劉 何

（西安思源學(xué)院，陜西西安710038）

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步以及我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)購(gòu)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為人們購(gòu)物的主要形式之一，物流行業(yè)也隨之逐步發(fā)展起來[1]。近年來酒類產(chǎn)品航空運(yùn)輸需求不斷擴(kuò)大，酒類商品運(yùn)輸問題逐漸暴露出來。一方面酒類商品屬于普通商品，因此為了提高酒類商品物流運(yùn)輸?shù)陌踩裕枰梃b一般物流運(yùn)輸?shù)慕?jīng)驗(yàn)；另一方面，與傳統(tǒng)商品相比，酒類商品具有一定的特殊性，這種特殊性主要體現(xiàn)在一般白酒、紅酒等大多使用玻璃容器灌裝，一旦物流運(yùn)輸車輛超載，就會(huì)使玻璃容器損壞的可能性增加，導(dǎo)致該商品因而失去價(jià)值。不僅如此，一旦將過多的酒類商品堆放到一起，會(huì)導(dǎo)致貨物積壓，進(jìn)而造成酒類商品容器損壞，增加了物流運(yùn)輸?shù)奈ｋU(xiǎn)性以及降低了物流運(yùn)輸價(jià)值，因此對(duì)酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載進(jìn)行檢測(cè)勢(shì)在必行。公路運(yùn)輸是物流貨運(yùn)的重要運(yùn)輸方式，酒類商品物流運(yùn)輸車輛一旦超載，會(huì)對(duì)公路造成破壞，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)交通事故。所以對(duì)酒類商品物流運(yùn)輸車輛載重進(jìn)行檢測(cè)，以此判斷運(yùn)輸車輛是否超載，能夠延長(zhǎng)公路使用壽命，降低交通事故發(fā)生的概率，能夠有效提高酒類商品運(yùn)輸?shù)陌踩訹2]。針對(duì)上述所提問題，研究出一種酒類商品物流運(yùn)輸車輛載重的檢測(cè)方法迫在眉睫。

許多專家學(xué)者都對(duì)酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)進(jìn)行了研究，并取得了一定的研究成就。彭其淵等[3]提出了一種基于胎壓識(shí)別的酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)方法。首先根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)方法以及經(jīng)典力學(xué)等，分析了酒類商品物流運(yùn)輸車輛輪胎胎壓與載重之間的關(guān)系，根據(jù)分析結(jié)果構(gòu)建了用于描述二者之間關(guān)系的數(shù)學(xué)函數(shù)模型，以此實(shí)現(xiàn)了酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)，但是該方法存在檢測(cè)準(zhǔn)確率低的問題。卓成娣等[4]提出了一種基于預(yù)測(cè)分析的酒類商品物流運(yùn)輸超載自檢測(cè)方法。分析高速路段的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)承重?cái)?shù)據(jù)，獲取車輛荷載的相關(guān)特征。利用加權(quán)的三峰正態(tài)分布函數(shù)擬合以及構(gòu)建運(yùn)輸車輛荷載總體的概率密度分布模型，通過該模型實(shí)現(xiàn)物流配送運(yùn)輸車輛載重動(dòng)態(tài)檢測(cè)。由于該方法需要采集不同類型車輛的承重?cái)?shù)據(jù)以及車輛荷載的相關(guān)特征，因此該方法存在檢測(cè)耗時(shí)過長(zhǎng)的問題，實(shí)際應(yīng)用效果并不理想。

針對(duì)現(xiàn)有酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)方法存在檢測(cè)準(zhǔn)確率低、耗時(shí)長(zhǎng)等問題，提出一種基于傳感器的酒類商品物流運(yùn)輸車輛載重檢測(cè)方法。

1 酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)方法分析

1.1 車輛載重測(cè)量

將傳感器作為檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)敏感部件，測(cè)量行駛車輛的重量，以下給出具體的研究過程：

將簡(jiǎn)支梁作為橋梁模型[5-6]，車輛通過橋面時(shí)，將間距設(shè)定為L(zhǎng)s，速度設(shè)定為c，則車輛經(jīng)過橋面時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程為：

（1）式中，υ(x,t)代表橋上x點(diǎn)在t時(shí)刻的橋梁速度；ρ代表單位橋梁密度；C代表粘性衰減系數(shù)；E代表橋梁材料的彈性模量系數(shù)；I代表橋梁橫截面的慣性矩；L代表橋梁的長(zhǎng)度；fF(t)、fR(t)代表車輛在通過橋梁前后的橋面產(chǎn)生的壓力；c代表車輛通過橋梁時(shí)的速度；δ(t)代表沖擊函數(shù)[7]。

基于模型假設(shè)，將車輛動(dòng)態(tài)速度表示為：

（2）式中，i代表模態(tài)數(shù)；Φi(x)代表第i個(gè)模態(tài)形狀函數(shù)；qi(t)代表第i模態(tài)的幅值函數(shù)[8]，將公式（2）帶入公式（1）中，則有：

將公式（3）的兩邊分別乘以模態(tài)形狀函數(shù)sin{jπx/L}，在區(qū)間[0,L]上對(duì)x進(jìn)行積分，即：

（4）式中，ωn代表第n模態(tài)的頻率；ζn代表第n模態(tài)的衰減比率；mn代表第n模態(tài)的模態(tài)質(zhì)量。基于橋梁架設(shè)，通過下式計(jì)算橋梁模型參數(shù)[9]：

在時(shí)域內(nèi)，利用參數(shù)變異法求解公式（4），則有：

其中：

橋梁在x點(diǎn)處t時(shí)刻的加速度[10-11]為：

以下給出離散結(jié)果：

其中：

上述公式描述的是車輛前后輪都在橋面上的情況[12]，將公式（12）、公式（13）合并簡(jiǎn)化為：

假設(shè)不同位置的加速傳感器同時(shí)進(jìn)行信號(hào)測(cè)量，能夠利用公式（15）計(jì)算全部信號(hào)，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行歸一化處理[13]，完成酒類商品物流運(yùn)輸車輛載重測(cè)量：

（15）式中，An代表第n個(gè)傳感器的系數(shù)矩陣；νn代表第n個(gè)傳感器的加速度測(cè)量信號(hào)。

1.2 基于最大載重量數(shù)據(jù)庫的酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)方法

先要構(gòu)建與車輛所對(duì)應(yīng)的車輛最大載重量數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序?qū)④囆退鶎?duì)應(yīng)的載重量在數(shù)據(jù)庫中調(diào)取出來，與所測(cè)量的車重進(jìn)行比較，以此判斷車輛是否超載[14]。

在物流配送車輛經(jīng)過檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，車輛的兩個(gè)前輪首先壓在橋面上，使一部分橋面受到縱向壓力的影響。如果在中心波長(zhǎng)λb處漂移，通過光譜分析儀獲取波長(zhǎng)的漂移信息△λb，將獲取的信息發(fā)送至系統(tǒng)服務(wù)器[14]，通過以下公式計(jì)算不同波長(zhǎng)發(fā)生漂移時(shí)橋面所對(duì)應(yīng)的外界壓力：

（16）式中，S代表在外界壓力下橋面的有效作用面積；K＝-（1-pe）/（ES）代表比例系數(shù)。

在車輛的后輪經(jīng)過橋梁時(shí)[15-16]，根據(jù)公式（16）計(jì)算當(dāng)時(shí)的外界壓力：

在車輛經(jīng)過橋梁時(shí)，橋梁外界施加的壓力根據(jù)有機(jī)聚合材料的傳動(dòng)導(dǎo)致FBG的長(zhǎng)度以及曲率發(fā)生變化，橋梁會(huì)受到縱向應(yīng)力的作用，中心波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)中心波長(zhǎng)的移動(dòng)[17-18]，檢測(cè)橋梁所受到的壓力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：

在檢測(cè)到車輛的重量后，與機(jī)器管理相結(jié)合，通過車型以及檢測(cè)系統(tǒng)輸出的運(yùn)輸車輛重量，判斷車輛是否超載，還要與最大載重量數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比來判斷車輛是否超載，實(shí)現(xiàn)酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)方法分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 仿真實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證所提基于最大載重量數(shù)據(jù)庫的酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)方法綜合有效性，需要進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境為：Win7系統(tǒng)下的Visual Studio2008平臺(tái)，英特爾Xeon處理器，4 GB內(nèi)存，英偉達(dá)QuadroFX1800顯卡。

分別采用所提方法與文獻(xiàn)[3]基于動(dòng)態(tài)承重的酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)方法以及文獻(xiàn)[4]基于預(yù)測(cè)分析的酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比3種不同檢測(cè)方法的檢測(cè)準(zhǔn)確率，對(duì)比結(jié)果如圖1所示。

圖1 3種方法的檢測(cè)準(zhǔn)確率對(duì)比結(jié)果

為了進(jìn)一步比較3種方法的檢測(cè)準(zhǔn)確率，將其進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，結(jié)果如表1所示。

分析圖1和表1可知，所提方法的檢測(cè)準(zhǔn)確率遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)[3]提出的基于動(dòng)態(tài)承重的酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)方法以及文獻(xiàn)[4]提出的基于預(yù)測(cè)分析的酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)方法。且在圖1中，所提方法的準(zhǔn)確率曲線波動(dòng)較為平穩(wěn)，說明所提方法不僅檢測(cè)準(zhǔn)確率高且較穩(wěn)定。其主要原因在于所提方法與運(yùn)輸車輛檢測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)車輛是否超重，并結(jié)合最先進(jìn)的車輛最大載重量數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)調(diào)取不同車輛的最大載重。通過上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，充分驗(yàn)證了所提方法的優(yōu)越性。

表1 不同方法檢測(cè)準(zhǔn)確率對(duì)比結(jié)果

2.2 3種方法的耗時(shí)比較結(jié)果

為了進(jìn)一步說明所提方法的實(shí)用性以及優(yōu)越性，將所提方法與文獻(xiàn)[3]方法以及文獻(xiàn)[4]方法進(jìn)行耗時(shí)對(duì)比測(cè)試，其結(jié)果如圖2所示。

圖2 3種方法的耗時(shí)比較結(jié)果

由圖2可知，隨著樣本數(shù)量的不斷增多，不同方法的檢測(cè)耗時(shí)也隨之變化。在3種方法中所提方法耗時(shí)最短。其主要原因在于所提方法在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上引用了車輛載重測(cè)量方法對(duì)不同類型車輛的重量進(jìn)行測(cè)量，加快車輛重量的檢測(cè)速度，有效縮短系統(tǒng)整體的響應(yīng)時(shí)間，提高檢測(cè)效率。

3 結(jié)束語

酒類商品物流運(yùn)輸對(duì)于車輛載重的要求極高，為了延長(zhǎng)公路使用壽命，降低由酒類商品破損帶來的財(cái)產(chǎn)損失，提出了基于最大載重量數(shù)據(jù)庫的酒類商品物流運(yùn)輸車輛超載自檢測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法檢測(cè)準(zhǔn)確率高、耗時(shí)短。該方法為酒類商品物流運(yùn)輸方案的策劃提供了新思路，能夠有效規(guī)避運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)，提高運(yùn)輸安全，促進(jìn)了酒類商品物流運(yùn)輸?shù)慕】蛋l(fā)展。