動態公路車輛汽車衡檢定與試驗分析

黃龍飛，龍 鋒，韋小華

（柳州市計量技術測試研究所，廣西 柳州 545006）

動態汽車衡是高速公路收費站的必需設備，也是國家強制管理計量器具，其稱重結果是治理貨車超限超載的主要依據，關乎交通安全與執法公正。“動態汽車衡”也被稱為“動態衡”，是一種用于測量車身和車輪的自動衡[1]，其可以根據車身的平衡狀態來測量車身的總重和車輪的平衡。其支撐部分由2 個相連的支架組成。當車輛通過負荷裝置時，負荷裝置會顯示并打印車身的總重量或軸重。目前，國內的動態汽車衡有2 種使用方法：一種是整車測量，另一種是通過負荷裝置來測量。這種動態汽車衡通常被廣泛應用于大型公司的物流管理，并且可以準確地評估測量的精度。軸衡的使用范圍極其廣泛，不僅能夠準確地測量車輛的重量，還能夠反映車輛的運行狀態。因此，它被廣泛地用于公路計重收費系統以及其他相關領域，如車輛重量、車型、超載情況的監測。為了提高電子汽車衡的生產效率，并且能夠提供精確的測試數據，建議在生產前就開展性能測試，并經過嚴格審核，最終獲得合格的產品。

1 動態公路車輛汽車衡概述

1.1 汽車衡概述

動態汽車衡和動態軸重衡是2 種常見的衡器，前者通常是固定的，后者通常是便攜的。這2 種衡器都可以用來測量車輛的重量，并且都可以根據需要進行調節。

隨著科技的進步，動態汽車衡出現[2]，其工作原理已經從傳統的靜態汽車衡轉變為基于電阻應變的動態汽車衡，不僅可以更準確地測量車輛的重量，而且可以滿足不同的使用需求，從而更好地滿足市場的需求。然而，由于數字化技術尚未完善，動態汽車衡的發展仍然受到限制，因此，需要更多的研究來推動其發展。隨著技術的發展，數字式稱重傳感機構的動態汽車衡迅速普及，成為汽車衡行業的新寵，在不久的將來將成為主流。

一般而言，大多數的動態衡器擁有自動衡器的功能，即可以實現實際的測量，而不需要采取靜態模式。因此，必須要綜合考量動態衡器的功能及其實際測量結果，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，在靜態測量方面與測量型汽車衡有所區別。稱量型汽車衡僅用于測量汽車車身的稱量誤差，無法測量汽車軸的稱量誤差。

1.2 動態汽車衡的分類

根據GB/T21296—2007《動態公路車輛自動衡器》國家標準和OIML R134 國際建議的規定，動態汽車衡主要分為整車稱量式和部分稱量式2 大類，具體見表1。

表1 動態汽車衡主要分類

2 動態公路車輛汽車衡檢定

2.1 檢定條件

正常接通被測衡器的電源，且要大于或等于制造廠家規定的預熱時間，并在測試期間保持被測衡器一直處于通電狀態。測試應在穩定的環境溫度下進行，通常為正常環境溫度，除非另有規定。如果2 個量的最高溫度的偏離小于它們容忍值的1/5，并且這個偏離值小于5 ℃，同時變化速率也小于5 ℃/h，那么這個量可以說明它們的溫度是相對穩定的。

2.2 整車稱量的動態汽車衡檢定

2.2.1 檢定設備選擇

對汽車衡進行全面的測量和校驗，需要對它們的外表進行全面審核，并且要求它們具有良好的靜態測量能力，以及能夠承受較高的測量精度。此外，用來測量汽車衡的標準砝碼，也必須滿足測量精度的要求，即不超過1/3。如果一個汽車衡的總重量無法滿足50%的測量精度，那么就需要采取更加精確的測量技術。這種技術的實施方式參考靜態電子汽車衡的測量技術。

為了確保實驗的準確性，需要在經過政府批準的情況下，采購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。這3 種車輛都必須滿足我們的要求，以便能夠滿足實際需求。在選擇參照車輛時，最好確保測量精度足夠高。

2.2.2 采用動態汽車衡的靜態稱量模式進行動態校準與測量

在進行稱量測試之前，確保衡器已經被調節至所需的最高負荷。如果沒有調整，確保其處于靜止狀態。確保在負載物體表面放入適當的砝碼，并關閉電源。如果需要應多次嘗試，直至確保負載物體表面沒有砝碼，且無法恢復靜力。當所有的砝碼都被重新設定時，其就會被重新設定到零。

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），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，重復操作數次，直至衡器仍能回零為止。此時取下的砝碼總量即為負向初始置零范圍。初始置零范圍是正、負向之和。如承載器不易取下，則只需測試正向初始置零范圍即可[4]。

在沒有零點跟蹤裝置的情況下，首先要確保衡量值從零開始，并通過添加一個分度值來計算出其中的誤差。而在具有零點跟蹤裝置的情況下，則可以通過放置10 d 的砝碼在承載器上，來實現從零開始的精確置換，從而計算出其中的誤差。為了確保準確性，需要對每個點進行重復測量以確保每次都能夠獲得10 個不同的點，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。

為了確保準確性，動態稱重檢查必須先確保汽車處于安全狀態，然后才能進行稱重測試。此外，還需要根據汽車的實際狀態，確保汽車的各個部件都能夠按照規定的步驟進行操作，例如：汽車的前部、后部和兩邊都能夠保持穩定的平衡，而且能夠按照規定的步驟進行加減速。對于每一種參與實驗的汽車，其動態稱重次數均設定10 次，以確保實驗的準確性。實驗中的汽車的行駛速度必須符合衡器標記的限制，并且不能超過Vmax、Vmin以及加減檔的限制。在進行汽車衡的動態測試時，會發現測量的結果與車身的平均重量有一定的偏差，但這并不會增加車身的軸承負擔。

3 計量性能試驗

3.1 計量置零范圍

在空載狀態下，將稱重裝置歸零，將測試砝碼放置在載體上并切斷電源，然后打開。重復多次操作，直到砝碼放置且電源無法歸零時稱重被切斷。可以歸零的權重總量在正初始零范圍內。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），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，重復操作幾次，直到稱重儀仍能歸零。在這一點上，去除的總重量是負的初始零范圍。初始零點范圍是正方向和負方向的總和。如果載體不容易移除，則只需要測試正向初始零點范圍[5]。

3.2 置零準確度

通過半自動置零，首先確保秤的值從零開始，并通過添加一個分度值來調整，最終確保精度達到零。

通過使用自動置零或零點跟蹤技術，可以使得示值從一個固定的位置（例如放在承載器上的10 d 的砝碼）轉換到下一個更精確的位點，從而減少在零點附近的測量誤差。

3.3 預熱時間

為了確保測試儀表能夠穩定地運轉，在使用電力提供的儀表之前，必須將其關閉，最好是8 h 以上。之后，將儀表連接上電，啟動，在符合生產商要求的預熱期限之前，儀表將會運轉，但是在運轉過程中，儀表將會保持關閉狀態，而所有的稱重操作（如置零）都將會受到嚴格的限制[6]。

當示值達到穩定狀態之后，應該及時將其設為零，然后用盡可能高的砝碼進行負荷測試，計算出負荷之前的誤差，進而計算出負荷之后的校準誤差。此外，每隔5、15、30 min，應該進行相應地檢驗。

4 現場動態試驗

4.1 控制衡器的選擇

在使用這種衡器進行測試前，必須了解其性能和精度，才能夠準確地測出參考車輛的總重量。此外，其精度需滿足特定的標準，即

1）如果采用了先進的技術來進行動態測試，那么這種衡器的精度將會達到或超過動態車輛衡的最高標準，其精度可以達到1/3 以上；

2）如果使用的是一臺用來進行精準測量的機械秤，那么精度一般都會低于1/5 的標準。但是，為了保證精度，需要特別小心并且隨著周圍環境的變化而變化，以便及早發現并糾正由此帶來的偏差[7]。

如果被測量的物體符合靜態實驗的標準，那么其本身也可以用來控制實驗。

4.2 參考車輛的選型和靜態稱量

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

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

要獲取準確的參照物總體重量和軸向負荷，建議先使用控制秤來精確地計算出該物體的實際質量，以便于后續的動態測試。

4.3 雙軸剛性參考車輛靜態單軸載荷的確定

通過使用控制秤，逐個測量2 個軸的載荷，并將這2 個軸的載荷相加，然后再重復測量（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 動態稱量試驗

為了確保準確性，建議將測試的范圍擴大到：①檢查車輛的平衡狀態，確保其能夠順利地穿越負荷裝置。②檢查其是否能夠保持平穩地沿著負荷裝置的正確方向前進，無論是向前還是向后。③檢查其是否能夠保持穩定的加減速狀態[10]。

對于具有雙軸剛度的參照車輛，需要對其進行10次的動態測試，而對于特殊類別的車型，需要測試20次。每次測試的目的是為了計算出其軸載荷的修正平均值，并根據實際質量值來確定最終的測試結果[11-12]。

測試的車速應在衡器標志標明的車速范圍，還應包括接近最高車速（Vmax）、接近最低車速（Vmin）和變速（加速或減速）的情況。在進行異常過衡速度試驗中，使用雙軸剛性參考車輛按照下列2 種不同速度進行試驗，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 結束語

為了確保電子汽車衡的質量，以及衡器的準確性，必須及時進行檢定和試驗。此外，必須確保衡器的電源連接正常，且預熱時間不少于制造商規定的時限，并在測試過程中保持衡器的連續供電。對于整車稱量的動態汽車衡，檢定工作包括外觀檢查、靜態稱量模式的檢驗以及動態檢驗。在稱量測試之前，衡器必須被預先加載至最大負荷或最大安全負荷，并且在空載狀態下，將衡器完全放回原位。計量性能試驗要做好計量置零范圍、置零準確度以及預熱時間的準確把握。在進行現場動態測試時，應該選擇合適的控制儀器，并考慮車輛的類型和靜態測量。確定雙軸剛性參考，并計算單軸載荷。最后，應該注意對測量次數和速度的控制，以獲得滿意的測試結果。