伴隨著公路運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展,近年來我國道 路運(yùn)輸貨車超載現(xiàn)象較為普遍,車輛在超載的情況 下行駛,是造成公路加速損壞、引發(fā)交通事故的一 個重要原因。公路計(jì)重收費(fèi)是我國目前正在推廣的 一項(xiàng)公路收費(fèi)政策,也是我國治理超限超載的一項(xiàng) 有效措施。特別是超載嚴(yán)重的貨運(yùn)車輛,它以貨車 的實(shí)際載荷總質(zhì)量為依據(jù)實(shí)行計(jì)重收費(fèi),不僅更好 地體現(xiàn)了社會公平,也使交通管理部門根據(jù)超重程 度進(jìn)行經(jīng)濟(jì)處罰,成為治理超限超載的一種有效手 段,而動態(tài)軸重汽車衡便是實(shí)現(xiàn)計(jì)量收費(fèi)的核心技 術(shù)設(shè)備,按照 JJG 907-2006《動態(tài)公路車輛自動衡器》 國家計(jì)量檢定規(guī)程以及道路交通管理相關(guān)部門的政 策法規(guī),在用動態(tài)軸重汽車衡應(yīng)定期進(jìn)行周期檢定。 1 試驗(yàn)方法 動態(tài)軸重汽車衡是一種對行駛中的機(jī)動車進(jìn)行 動態(tài)稱重的計(jì)量儀器。它通過對車輛的各軸或軸組 分別進(jìn)行稱量,且能自動累加軸(或軸組)的稱量 結(jié)果,從而確定該車輛的總質(zhì)量。 1.1 靜態(tài)試驗(yàn)方法 根據(jù) JJG 907-2006《動態(tài)公路車輛自動衡器》 國家計(jì)量檢定規(guī)程的要求,當(dāng)動態(tài)軸重汽車衡可通 過靜態(tài)稱量方式作為集成控制衡器來確定雙軸剛性 參考車輛單軸載荷約定真值時,應(yīng)首先對其進(jìn)行靜 態(tài)加載試驗(yàn)。當(dāng)靜態(tài)試驗(yàn)符合要求后,再依次對雙 軸剛性參考車輛的每個單軸進(jìn)行稱量,記錄每個單 軸載荷。當(dāng)兩個單軸都稱量后,即可計(jì)算兩個單軸 載荷之和——即車輛總質(zhì)量。根據(jù)該方法對車輛適 當(dāng)?shù)丶虞d及卸載,使軸載荷能覆蓋衡器的稱量范圍,
以確定靜態(tài)參考單軸載荷,并計(jì)算得到不同載荷狀 態(tài)下參考車輛整車總重的約定真值。 1.2 動態(tài)試驗(yàn)方法 將已知總質(zhì)量的參考車輛按規(guī)定方向、規(guī)定勻 速車速下對動態(tài)汽車衡進(jìn)行數(shù)次動態(tài)試驗(yàn),獲得參 考車輛單軸載荷的動態(tài)數(shù)據(jù)。通過計(jì)算得到的動態(tài) 時車輛總質(zhì)量與靜態(tài)時確定的整車約定真值進(jìn)行比 較計(jì)算,便可確定動態(tài)試驗(yàn)是否符合檢定規(guī)程的允 差要求。 動態(tài)軸重汽車衡進(jìn)行靜態(tài)稱量測試不僅僅是為了 檢查計(jì)重秤臺的固有稱量特性,同時還可以發(fā)現(xiàn)計(jì)重 設(shè)備安裝維護(hù)是否良好,是否存在基坑污染、秤臺與 路基秤框擦靠現(xiàn)象,更是為了確保獲得參考車輛約定 真值有效性的前提條件。所以,動態(tài)軸重汽車衡靜態(tài) 的準(zhǔn)確度不僅是對稱重設(shè)備本身準(zhǔn)確度的檢定,更是 對稱重設(shè)備安裝后的一種質(zhì)量驗(yàn)收手段。 2 基本原理和設(shè)計(jì) 根據(jù)目前高速公路收費(fèi)口所安裝的公路計(jì)重收 費(fèi)裝置——動態(tài)軸重汽車衡(圖 1),其實(shí)際承載面 積較小,寬度只能適應(yīng)車輛每個單軸依次通過。
目前廣泛應(yīng)用的動態(tài)軸重汽車衡的承載臺尺寸 一般為長(3.2 m)×寬(0.8 m),超寬車道為長(4.0 m) × 寬(0.8 m),承載臺面積約為 2.56 m2 和 3.2 m2。 而在靜態(tài)加載稱量試驗(yàn)時,通常采用傳統(tǒng) 1 t 的鎖形 大砝碼,其尺寸約為:長(0.8 m)× 寬(0.6 m)× 高(0.52 m),底面積為 0.48 m2(圖 2)。在砝碼進(jìn)行 加、卸載過程中,往往會受限于砝碼自身高度和底 面積的因素,較難控制加載的高度和實(shí)現(xiàn)最大量程 的加載,且當(dāng)砝碼疊加過程中若重心不穩(wěn),極易造 成傾斜和側(cè)翻等問題,存在較大的安全隱患。
圖 2 傳統(tǒng)鎖形大砝碼疊加示意圖
為了提高砝碼加載的安全系數(shù)和工作效率,并 適應(yīng)絕大多數(shù)產(chǎn)品試驗(yàn)的使用率,以承載面積最小 的動態(tài)汽車衡產(chǎn)品作為參考,通過類似堆疊積木的 思路和方法,設(shè)計(jì)一塊專用砝碼平臺承載支架和兩 種不同外觀的扁形砝碼來實(shí)現(xiàn)疊加,既可有效降低 總的疊加高度來減小安全隱患,又可實(shí)現(xiàn)滿量程靜 態(tài)加載要求。 依據(jù) JJG 907-2006 中 6.3.1 條的要求,專用砝 碼平臺承載支架的設(shè)計(jì)總質(zhì)量應(yīng)滿足動態(tài)軸重汽車 衡在初始置零調(diào)整范圍不大于最大秤量(Max)20% 的要求,使動態(tài)汽車衡在初始置零狀態(tài)下,仍能滿 足開機(jī)示值顯示為零點(diǎn),而不影響之后加、卸載的 砝碼示值準(zhǔn)確度。 專用砝碼平臺承載支架自重約 1.5 t,尺寸約為: 長(2.6 m)× 寬(0.60 m)× 高(0.13 m),占地面 積均為 1.56 m2(如圖 3 所示)。
圖 3 砝碼平臺承載支架外觀
根據(jù)承載支架尺寸,兩種不同外觀的扁形砝碼 分別為 M 形和拱形,其標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量均為1 t。M 形尺 寸約為:長(1.0 m)×寬(0.70 m)×高(0.25 m); 拱 形 尺 寸 約 為: 長(1.0 m)× 寬(0.70 m)× 高 (0.27 m);占地面積均為 0.70 m2(圖 4、圖 5)。
通過組合疊加的方式,將 3 個 M 形砝碼分別扣 在專用砝碼承載支架上進(jìn)行組合疊加,不僅可在承 載支架的同一水平面上加載 3 個 1 t 扁形砝碼,也使 扁形砝碼有效利用支架橫向的上、下空間而向外伸 展,降低了砝碼疊加的高度。通過合理的疊加,可 實(shí)現(xiàn)所需量程范圍的加載。疊加俯視圖, 疊加俯視示意圖 通過最終組合疊加的方式,再根據(jù)實(shí)際稱量要求 加載至所需砝碼量。由于拱形砝碼扣在砝碼支架上, 其伸展部分與地面脫離并不接觸,且脫離地面高度也僅 約2.5 cm,當(dāng)加載不穩(wěn)可能出現(xiàn)傾斜時,兩邊伸展部分 也可起到一定緩沖支撐的作用。疊加側(cè)視圖,如圖7所示。
平調(diào)整上。反射光被固定的位置探測器接收,由于 旋轉(zhuǎn)軸沿豎直方向,假設(shè)平面鏡反射面絕對水平, 則接收到的反射光位置不發(fā)生變化,即輸出位移不 變;如果反射面與豎直方向有夾角,則輸出信號在 二維平面內(nèi)成一橢圓軌跡。 這樣,利用電子水平儀和平面鏡反射面,可以 方便測量激光上下入射的應(yīng)用場合,可以實(shí)時監(jiān)測 旋轉(zhuǎn)軸豎直狀態(tài);激光器出射光束由下往上傾斜入 射至平面鏡反射面上,輸出信號,調(diào)整傾角臺傾角, 使得在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)由平面鏡反射出來,輸出的 光點(diǎn)位置在一定范圍內(nèi)維持不變。 利用高精度電子水平儀實(shí)現(xiàn)平面鏡反射面水平 調(diào)整的裝置,由于反射面平面度可以加工良好,而 平面鏡的一大特點(diǎn)是垂直入射其表面的光束將原路 返回,因此利用該反射面作為標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而可應(yīng)用于 對激光光束在豎直方向的準(zhǔn)直。這種方法傳遞至平 面鏡的反射面上,實(shí)驗(yàn)得到平面鏡水平傾角小于 30 μrad,從而實(shí)現(xiàn)一種平面鏡反射面作為參考級水平 基準(zhǔn)的調(diào)整。用平面鏡克服了液面參考的局限性, 尤其是對于激光光束豎直向上入射的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了
一種更高精度的水平參考。 4 結(jié)語 水平儀從過去簡單的水泡水平儀到現(xiàn)在的電子 水平儀,是自動化和電子測量技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。作 為一種檢測工具,它已成為橋梁鐵路、土木工程、 航空航海、工業(yè)自動化、機(jī)械加工等領(lǐng)域不可缺少 的重要計(jì)量儀器。電子水平儀是一種非常準(zhǔn)確的測 量小角度的檢測工具,不僅可以測量被測平面的平 面度、直線度等參數(shù),還可以結(jié)合光學(xué)等方法,獲 得更多的測量結(jié)果,實(shí)現(xiàn)相對于水平位置的傾斜度 的測量,得到準(zhǔn)確的水平基準(zhǔn)面。在機(jī)械測量及光 機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用中占有重要地位,研究性 能精度更好的電子水平儀具有重要意義。