麥偉明 周天林 徐遠新

出租汽車計價器整車檢定裝置改造

麥偉明1周天林1徐遠新2

（1.廣東省中山市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東 中山 528403 2.廣州西唐機電科技有限公司，廣東 廣州 510430）

針對已有出租汽車計價器整車檢定裝置計數(shù)部分和制動系統(tǒng)老化，導(dǎo)致計數(shù)不穩(wěn)定、存在安全隱患等問題，進行檢定裝置改造。通過改造主滾輪轉(zhuǎn)數(shù)的計數(shù)功能、電機控制速度裝置、計價器管理系統(tǒng)和增加氣壓剎車功能，實現(xiàn)檢定裝置主滾輪轉(zhuǎn)數(shù)的計數(shù)功能準確可靠，提升檢定人員的操作安全性，提高檢定工作效率。

出租汽車計價器；整車檢定裝置；改造

0　引言

出租汽車計價器是用于測量出租汽車運營過程中行駛里程及低速狀態(tài)時的計時時間，并以測得的運營里程及計時時間為依據(jù)，計算、顯示乘客租車應(yīng)付費用的一種計量器具。通常利用滾輪測距法或行車測距法定期檢定出租汽車計價器計程誤差[1]。韓鳳旭 等[2]將滾輪測距法檢定裝置主動輪端部安裝的光電式傳感器改進為電磁式傳感器，解決了檢定環(huán)境中粉塵對傳感器接收信號的影響。汪健等[3]通過在原有檢定裝置中加裝自動剎車裝置，減少了檢定過程中的安全隱患，提高了檢定效率。此外，國內(nèi)多家單位對出租車計價器檢定裝置進行過系統(tǒng)設(shè)計以及對其執(zhí)行機構(gòu)進行優(yōu)化，都取得較好效果[4-6]。

作者所在單位的滾輪測距法出租汽車計價器整車檢定裝置由于長時間使用，電子計數(shù)部分和制動系統(tǒng)老化，導(dǎo)致計數(shù)功能不穩(wěn)定，且存在一定的安全隱患。為保證檢定裝置主滾輪轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)功能準確可靠，提高工作效率并減少安全隱患，確保出租汽車計價器檢定工作的有效開展，對該檢定裝置進行改造。

1　改造內(nèi)容

出租汽車計價器整車檢定裝置技術(shù)改造主要包括：

1）主滾輪轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)功能，提高轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)功能的準確性和可靠性，保障司機和消費者利益；

2）電機控制速度裝置，使控制電機轉(zhuǎn)速滿足JJG517—2016《出租汽車計價器檢定規(guī)程》中，主滾輪速度為60 km/h和40 km/h的要求；

3）計價器管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集通信接口與計價器管理系統(tǒng)連接，使檢定數(shù)據(jù)自動采集到計價器管理系統(tǒng)，便于對所在地區(qū)出租汽車的計價器進行管理，確保強制檢定計量器具的周檢率；

4）增加氣壓剎車功能，以提高檢定人員的操作安全性。

2　改造方案

2.1　主滾輪轉(zhuǎn)數(shù)的計數(shù)功能改造

主滾輪轉(zhuǎn)數(shù)的計數(shù)部分和電機控制部分采用單獨模塊設(shè)計，避免工作時相互之間的電磁干擾，提高各部分的工作可靠性。主滾輪轉(zhuǎn)數(shù)的計數(shù)部分組成如圖1所示。

圖1　主滾輪轉(zhuǎn)數(shù)的計數(shù)部分組成

2.1.1旋轉(zhuǎn)編碼器

出租汽車計價器整車檢定裝置是檢定出租汽車計價器使用誤差的標準設(shè)備。該裝置將出租汽車在道路上行駛的狀態(tài)模擬成滾輪式結(jié)構(gòu)，主滾輪周長為 l m。由裝置的電動機帶動主滾輪旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)編碼器與主滾輪軸同軸安裝，則旋轉(zhuǎn)編碼器和主滾輪的轉(zhuǎn)速一樣。由微處理板讀取旋轉(zhuǎn)編碼器的編碼信號，得到旋轉(zhuǎn)圈數(shù)及最后一圈的角度，從而計算出租車的行駛距離。旋轉(zhuǎn)編碼器將輸出脈沖信號直接輸入到微處理板，微處理板上單片機的高速計數(shù)器對該脈沖信號進行計數(shù)。旋轉(zhuǎn)編碼器應(yīng)用電路如圖2所示，其中電容16，17，18起到去抖動作用，以防止誤判。

圖2　旋轉(zhuǎn)編碼器應(yīng)用電路

2.1.2微處理板

微處理板采用信號采集處理板，可完成接收主控制系統(tǒng)的參數(shù)（主滾輪旋轉(zhuǎn)速度）、編碼器計數(shù)、計算出租車速度和結(jié)果發(fā)送等功能。

1）編碼器計數(shù)

將旋轉(zhuǎn)編碼器的計數(shù)脈沖信號連接到微處理板上單片機芯片的中斷引腳，在中斷處理程序中計算旋轉(zhuǎn)編碼器給出的脈沖數(shù)。

2）去抖動算法

利用延時和連續(xù)采樣多次的方法去抖動。算法基本思路如下：

//無效信號濾除

If 脈沖到達 then

記錄到達時間

計算與前次脈沖到達間隔

If 間隔小于平均間隔時間的一半以上 then

非正常信號，濾除

Endif

Endif

……

延遲“平均脈沖間隔時間×2/3”，且取樣多個，由濾除算法濾除多余的信號

…..

3）計算主滾輪旋轉(zhuǎn)速度

采用1600線旋轉(zhuǎn)編碼器，即每圈可產(chǎn)生1600個脈沖數(shù)，則主滾輪旋轉(zhuǎn)速度為

=/1600 (1)

式中，為旋轉(zhuǎn)編碼器每秒給出的脈沖數(shù)，個/s。

旋轉(zhuǎn)編碼器與主滾輪同軸，若主滾輪的半徑為（m）則主滾輪線速度（km/h）為

4）結(jié)果發(fā)送

微處理板與主控制系統(tǒng)采用串口通信方式進行通訊。將其計算出的主滾輪線速度發(fā)送至主控制系統(tǒng)，用于電機控制模塊進行PID速度控制的反饋信號，該值的發(fā)送頻率為1 Hz。

2.2　電機控制速度裝置改造

電機控制部分屬于主控制系統(tǒng)，是出租汽車計價器整車檢定裝置的核心。電機控制部分實現(xiàn)控制主滾輪60 km/h和40 km/h的標準速度功能。通過控制電機轉(zhuǎn)速平穩(wěn)輸出，使出租車車輪的線速度達到檢定速度。

電機控制部分組成如圖3所示。

圖3　電機控制部分組成

2.2.1主控板

主控板采用基于單片SM89516AC的控制板。其通過接收微處理板發(fā)送來的主滾輪線速度，以及要達到的計價器標準速度（60 km/h和40 km/h）的差值，利用PID控制原理，輸出控制信號（頻率值）給變頻器，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速控制功能，保證主滾輪線速度達到標準速度。

2.2.2變頻器

采用F800三相變頻器，通過改變頻率方式實現(xiàn)改變?nèi)嚯姍C轉(zhuǎn)速功能。

2.2.3急停裝置

由于原檢定裝置的剎車系統(tǒng)老化，剎車效果不理想，若車輛在滾輪上轉(zhuǎn)動發(fā)生側(cè)滑，對檢定人員可能造成傷害，存在安全隱患。所以，對舊剎車系統(tǒng)重新更換剎車油泵、剎車片等，并在腳踏剎車裝置臂下增加1個推拉汽缸執(zhí)行器，從而達到在控制室或檢定裝置旁控制剎車，確保檢定人員操作安全，如圖4所示。檢定人員通過控制雙氣源開關(guān)來控制推拉氣缸，當發(fā)出剎車指令時，氣缸執(zhí)行拉狀態(tài)，代替了操作人員用腳踏剎車裝置；腳踏剎車裝置推動油泵，油泵將壓縮油送至3個滾輪剎車機構(gòu)，達到控制滾輪剎車目的。

圖4　氣動剎車結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 4手持控制器

考慮到檢定人員在檢測過程中可能在控制室或檢測部位活動，增加手持控制器，既方便檢驗操作控制，又增加安全性。

手持控制器包括開始測試、停止測試、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示等功能。

2.2.5電機控制部分接口設(shè)計

1）與主滾輪轉(zhuǎn)數(shù)的計數(shù)部分接口

主滾輪轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)部分的微處理板將主滾輪線速度值通過串口發(fā)送給電機控制部分的主控板。該值作為電機轉(zhuǎn)速PID控制軟件模塊的反饋信號。

2）與計價器管理系統(tǒng)接口

電機控制部分與計價器管理系統(tǒng)通過串口進行通信。計價器管理系統(tǒng)與電機控制部分發(fā)送以下命令：查詢測試參數(shù)信息。

電機控制部分向計價器管理系統(tǒng)發(fā)送報告測試參數(shù)信息和報告測試結(jié)果信息。

2.3　計價器管理系統(tǒng)

計價器管理系統(tǒng)主要包括檢定數(shù)據(jù)采集、檢定車輛數(shù)據(jù)錄入、檢定數(shù)據(jù)查詢、檢定證書打印和用戶管理等功能。

2.3.1檢定數(shù)據(jù)采集功能

計價器管理系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)包括當前里程、車速、起程、第一續(xù)程、第二續(xù)程等。數(shù)據(jù)采集的頻率為1 Hz。

計程誤差D計算公式為

式中，為計價器顯示的計程值，m；為輪胎修正值，%；J為標準裝置測量的計程值，m。

2.3.2檢定車輛數(shù)據(jù)錄入功能

錄入的被檢車輛數(shù)據(jù)，包括車牌、車型、制造廠家、輪胎型號、輪胎修正系數(shù)、計價器型號、強檢證號、主管部門等。

2.3.3檢定數(shù)據(jù)查詢功能

為方便檢定人員查詢歷史數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)檢索功能。檢索時，可設(shè)置檢索條件。檢索條件包括車牌號、車型、委托單位、計價器型號、檢測時段等。

3　關(guān)鍵改造技術(shù)

3.1　車速測量優(yōu)化技術(shù)

改造前，車輛測速系統(tǒng)老化，導(dǎo)致計數(shù)誤差偏大，從而使車速測量誤差增大。改造后，采用高精度旋轉(zhuǎn)編碼器進行轉(zhuǎn)速計數(shù)，并采用硬件和軟件去防抖動技術(shù)，減小抖動引起的計數(shù)誤差。

3.2　變頻變速技術(shù)

使用F800變頻器，通過頻率改變實現(xiàn)三相電機的變速。該變頻器變速精細，便于對車速的精確控制。

3.3　高精度控速技術(shù)

采用PID控制技術(shù)，實現(xiàn)出租車標定車速的控制。改造中，控制的反饋值來自輪轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)部分計算出的當前主滾輪線速度，目標速度為標準檢定速度。通過控制三相電機的頻率來控制轉(zhuǎn)速，從而達到控制主滾輪達到標準速度目的。

4　結(jié)語

出租汽車計價器整車檢定裝置的計數(shù)功能、電機控制部分通過改造，提高了檢定數(shù)據(jù)的準確性、穩(wěn)定性和可靠性。增加的出租汽車計價器整車檢定裝置氣壓剎車功能，消除了安全隱患，提升了檢定人員的操作安全性；更新的出租汽車計價器整車檢定裝置計價器管理系統(tǒng)，提升其智能化、兼容性和操作的簡易化，顯著提高檢定工作效率。該裝置經(jīng)上級計量機構(gòu)按國家檢定規(guī)程JJG738—2005《出租汽車計價器標準裝置計量檢定規(guī)程》計量檢定合格。

[1]徐平,臧曉偉.出租汽車計價器檢定技術(shù)發(fā)展的回顧與展望[J].上海計量測試,2017,44(2): 45-46.

[2] 韓鳳旭,李維華.出租車計價器檢定裝置主動輪上傳感器的改進[J].工業(yè)計量,2002(1):53.

[3] 汪健,苗春發(fā),李巖,等.出租汽車計價器使用誤差檢定裝置剎車系統(tǒng)的技術(shù)改造[J].中國計量,2008(3):120.

[4] 陶磊,熊俊,徐健等.基于PLC的多路出租汽車計價器本機檢定裝置的設(shè)計[J].計量與測試技術(shù),2015,42(8):35-36.

[5] 趙云麗,柏紅梅.出租車計價器檢定系統(tǒng)的設(shè)計[J].河南科技,2016(13):35-37.

[6] 胡景雁.計價器整車檢定裝置執(zhí)行機構(gòu)的優(yōu)化[D].長春:長春理工大學,2019.

Modification of Taximeter Verification Device for Vehicle

Mai Weiming1Zhou Tianlin1Xu Yuanxin2

(1.Zhongshan Supervision Testing Institute of Qulity & Metrology, Zhongshan 528403, China 2.Guangzhou LabStone Instrument Technology Co., Ltd. Guangzhou 510430, China)

Aiming at the aging of the counting part and brake system of the whole vehicle verification device of the taxi meter, which leads to the instability of counting and the existence of hidden safety problems, the upgrading and transformation of the verification device are carried out. By upgrading the counting function the main roller, reforming the motor control speed device, improving the management system function of the meter and adding the air brake function，the accuracy and reliability of the speed counting function of the main roller of the verification device are realized, and the operation safety of the verification personnel is greatly improved. At the same time, its management system is intelligent, compatible and easy to operate, which greatly improves the efficiency of verification work.

taximeter; verification device for vehicle; modification

麥偉明，男，1961年生，工程師，主要研究方向：長度力學計量檢定校準。E-mail: 13703041146@139.com

周天林，男，1984年生，助理工程師，主要研究方向：力學計量檢定校準。E-mail:79429505@qq.com

徐遠新，男，1970年，副教授，主要研究方向：包裝材料阻隔性測量。E-mail:2521505230@qq.com

TN92

A

1674-2605(2020)04-0012-04

10.3969/j.issn.1674-2605.2020.04.012