黃龍飛，龍 鋒，韋小華

（柳州市計(jì)量技術(shù)測(cè)試研究所，廣西 柳州 545006）

動(dòng)態(tài)汽車衡是高速公路收費(fèi)站的必需設(shè)備，也是國(guó)家強(qiáng)制管理計(jì)量器具，其稱重結(jié)果是治理貨車超限超載的主要依據(jù)，關(guān)乎交通安全與執(zhí)法公正?！皠?dòng)態(tài)汽車衡”也被稱為“動(dòng)態(tài)衡”，是一種用于測(cè)量車身和車輪的自動(dòng)衡[1]，其可以根據(jù)車身的平衡狀態(tài)來(lái)測(cè)量車身的總重和車輪的平衡。其支撐部分由2 個(gè)相連的支架組成。當(dāng)車輛通過(guò)負(fù)荷裝置時(shí)，負(fù)荷裝置會(huì)顯示并打印車身的總重量或軸重。目前，國(guó)內(nèi)的動(dòng)態(tài)汽車衡有2 種使用方法：一種是整車測(cè)量，另一種是通過(guò)負(fù)荷裝置來(lái)測(cè)量。這種動(dòng)態(tài)汽車衡通常被廣泛應(yīng)用于大型公司的物流管理，并且可以準(zhǔn)確地評(píng)估測(cè)量的精度。軸衡的使用范圍極其廣泛，不僅能夠準(zhǔn)確地測(cè)量車輛的重量，還能夠反映車輛的運(yùn)行狀態(tài)。因此，它被廣泛地用于公路計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)以及其他相關(guān)領(lǐng)域，如車輛重量、車型、超載情況的監(jiān)測(cè)。為了提高電子汽車衡的生產(chǎn)效率，并且能夠提供精確的測(cè)試數(shù)據(jù)，建議在生產(chǎn)前就開(kāi)展性能測(cè)試，并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格審核，最終獲得合格的產(chǎn)品。

1 動(dòng)態(tài)公路車輛汽車衡概述

1.1 汽車衡概述

動(dòng)態(tài)汽車衡和動(dòng)態(tài)軸重衡是2 種常見(jiàn)的衡器，前者通常是固定的，后者通常是便攜的。這2 種衡器都可以用來(lái)測(cè)量車輛的重量，并且都可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

隨著科技的進(jìn)步，動(dòng)態(tài)汽車衡出現(xiàn)[2]，其工作原理已經(jīng)從傳統(tǒng)的靜態(tài)汽車衡轉(zhuǎn)變?yōu)榛陔娮钁?yīng)變的動(dòng)態(tài)汽車衡，不僅可以更準(zhǔn)確地測(cè)量車輛的重量，而且可以滿足不同的使用需求，從而更好地滿足市場(chǎng)的需求。然而，由于數(shù)字化技術(shù)尚未完善，動(dòng)態(tài)汽車衡的發(fā)展仍然受到限制，因此，需要更多的研究來(lái)推動(dòng)其發(fā)展。隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式稱重傳感機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)汽車衡迅速普及，成為汽車衡行業(yè)的新寵，在不久的將來(lái)將成為主流。

一般而言，大多數(shù)的動(dòng)態(tài)衡器擁有自動(dòng)衡器的功能，即可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際的測(cè)量，而不需要采取靜態(tài)模式。因此，必須要綜合考量動(dòng)態(tài)衡器的功能及其實(shí)際測(cè)量結(jié)果，以便做出正確的判斷。汽車衡可以被劃分成2類：稱量型和軸重型，在靜態(tài)測(cè)量方面與測(cè)量型汽車衡有所區(qū)別。稱量型汽車衡僅用于測(cè)量汽車車身的稱量誤差，無(wú)法測(cè)量汽車軸的稱量誤差。

1.2 動(dòng)態(tài)汽車衡的分類

根據(jù)GB/T21296—2007《動(dòng)態(tài)公路車輛自動(dòng)衡器》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和OIML R134 國(guó)際建議的規(guī)定，動(dòng)態(tài)汽車衡主要分為整車稱量式和部分稱量式2 大類，具體見(jiàn)表1。

表1 動(dòng)態(tài)汽車衡主要分類

2 動(dòng)態(tài)公路車輛汽車衡檢定

2.1 檢定條件

正常接通被測(cè)衡器的電源，且要大于或等于制造廠家規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間，并在測(cè)試期間保持被測(cè)衡器一直處于通電狀態(tài)。測(cè)試應(yīng)在穩(wěn)定的環(huán)境溫度下進(jìn)行，通常為正常環(huán)境溫度，除非另有規(guī)定。如果2 個(gè)量的最高溫度的偏離小于它們?nèi)萑讨档?/5，并且這個(gè)偏離值小于5 ℃，同時(shí)變化速率也小于5 ℃/h，那么這個(gè)量可以說(shuō)明它們的溫度是相對(duì)穩(wěn)定的。

2.2 整車稱量的動(dòng)態(tài)汽車衡檢定

2.2.1 檢定設(shè)備選擇

對(duì)汽車衡進(jìn)行全面的測(cè)量和校驗(yàn)，需要對(duì)它們的外表進(jìn)行全面審核，并且要求它們具有良好的靜態(tài)測(cè)量能力，以及能夠承受較高的測(cè)量精度。此外，用來(lái)測(cè)量汽車衡的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，也必須滿足測(cè)量精度的要求，即不超過(guò)1/3。如果一個(gè)汽車衡的總重量無(wú)法滿足50%的測(cè)量精度，那么就需要采取更加精確的測(cè)量技術(shù)。這種技術(shù)的實(shí)施方式參考靜態(tài)電子汽車衡的測(cè)量技術(shù)。

為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，需要在經(jīng)過(guò)政府批準(zhǔn)的情況下，采購(gòu)3 種參考車輛，第一種為三軸/四軸固定式，第二種為五軸/六軸懸掛式，第三種為兩軸/三軸的拖拉機(jī)。這3 種車輛都必須滿足我們的要求，以便能夠滿足實(shí)際需求。在選擇參照車輛時(shí)，最好確保測(cè)量精度足夠高。

2.2.2 采用動(dòng)態(tài)汽車衡的靜態(tài)稱量模式進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)與測(cè)量

在進(jìn)行稱量測(cè)試之前，確保衡器已經(jīng)被調(diào)節(jié)至所需的最高負(fù)荷。如果沒(méi)有調(diào)整，確保其處于靜止?fàn)顟B(tài)。確保在負(fù)載物體表面放入適當(dāng)?shù)捻来a，并關(guān)閉電源。如果需要應(yīng)多次嘗試，直至確保負(fù)載物體表面沒(méi)有砝碼，且無(wú)法恢復(fù)靜力。當(dāng)所有的砝碼都被重新設(shè)定時(shí)，其就會(huì)被重新設(shè)定到零。

從承載器上取下所有的砝碼，將衡器置零，然后取下承載器（平臺(tái)），若再次切斷、再接通電源后能夠回零，則承載器的重量即為負(fù)向初始置零范圍。如果取下承載器，切斷再接通電源后不能回零，則可在通電的情況下取下承載器，在衡器的有效部位（如承載器的支架）上加放砝碼，直到衡器再次指示為零。然后依次往下取砝碼，每次取下砝碼后，切斷再接通電源，重復(fù)操作數(shù)次，直至衡器仍能回零為止。此時(shí)取下的砝碼總量即為負(fù)向初始置零范圍。初始置零范圍是正、負(fù)向之和。如承載器不易取下，則只需測(cè)試正向初始置零范圍即可[4]。

在沒(méi)有零點(diǎn)跟蹤裝置的情況下，首先要確保衡量值從零開(kāi)始，并通過(guò)添加一個(gè)分度值來(lái)計(jì)算出其中的誤差。而在具有零點(diǎn)跟蹤裝置的情況下，則可以通過(guò)放置10 d 的砝碼在承載器上，來(lái)實(shí)現(xiàn)從零開(kāi)始的精確置換，從而計(jì)算出其中的誤差。為了確保準(zhǔn)確性，需要對(duì)每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量以確保每次都能夠獲得10 個(gè)不同的點(diǎn)，并且每次都要確保其重要性。這意味著，需要確保每次都能夠獲得與最大、最小和最大允許誤差相匹配的重要點(diǎn)。

為了確保準(zhǔn)確性，動(dòng)態(tài)稱重檢查必須先確保汽車處于安全狀態(tài)，然后才能進(jìn)行稱重測(cè)試。此外，還需要根據(jù)汽車的實(shí)際狀態(tài)，確保汽車的各個(gè)部件都能夠按照規(guī)定的步驟進(jìn)行操作，例如：汽車的前部、后部和兩邊都能夠保持穩(wěn)定的平衡，而且能夠按照規(guī)定的步驟進(jìn)行加減速。對(duì)于每一種參與實(shí)驗(yàn)的汽車，其動(dòng)態(tài)稱重次數(shù)均設(shè)定10 次，以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)中的汽車的行駛速度必須符合衡器標(biāo)記的限制，并且不能超過(guò)Vmax、Vmin以及加減檔的限制。在進(jìn)行汽車衡的動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)量的結(jié)果與車身的平均重量有一定的偏差，但這并不會(huì)增加車身的軸承負(fù)擔(dān)。

3 計(jì)量性能試驗(yàn)

3.1 計(jì)量置零范圍

在空載狀態(tài)下，將稱重裝置歸零，將測(cè)試砝碼放置在載體上并切斷電源，然后打開(kāi)。重復(fù)多次操作，直到砝碼放置且電源無(wú)法歸零時(shí)稱重被切斷?？梢詺w零的權(quán)重總量在正初始零范圍內(nèi)。從承載器上取下所有重量，將裝載器歸零，然后移除承載器（平臺(tái)），如果再次切割，然后接通電源可以歸零，則承載器的重量為負(fù)初始零范圍。依次取下重量，每次取下重量后切斷電源，然后連接電源，重復(fù)操作幾次，直到稱重儀仍能歸零。在這一點(diǎn)上，去除的總重量是負(fù)的初始零范圍。初始零點(diǎn)范圍是正方向和負(fù)方向的總和。如果載體不容易移除，則只需要測(cè)試正向初始零點(diǎn)范圍[5]。

3.2 置零準(zhǔn)確度

通過(guò)半自動(dòng)置零，首先確保秤的值從零開(kāi)始，并通過(guò)添加一個(gè)分度值來(lái)調(diào)整，最終確保精度達(dá)到零。

通過(guò)使用自動(dòng)置零或零點(diǎn)跟蹤技術(shù)，可以使得示值從一個(gè)固定的位置（例如放在承載器上的10 d 的砝碼）轉(zhuǎn)換到下一個(gè)更精確的位點(diǎn)，從而減少在零點(diǎn)附近的測(cè)量誤差。

3.3 預(yù)熱時(shí)間

為了確保測(cè)試儀表能夠穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，在使用電力提供的儀表之前，必須將其關(guān)閉，最好是8 h 以上。之后，將儀表連接上電，啟動(dòng)，在符合生產(chǎn)商要求的預(yù)熱期限之前，儀表將會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)，但是在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，儀表將會(huì)保持關(guān)閉狀態(tài)，而所有的稱重操作（如置零）都將會(huì)受到嚴(yán)格的限制[6]。

當(dāng)示值達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后，應(yīng)該及時(shí)將其設(shè)為零，然后用盡可能高的砝碼進(jìn)行負(fù)荷測(cè)試，計(jì)算出負(fù)荷之前的誤差，進(jìn)而計(jì)算出負(fù)荷之后的校準(zhǔn)誤差。此外，每隔5、15、30 min，應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)地檢驗(yàn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

4.1 控制衡器的選擇

在使用這種衡器進(jìn)行測(cè)試前，必須了解其性能和精度，才能夠準(zhǔn)確地測(cè)出參考車輛的總重量。此外，其精度需滿足特定的標(biāo)準(zhǔn)，即

1）如果采用了先進(jìn)的技術(shù)來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，那么這種衡器的精度將會(huì)達(dá)到或超過(guò)動(dòng)態(tài)車輛衡的最高標(biāo)準(zhǔn)，其精度可以達(dá)到1/3 以上；

2）如果使用的是一臺(tái)用來(lái)進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量的機(jī)械秤，那么精度一般都會(huì)低于1/5 的標(biāo)準(zhǔn)。但是，為了保證精度，需要特別小心并且隨著周圍環(huán)境的變化而變化，以便及早發(fā)現(xiàn)并糾正由此帶來(lái)的偏差[7]。

如果被測(cè)量的物體符合靜態(tài)實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，那么其本身也可以用來(lái)控制實(shí)驗(yàn)。

4.2 參考車輛的選型和靜態(tài)稱量

在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，必須確保所采用的參考車輛符合相關(guān)法規(guī)，其種類也必須多樣化，以滿足需求。為此，必須在3 種常見(jiàn)的車輛（三軸/四軸固定式、五軸/六軸懸架式、兩軸/三軸連續(xù)式）之間進(jìn)行比較，以確保最終的測(cè)量精度[8-9]。

在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，建議采用具有雙軸剛度的汽車，并且在測(cè)試過(guò)程中，要遵循單軸載荷的固有假設(shè)，以便保證測(cè)試精度。此外，還建議同時(shí)采取更多的測(cè)試方法。

要獲取準(zhǔn)確的參照物總體重量和軸向負(fù)荷，建議先使用控制秤來(lái)精確地計(jì)算出該物體的實(shí)際質(zhì)量，以便于后續(xù)的動(dòng)態(tài)測(cè)試。

4.3 雙軸剛性參考車輛靜態(tài)單軸載荷的確定

通過(guò)使用控制秤，逐個(gè)測(cè)量2 個(gè)軸的載荷，并將這2 個(gè)軸的載荷相加，然后再重復(fù)測(cè)量（TMV）。最終，得到其修正平均值，作為兩軸剛性參考車輛的軸載荷。

4.4 動(dòng)態(tài)稱量試驗(yàn)

為了確保準(zhǔn)確性，建議將測(cè)試的范圍擴(kuò)大到：①檢查車輛的平衡狀態(tài)，確保其能夠順利地穿越負(fù)荷裝置。②檢查其是否能夠保持平穩(wěn)地沿著負(fù)荷裝置的正確方向前進(jìn)，無(wú)論是向前還是向后。③檢查其是否能夠保持穩(wěn)定的加減速狀態(tài)[10]。

對(duì)于具有雙軸剛度的參照車輛，需要對(duì)其進(jìn)行10次的動(dòng)態(tài)測(cè)試，而對(duì)于特殊類別的車型，需要測(cè)試20次。每次測(cè)試的目的是為了計(jì)算出其軸載荷的修正平均值，并根據(jù)實(shí)際質(zhì)量值來(lái)確定最終的測(cè)試結(jié)果[11-12]。

測(cè)試的車速應(yīng)在衡器標(biāo)志標(biāo)明的車速范圍，還應(yīng)包括接近最高車速（Vmax）、接近最低車速（Vmin）和變速（加速或減速）的情況。在進(jìn)行異常過(guò)衡速度試驗(yàn)中，使用雙軸剛性參考車輛按照下列2 種不同速度進(jìn)行試驗(yàn)，高于最高稱量速度（Vmax）10%的速度；低于最低稱量速度（Vmin）10%的速度。

5 結(jié)束語(yǔ)

為了確保電子汽車衡的質(zhì)量，以及衡器的準(zhǔn)確性，必須及時(shí)進(jìn)行檢定和試驗(yàn)。此外，必須確保衡器的電源連接正常，且預(yù)熱時(shí)間不少于制造商規(guī)定的時(shí)限，并在測(cè)試過(guò)程中保持衡器的連續(xù)供電。對(duì)于整車稱量的動(dòng)態(tài)汽車衡，檢定工作包括外觀檢查、靜態(tài)稱量模式的檢驗(yàn)以及動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)。在稱量測(cè)試之前，衡器必須被預(yù)先加載至最大負(fù)荷或最大安全負(fù)荷，并且在空載狀態(tài)下，將衡器完全放回原位。計(jì)量性能試驗(yàn)要做好計(jì)量置零范圍、置零準(zhǔn)確度以及預(yù)熱時(shí)間的準(zhǔn)確把握。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，應(yīng)該選擇合適的控制儀器，并考慮車輛的類型和靜態(tài)測(cè)量。確定雙軸剛性參考，并計(jì)算單軸載荷。最后，應(yīng)該注意對(duì)測(cè)量次數(shù)和速度的控制，以獲得滿意的測(cè)試結(jié)果。