专利名称：动态车辆称重方法
技术领域：
本发明涉及一种道路机动车称重的方法，尤指一种在汽车行驶状态下的动态称重方法。随着国民经济的高速持续发展，我国的公路交通也迅猛发展，截止2007年底，我国收费公路总里程达10万公里，其中高速公路总里程5. 36万公里，连同在建以及规划中的项目，到2020年我国高速公路通车里程将达到10万公里。随着《中华人民共和国道路交通安全法》的颁布和实施，加大了对机动车超载的处罚力度，这对车辆轴重称量的方式和精度提出了新的要求。传统的静态称重方式精度虽高，但是效率太低，干扰正常交通，易造成交通堵塞。所谓汽车动态称重(weigh-in-motion of vehicles)，就是在汽车行驶状态下进行称重，和静态称重相比，具有节省时间、效率高、不干扰正常交通等优点。目前，压电式传感器已被证明是一种多功能的工具测量的各种程序，因此在动态汽车称重中已经得到了广泛的应用。压电动态称重系统包括铺设在路面上的压电传感器10 和一个在路边控制箱中的信号处理系统20，整个系统图如图1所示。单一辆车辆的轮胎经过压电传感器10，车辆产生压力作用到传感器10上。结果就是，传感器10产生了和负载成比例的电流，电信号被传输至信号处理系统20进行分析计算得出本次称重的负载值。目前的分析处理方法主要包括方法1 基于峰值这个方法在某些商业产品上进行应用，是一个很直接的方法。轴载重W直接采用电压峰值进行计算，如下所示，在这里，peak_Signal_V0ltage(Xi)是信号x(t)的峰值，α是校准因子，可以使用已知轴重进行标定。当然，很明显，这种方法的称重精度是非常低的，一般是用来进行一些要求不高的分类，例如，统计各类车辆的流量。方法2 基于信号面积这个轴重的计算方法在许多的商业产品上进行了应用。这个方法计算轴重采用信号曲线的覆盖区域和车速进行计算。重量W的计算方法如下 这里，L是传感器的宽度，α是校准因子，S是车辆速度，x(t)是负载信号，b(t)是空闲信号。测量精度直接取决于车辆的速度计算。车速可以通过两行的称重传感器的进行高精度的计算。这种方法需要进行标定，类似于峰值计算方法，决定α的数值；如图2所示为负载信号(x(t))波形曲线图，再获取到完整波形[tl，t2]后，我们一般需要做一个左右边界扩展At，最终进入计算步骤的波形数据时[tl-At，t2+At], At和设定的阈值是成
背景技术：
w = α >l<peak_signal_voltage (Xi)
3正比的，主要就是补偿相应的信号损失。上述方法中进行了积分，其实质是计算信号曲线下方区域的面积。但是，在实际应用中传感器10是具有一定宽度的，如图3所示，假设负载是一个矩形块30，在传感器10上滑动矩形块30应具有和一个移动的车辆相同的效果，由于矩形块 30慢慢移动，传感器10负载显然是期间传感器10宽度的一个叠加。因此，图2中信号线下的区域不是矩形块30的重量，除非传感器10宽度几乎等于零。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新的动态车辆称重方法，可以实现在汽车行驶状态下的精确称重。为解决上述技术问题，本发明提供一种动态车辆称重方法，包括以下步骤在路面埋设一压电传感器，汽车通过时车轮对压电传感器施加一负载，压电传感器由此产生一电荷信号，并将电荷信号传输至一电荷放大器，电荷放大器将电荷信号转换为电压信号传递个一信号处理系统，信号处理系统根据电压信号的波形参数计算出所述负载的重量；该方法还进一步包括以下步骤对所述负载引发的电压信号波形进行再采样(二次采样)，采样周期IY = L/S，其中L为传感器宽度，S为车速；根据每个采样点的电压信号参数，结合压电传感器的灵敏度和电荷放大器的增益比，计算出该点的负载值；将所有采样点的负载值进行叠加，计算出本次称重的总负载。本发明的方法根据L/S的周期对波形进行再采样，即等同于将负载分成若干与传感器等宽的分块，然后一块一块进行独立的精确测量，最后再叠加算出总负载，由于考虑了传感器宽度这一因素，整个称重方法更为精确。本发明的进一步改进在于，在路面左右两侧分别埋设一压电传感器，且所述两个压电传感器前后错开布置。在左右两侧分别埋设压电传感器可以测定汽车的偏载，而前、后错开埋设则可以精确测定该汽车行驶的速度。本发明的进一步改进在于，以汽车行进方向为正方向，在位置靠前的压电传感器前方埋设一地感线圈，在位置靠后的压电传感器后方埋设一地感线圈。在压电传感器的前后都埋设地感线圈，可以测定汽车进入以及离开称重区域的时刻，用于区分称重的车辆。
图1为现有的动态称重系统示意图；图2为现有称重方法的波形曲线图；图3为现有称重方法的模拟图；图4为本发明动态称重系统示意图；图5为本发明动态称重方法的模拟图；图6为本发明动态称重方法的波形曲线图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。首先参阅图4所示，本发明动态称重系统包括埋设于路面上的压电传感器11、12和一个在路边控制箱中的信号处理系统20，所述压电传感器11、12与信号处理系统20保持电连接，作为本发明的较佳实施方式，压电传感器11、12分别埋设于路面左右两侧，这样可以分别测定汽车左右两侧的负载从而确定汽车偏载量，并且将两个压电传感器11、12前后错开布置，这样可以测定车轮通过前后压电传感器11、12的时间从而确定汽车速度；作为本发明的另一较佳实施例，以汽车行进方向为正方向，在位置靠前的压电传感器11前方埋设一地感线圈41，在位置靠后的压电传感器12后方埋设一地感线圈42，上游的地感线圈 41探测车辆进入检测区域，下游的地感线圈42检测车辆的离开，这样可用以区分称重的车辆。当汽车通过时车轮对压电传感器11、12施加一负载，压电传感器11、12由此产生一电荷信号，并将所述电荷信号传输至电荷放大器，电荷发达器将电荷信号转换为电压信号传递个信号处理系统20，在信号处理系统20中产生如图6所示的波形曲线，然后根据该电信号的波形参数计算出负载的重量，具体计算方法如下1.首先对电信号波形进行再采样，采样周期IY = L/S，其中L为压电传感器的宽度，S为车速，其中各采样点为[t「Δ t+TL, t「Δ t+2TL, · · ·，t「Δ t+NTL]；如图5所示，假设负载是一个矩形块30，上述采样的步骤即相当于将矩形块30分成N个与压电传感器等宽的分块，其中
权利要求
1.一种动态车辆称重方法，包括以下步骤在路面埋设一压电传感器，汽车通过时车轮对压电传感器施加一负载，压电传感器由此产生一电荷信号，并将电荷信号传输至一电荷放大器，电荷放大器将电荷信号转换为电压信号传递个一信号处理系统，信号处理系统根据电压信号的波形参数计算出所述负载的重量；其特征在于所述方法还进一步包括以下步骤对所述负载引发的电压信号波形进行二次采样，采样周期IV = L/S，其中L为传感器宽度，S为车速；根据每个采样点的电压信号参数，结合压电传感器的灵敏度和电荷放大器的增益比， 计算出该点的负载值；将所有采样点的负载值进行叠加，计算出本次称重的总负载。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在路面左右两侧分别埋设一压电传感器，且所述两个压电传感器前后错开布置。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于以汽车行进方向为正方向，在位置靠前的压电传感器前方埋设一地感线圈，在位置靠后的压电传感器后方埋设一地感线圈。
全文摘要
一种动态车辆称重方法，包括以下步骤在路面埋设一压电传感器，汽车通过时车轮对压电传感器施加一负载由此产生一电信号，并将电信号传输至一信号处理系统，信号处理系统根据电信号的波形参数计算出所述负载的重量；还进一步包括以下步骤对所述负载引发的电信号波形进行再采样，采样周期TL＝L/S，其中L为传感器宽度，S为车速；根据每个采样点的电信号参数，计算出该点的负载值；将所有采样点的负载值进行叠加，计算出本次称重的总负载。本发明方法根据L/S的周期进行再采样，即等同于将负载分成若干与传感器等宽的分块，然后一块一块进行独立的测量，最后再叠加算出总负载，由于考虑了传感器宽度这一因素，整个称重方法更为精确。
文档编号G01G19/03GK102288268SQ20101020360
公开日2011年12月21日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者宋红军, 黄东明 申请人:上海明永工程设备有限公司