧増幅器、１７…積分器、１８…極性反転回路、１９…電流増幅器、２０…動電加振器（粘性減衰付加手段）、２１…磁束発生部、２２…コイル部、３２…Ａ／Ｄ変換器、３６…表示装置、４１，４２，４３，４４，４５，４６…荷重センサ、Ｃ…車両、Ｐ…ピット、Ｒ…路面。

Claims

計測部上を走行する車両の重量を計測可能な車重計測装置において、
前記計測部に作用する荷重を検出する荷重検出手段と、
前記荷重には、ステップ入力成分とインパルス入力成分とが重畳しているという仮定のもとに、前記荷重検出手段の検出値に基づいて、前記車重計測装置と前記車両を組み合わせた数学モデル［数５］に Cayley-Hamilton の理論を適用することにより、前記ステップ入力成分に対する応答と、前記インパルス入力成分に対する応答から静的な応答成分のみを［数１１］に示されるように分離し、事前に既知の静的荷重を載荷することにより求めたＢと最小二乗法により求めた［数５］の周波数領域表現である伝達関数Ｌ（ｓ）の特性方程式の係数ベクトル｛Θ｝を用いて［数１１］において、前記ステップ入力成分に対する応答ｕ ₀ のみを算出する演算処理部とを備える
ことを特徴とする車重計測装置。

但し、ｘ：振動変位、ｙ(t)：荷重、
ｕ(t)：インパルス入力成分とステップ入力成分の和、である。
計測部上を走行する車両の重量を計測する車重計測方法において、
前記計測部に作用する荷重には、ステップ入力成分とインパルス入力成分とが重畳しているという仮定のもとに、前記計測部に作用する荷重の検出値に基づいて、前記車両の重量を計測する車重計測装置と前記車両を組み合わせた数学モデル［数５］に Cayley-Hamilton の理論を適用することにより、前記ステップ入力成分に対する応答と、前記インパルス入力成分に対する応答から静的な応答成分のみを［数１１］に示されるように分離し、事前に既知の静的荷重を載荷することにより求めたＢと最小二乗法により求めた［数５］の周波数領域表現である伝達関数Ｌ（ｓ）の特性方程式の係数ベクトル｛Θ｝を用いて［数１１］において、前記ステップ入力成分に対する応答ｕ ₀ のみを算出する
ことを特徴とする車重計測方法。

但し、ｘ：振動変位、ｙ(t)：荷重、
ｕ(t)：インパルス入力成分とステップ入力成分の和、である。