KR100815203B1 - 차량 계중기 및 그 설치 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 계중기 및 그 설치 방법에 관한 것으로, 본 발명의 차량계중기는, 상기 도로의 폭을 양분하여 그 좌측과 우측 영역의 폭 너비에 대응되도록 각기 설치되는 검출판 및 상기 각 검출판 상부와 하부의 대칭되는 위치에 설치되는 다수의 스트레인 게이지를 포함한다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 차량 계중기는 상기 검출판 각각에 설치되며 주위 온도 변화에 따라 그 저항값이 변화하는 온도 게이지를 더 포함하며, 상기 스트레인 게이지와 온도 게이지가 휘스톤 브리지를 형성하여 각 검출판에서 차량의 일측 바퀴에 실리는 하중을 측정하도록 구성될 수 있다.

차량 계중기, 스트레인 게이지, 시험용 게이지, 휘스톤 브리지, 온도 게이지, 사귀편차

Description

차량 계중기 및 그 설치 방법{Weight scale for the cargo vehicle and installation method thereof }

도 1은 종래 차량 계중기에 차량이 부정 진입하는 예를 나타낸 평면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차랑 계중기에 차량이 진입하는 예를 나타낸 평면도이다.

도 3은 도 2의 차량 계중기에 적용되는 검출 플레이트를 나타낸 개략도이다.

도 4는 도 2의 차량 계중기에 적용되는 휘스톤 브리지 구성을 나타낸 회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 도로 52, 54 : 검출판

56 : 스트레인 게이지 58 : 온도 게이지

60 : 케이블

본 발명은 차량의 중량을 검출하기 위한 검출 플레이트에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차량의 부정 진입에 따른 과적 단속 회피를 방지하며, 온도 변화값에 따른 보정을 통해 보다 정확한 계중을 실시할 수 있도록 하는 차량 계중기용 검출 플레이트에 관한 것이다.

일반적으로, 도로 상에 과적 화물차량이 진입하는 것을 방지하기 위해 톨게이트 등에는 차량의 하중을 측정하는 계중기가 설치된다.

이러한 계중기는 통상 저속으로 진행되는 차량의 좌우측 바퀴에 실리는 하중을 휨형(Bending Plate Type) 검출판을 통해 검출하며, 계중기에 연결된 분석 장치(Analyzer)에서 해당 차량의 하중을 측정한다.

이때, 해당 차량이 과적 차량으로 판정되면 차량의 진입을 차단하거나, 영상처리 장치 등에서 차량의 번호판을 촬영하여 고발하는 등의 과적 단속 조치를 취하게 된다.

도 1은 종래 차량 계중기에 차량이 부정 진입하는 예를 나타낸 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 계중기의 좌우 검출판(12, 14)은 각각 1.25m의 폭을 가지며, 이 좌우 검출판(12, 14)은 3.2m 폭의 도로 양측에 배치된다. 각 검출판에는 다수의 스트레인 게이지(도시되지 않음)가 일정한 간격으로 이격되어 장착된다.

이와 같은 종래 계중기에서는, 좌우 검출판(12, 14) 사이, 즉, 도로의 폭방향 중앙으로 70㎝의 이격이 발생된다. 통상 5 ton 화물차량의 뒷축 윤거가 1666~1766㎜이므로, 도 1에서와 같이 화물차량이 좌측 또는 우측으로 붙어서 진입할 경우, 일측의 바퀴는 검출판(12, 14)으로부터 부분적으로 벗어나게 되며, 이로 인해 차량이 정상적으로 계중되지 못하는 문제점이 발생된다.

즉, 종래와 같이 좌우 검출판 간의 이격이 발생되고, 각 검출판에서 스트레인 게이지가 일정한 간격으로 배치되는 경우, 5 ton 화물차량 등의 부정 진입에 의한 과적 단속 회피가 발생될 수 있기 때문에, 이러한 문제점을 극복하기 위한 새로운 구성의 차량 계중기의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 계중기의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 좌우 검출판 간 이격을 없애 화물차량의 부정 진입에 의한 과적 단속 회피를 방지할 수 있도록 하는 새로운 구조의 차량 계중기 및 그 설치 방법을 제공함에 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은, 각 검출판 상의 복수 개소에 시험 하중을 가하고 측정된 하중값들이 상호 근사치에 도달하도록 스트레인 게이지 간 간격을 조정함으로써, 검출판의 길이가 늘어나더라도 사귀편차가 발생되지 아니할 수 있도록 하는 구 성을 제공한다.

또한, 본 발명은 차량 계중기에 있어 주변 온도변화에 대응되도록 보정저항을 보상함으로써, 휘스톤 브리지의 평형을 유지시켜 온도차에 의해 무게의 정밀도가 감소하는 현상을 방지함에 다른 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 계중기는, 도로 상에 설치되어 차량의 하중을 측정하기 위한 차량 계중기에 있어서, 상기 도로의 폭을 양분하여 그 좌측과 우측 영역의 폭 너비에 대응되도록 각기 설치되는 검출판; 및 상기 각 검출판 상부와 하부의 대칭되는 위치에 설치되는 다수의 스트레인 게이지를 포함한다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 차량 계중기는 상기 검출판 각각에 설치되며 주위 온도 변화에 따라 그 저항값이 변화하는 온도 게이지를 포함할 수 있는데, 이 경우 상기 스트레인 게이지와 온도 게이지가 휘스톤 브리지를 형성하여 각 검출판에서 차량의 일측 바퀴에 실리는 하중을 측정하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 다수의 스트레인 게이지는 검출판의 수평방향 복수 개소에 시 험 하중을 가하여 얻어지는 출력값들이 근사치에 오도록 이격 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량 계중기 설치방법은, 도로 상에 차량 계중기를 설치하는 차량 계중기 설치방법에 있어서, (a) 도로의 폭을 양분하여 그 좌측과 우측에 각기 검출판을 배치하는 단계; (b) 상기 각 검출판의 중앙부를 기준으로 상하부 대칭으로 다수의 스트레인 게이지를 소정 간격 이격 설치하는 단계; (c) 상기 스트레인 게이지의 측방으로 스트레인 게이지간 간격과 동일하게 다수의 시험용 게이지를 설치하는 단계; (d) 상기 각 검출판의 중앙부에 시험 하중을 가하고 상기 스트레인 게이지들에 의해 검출되는 하중을 측정하는 단계; (e) 상기 각 검출판의 중앙부 양 측방의 복수 개소에 단계(d)와 동일한 시험 하중을 가하고 단계(d)에서 측정된 하중의 근사치에 오도록 시험용 게이지의 위치를 조정하는 단계 및 (f) 상기 단계(e)에 의해 시험용 게이지들의 위치가 선택되면, 시험용 게이지들을 제거하고 해당 위치에 스트레인 게이지를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 차량 계중기 설치방법은 상기 각 검출판의 일측에 온도 보상용 온도 게이지를 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 차량 계중기는 고속도로 또는 국도 등의 톨게이트와 같은 과적 단속 개소에 설치되는 것으로, 이하의 설명에서는 차량 계중기의 구성 중 휨형 검출판 및 이에 장착되는 게이지들의 구성 등에 대해 구체적인 실시예를 통해 설명하도록 한다.

따라서, 게이지들에 의해 검출된 차량의 하중을 분석하는 분석 장치 및 차량의 식별정보를 촬영하는 영상처리 수단 등에 대한 설명은 통상의 그것과 동일하므로 자세한 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차랑 계중기에 차량이 진입하는 예를 나타낸 평면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량 계중기는 도로(50)의 폭을 양분한 후 그 좌측과 우측에 각기 검출판(52, 54)이 설치되는 구성을 갖는다.

여기서, 도로(50)라 함은 톨게이트 또는 과적 단속 개소에 설치된 도로를 지칭하며, 이는 통상 3.2m의 폭을 갖는다. 이때, 도로(50)의 폭이 도 2에 도시된 실시예와 다른 규격으로 규정될 수도 있음은 당연하다.

이상의 구성과 같이, 도로(50)의 폭을 양분하고 양분된 좌측과 우측의 폭에 대응되도록 검출판(52, 54)을 설치함으로써, 차량이 도로(50)의 좌측 또는 우측으로 붙어서 진입하더라도, 차량의 양 바퀴는 온전히 검출판(52, 54)에 접촉 가능하게 된다. 따라서, 차량의 부정 진입에 의한 과적 단속 회피를 방지할 수 있다.

여기서, 각 검출판(52, 54)의 폭은 1.6m일 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

그런데, 도 2에 도시된 실시예의 구성과 같이, 검출판(52, 54)의 길이를 종래에 비해 늘리면서, 검출판(52, 54) 상에 종래와 같이 일정한 간격으로 스트레인 게이지를 설치할 경우, 하중이 가해지는 위치에 따라 검출판의 휨이 응력에 비례하지 않음으로 인한 편하중에 의해 사귀편차가 발생될 수 있다.

그러므로, 본 발명에서는 편하중에 의한 사귀편차를 해소하기 위해, 각 검출판(52, 54)의 복수 개소에 시험 하중을 가하고, 이에 따라 후술하는 바와 같이 스트레인 게이지 간 간격을 조정하도록 하였다.

상기 스트레인 게이지 간 간격 조정과 관련해서는 이하의 도 3 및 도 4를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 도 2의 차량 계중기에 적용되는 검출 플레이트를 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 2의 차량 계중기에 적용되는 휘스톤 브리지 구성을 나타낸 회로도이다.

먼저 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명에 적용되는 좌측 검출판(52)의 구성을 개략적으로 보인 도면인데, 본 실시예에서 검출판(52)의 상하부에는 상호 대칭되도록 7개의 스트레인 게이지(56)가 설치됨을 알 수 있다.

이때, 도 3에서 A 위치를 기준으로 ③, ④, ⑤의 스트레인 게이지(56)를 228mm 간격으로 설치한다. ③, ④, ⑤의 스트레인 게이지(56)는 검출판(52)의 상하부에 대칭되도록 설치되며, 기준 게이지가 된다.

이후, 도시된 바와 같이 기준 게이지의 양측방으로 ①, ②, ⑥, ⑦의 시험용 게이지를 기준 게이지와 동일한 간격으로 설치한다.

다음으로 A 위치에 일정한 시험 하중을 인가하고, 이때 검출판(52)의 출력을 측정한다. 검출판(52)의 출력은 도 4에 도시된 바와 같은 휘스톤 브리지에 의해 측정되며, 다음의 식으로 얻어진다.

e = 1/4(ΔR1/R1 + ΔR3/R3)E

여기서, E는 도 4의 회로도에서 EX+ 및 EX- 단자로 입력되는 입력 전압이고, R1과 R3는 각각 상부 및 하부 스트레인 게이지들의 기본 저항값이며, ΔR1과 ΔR3는 스트레인 게이지들의 저항변화값이고, e는 출력 전압이다.

이때, 휘스톤 브리지 상의 보정저항 Rs는 무시할 수 있을 정도로 작으며, 스 트레인 게이지(56)의 저항 변화와 변형률 사이의 관계는 선형적으로 나타나므로, 위 수식에 근거하여 검출판(52)의 출력을 구할 수 있다.

이어서, B, C, b, c 등 A 위치의 양측방으로 복수 개소에서 위와 같은 수식을 통해 검출판(52)의 출력을 구하며, 각 개소에서의 출력이 A 위치에서의 출력과 근사치에 오도록 시험용 게이지 ①, ②, ⑥, ⑦의 위치를 조정한다.

시험용 게이지의 위치 선정이 끝나면, 시험용 게이지들을 제거하고 해당 위치에 실제 사용될 스트레인 게이지(56)들을 설치한다.

본 발명에 따른 차량 계중기의 설치 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 온도 보상용 온도 게이지(58)를 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.

온도 게이지(58)는 검출판(52)과 같은 재질의 시편에 부착된 상태에서, 검출판(52)의 일측에 설치된다. 이 온도 게이지(58)는 주위 온도차에 따라 보정저항 Rs를 변경시킴으로써, 온도차에 비례하여 휘스톤 브리지의 평형을 유지시켜주며, 온도차에 의한 검출판(52) 출력의 제로점(Rh) 변화 및 직선성의 변화로 선형성을 보장하여 무게의 정밀도를 높이도록 한다.

한편, 도면 중 미설명 부호 60은 각 스트레인 게이지(56) 및 온도 게이지(58)의 출력을 분석장치(도시되지 않음)로 전달하기 위한 케이블을 나타낸다.

지금까지 설명된 본 발명의 실시예에 있어, 게이지들에 의해 검출된 차량의 하중을 분석하는 분석 장치나, 또는 차량의 식별정보를 촬영하는 영상처리 수단 등이, 통상의 차량용 계중기에 구비되는 하중 분석 장치 및 영상처리 수단 등과 실질 적으로 동일하기 때문에 구체적으로 설명하지 않았음은 전술한 바 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 있어서는 3.2m의 폭을 갖는 도로에 대해서만 언급하였으나 본 발명이 당연히 이에 한정되지 아니함 또한 전술한 바와 같다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 계중기 및 그 설치방법은 좌우 검출판간 이격을 없애고, 좌우 검출판의 길이 연장에 의해 발생될 수 있는 편하중에 따른 사귀편차를 검출판 상의 스트레인 게이지 설치단계에서 해소함으로써, 차량의 부정 진입에 의한 과적 단속 회피를 방지할 수 있으며, 주위 온도 변화에 따라 보정저항을 변경시켜 휘스톤 브리지의 평형을 유지함으로써, 무게 측정의 정밀도를 높이는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 도로 상에 설치되어 차량의 하중을 측정하기 위한 차량 계중기에 있어서,

   상기 도로의 폭을 양분하여 그 좌측과 우측 영역의 폭 너비에 대응되도록 각기 설치되는 검출판;

   상기 각 검출판 상부와 하부의 대칭되는 위치에 설치되는 다수의 스트레인 게이지; 및

   상기 검출판 각각에 설치되며 주위 온도 변화에 따라 그 저항값이 변화하는 온도 게이지를 포함하며,

   상기 스트레인 게이지와 온도 게이지가 휘스톤 브리지를 형성하여 각 검출판에서 차량의 일측 바퀴에 실리는 하중을 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 계중기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 스트레인 게이지는 검출판의 수평방향 복수 개소에 시험 하중을 가하여 얻어지는 출력값들이 근사치에 오도록 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 계중기.
4. 도로 상에 차량 계중기를 설치하는 차량 계중기 설치방법에 있어서,

   (a) 도로의 폭을 양분하여 그 좌측과 우측에 각기 검출판을 배치하는 단계;

   (b) 상기 각 검출판의 중앙부를 기준으로 상하부 대칭으로 다수의 스트레인 게이지를 소정 간격 이격 설치하는 단계;

   (c) 상기 스트레인 게이지의 측방으로 스트레인 게이지간 간격과 동일하게 다수의 시험용 게이지를 설치하는 단계;

   (d) 상기 각 검출판의 중앙부에 시험 하중을 가하고 상기 스트레인 게이지들에 의해 검출되는 하중을 측정하는 단계;

   (e) 상기 각 검출판의 중앙부 양 측방의 복수 개소에 단계(d)와 동일한 시험 하중을 가하고 단계(d)에서 측정된 하중의 근사치에 오도록 시험용 게이지의 위치를 조정하는 단계; 및

   (f) 상기 단계(e)에 의해 시험용 게이지들의 위치가 선택되면, 시험용 게이지들을 제거하고 해당 위치에 스트레인 게이지를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 계중기 설치방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 각 검출판의 일측에 온도 보상용 온도 게이지를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 계중기 설치방법.

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