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    杭州易測計量設備有限公司

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    整車式與軸重式動態地磅的基本概念和試驗方法

    針對整車稱量方式和部分稱量方式的動態地磅的基本概念的異同進行探討,分析差異產生原因和對應的試驗方法的運用,對國內該類自動衡器的檢測提出參考意見.
    動態公路車輛自動衡器(以下簡稱動態地磅)廣泛應用于國內高速公路計重收費和超限超載檢測站治理超載,是國家依法重點管理的計量器具之一。該類自動衡器按稱量方式分為整車稱量和部分稱量兩大類,也就是我們常說的整車式和軸重式。根據國際建議R134-1-2006(E)和JJG907—2006《動態公路車輛自動衡器》國家檢定規程的規定,這兩類自動衡器檢定方法是不盡相同的,本文將就這兩類自動衡器檢定方法的異同進行討論。
    一、兩種稱重方式的定義不同
    整車稱量是承載器支撐一輛車輛的整體進行稱量得到車輛總質量的稱量方式,如圖1所示,前后兩側為引道,斜線框為動態地磅的承載器,能夠同時支撐車輛的整體。部分稱量是在同一承載器上對一整輛車進行兩次或兩次以上的稱量,稱量后可將每部分(如軸載荷)稱量結果相加,得到車輛總質量的稱量方式,如圖2所示,承載器只能同時支撐車輛的一個軸。
     
     
    整車稱量的承載器的寬度和長度要能同時支撐車輛的整體,即現在常用的整車式動態地磅。部分稱量的承載器只需能夠同時承載車輛的一部分即可,通過依次累加車輛的幾個部分的質量計算得到車輛總質量。如何劃分車輛為幾個部分進行依次稱量。目前常見的劃分方式是單軸依次稱量、單軸和軸組依次稱量兩種方式,即常見的軸重式動態地磅。
    無論是整車稱量還是部分稱量都以得到車輛總質量為最終目標,在某些適用的情況下,部分稱量可以同時得到車輛軸和軸組的質量,但是只得到軸和軸組的質量是沒有任何意義的,軸的質量是隨著每一次動態稱量而變化的,很難復現。只有車輛總質量是恒定不變的(短時間內,燃油損失忽略不計),可以準確溯源。
    二、試驗方法不同
    1.控制衡器的選擇
    當需要對動態地磅進行檢測時,首先要做的就是通過控制衡器的稱量得到參考車輛的約定真值,控制衡器必須為非自動衡器或者具有非自動衡器的功能并滿足相關的計量要求??刂坪馄骺梢苑譃榧煽刂坪馄骱头蛛x控制衡器,集成控制衡器即使用被測動態汽車衡作為控制衡器。整車稱量和部分稱量在集成控制衡器的選擇上有所不同。
    (1)稱量方式的動態地磅可做集成控制衡器
    JJG907-2006中很多條款都對動態地磅用作靜態稱量時提出了相應的要求和試驗方法。4.1靜態稱量:具有靜態稱量模式的動態車輛衡,在用于靜態稱量時應符合國家計量檢定規程JJG555—1996《非自動秤通用檢定規程》的相關要求。6.2.4作為非自動衡器使用:當具有整車稱重功能動態地磅作為非自動衡器使用時,就必須符合JJG555-1996檢定規程的要求,并在顯示和操作方式上適合于非自動衡器的操作模式;6.4集成控制衡器:當被測動態車輛衡用來作為控制衡器,確定車輛質量或車輛靜態軸的約定真值時,應滿足下列6.4.1至6.4.4的要求,并且符合本規程8.1.8.3的要求;8.1.9集成控制衡器的靜態稱量試驗:8.1.9.1被測的動態車輛衡用來做通過整車靜態方式確定車輛質量約定真值的衡器,應按本規程B.5.2的要求進行測試。8.1.9.2被測的動態車輛衡用來作為確定雙軸車輛靜態單軸的衡器,應按本規程B.5.3的要求進行測試。
    通過分析JJG907—2006以上條款,并對應兩種動態地磅的稱量原理和秤臺結構的不同,可以明確只有整車式動態地磅才有可能完全滿足JJG555—1996檢定規程的要求,并且整車式動態地磅的靜態模式的主要作用是作為集成控制衡器確定車輛總質量和雙軸剛性車輛軸載荷的約定真值。
    (2)部分稱重方式的動態地磅不能作為集成控制衡器的使用
    該種方式的動態地磅的稱量原理和秤臺結構決定了其不可能作為非自動衡器使用時稱量出車輛總質量,不能完全符合JJG555—1996檢定規程中偏載試驗的要求,也就不能作為控制衡器使用來確定車輛總質量和雙軸剛性車輛的軸載荷約定真值。JJG907—2006中8.2.2.10條款:雙軸車輛靜態單軸載荷的確定中的e)條款明確規定通過整車靜態稱重方式獲得參考車輛總質量的約定真值。
    JJG907-2006中靜態試驗允差要求應該是針對型式評價中影響因子試驗和干擾試驗的要求。
    因此部分稱量方式的動態汽車衡不需要做靜態試驗,整車式動態地磅也是在需要其作為集成控制衡器使用時才做靜態試驗。這一點必須讓檢定人員和使用方清楚,否則很容易造成檢定人員對其進行靜態檢定,使用方提出靜態技術指標的招標要求。
    2.試驗項目的不同
    整車式沒有軸和軸組載荷準確度等級要求,因此沒有軸和軸組對應的檢測項目的要求,下面重點討論部分稱量方式的動態地磅的有關軸和軸組檢測的要求。單軸載荷不是軸組載荷中的部分軸載荷。
    (1)軸載荷約定真值的特殊性
    首先要正確理解軸載荷約定真值的內在含義和其特殊性。軸載荷真值是一個不斷變化、無法復現的約定值。動態稱量過程中的軸或軸組載荷的真值是變化的,根據承載器前后車道水平度的不同、車輛通過速度和方式(加減速、偏軸等)的不同,車載貨物的重心移動的不同,各個輪軸之間的質量傳遞隨著每一次車輛的通行都不相同,并且不可復現,很難確定一組恒定的值來作為參考車輛的動態稱量過程中的軸或軸組載荷的真值。
    表1和表2是2014年8月份在G2高速某收費站的某廠家的動態軸重衡測試數據,該廠家的兩個動態軸重衡產品(分別記為1#和2#)安裝在收費站的相鄰兩個車道,兩個車道的承載器前后的路面水平度基本一致,兩個車道的測試間隔不超過2min,位置均為中央,試驗參考車輛為同一輛五軸鉸接掛車,
    車速均為5km/h.
    1#動態軸重衡型號規格:最大秤量為30t,最小秤量為500kg,分度值為50kg,四承載器;整車總質量準確度為2級,單軸或軸組載荷準確度為C級。
    2#動態軸重衡型號規格:最大秤量為30t,最小秤量為500kg,分度值為50kg,雙承載器;整車總質量準確度為2級,單軸或軸組載荷準確度為D級。
    由表3可見,在車輛總質量真值不變的情況下兩個產品確定的軸載荷約定真值并不相同,甚至差距很大,如果用2#產品確定的軸1的約定真值去評價1#產品軸1的檢測值,就會出現超出允差的情況;軸3和軸5的約定真值的差值更是達到了-926kg和919kg,差值占約定真值的比例達到了14%。
     
     
     
    (2)軸或軸組載荷約定真值的溯源方法
    確定軸或軸組載荷約定真值的過程也就是溯源的過程,現行的國際建議和國家檢定規程、國家標準使用的方法是以常規速度勻速從承載器中間通過10次(雙軸剛性車輛除外),取得的平均值乘以修正系數后得到的軸或軸組載荷的值約定為真值,該約定真值適用于該測試車道的參考車輛,也就是說每個車道應用此方法單獨確定本車道參考車輛的軸或軸組載荷約定真值。從修正系數的計
     
    車輛總質量的平均值)中可以看出該約定真值要溯源至車輛總質量,因為只有整車總質量的值是不受車道水平度、車輛通行速度等因素的影響而恒定不變的(短期試驗期間內,長期當然要考慮油耗等因素的影響),是可以通過靜態控制衡器來確定的,而靜態控制衡器是能夠溯源至標準砝碼質量值的。
    (3)軸組載荷的意義
    由表3可見,五軸鉸接掛車后面三軸組成的軸組約定真值差值只有-31,只占整車總質量的0.08%,也就是說前面兩個單軸和后面的三聯軸組發生的質量傳遞不到0.1%,那么是否可以這樣認為:車輛行駛中軸之間的質量傳遞大部分發生在距離相近的輪軸特別是同一個軸組之間的輪軸中,單軸和軸組之間基本不會發生質量傳遞,因此具有軸組的參考車輛應對應確定軸組的約定真值,再將其軸組拆分為單個輪軸來檢測反而是不準確的。雙軸剛性車輛因為只有兩個輪軸而且間距較大,可以認為不會發生質量傳遞,因此雙軸剛性車輛用靜態稱量的方法直接獲取軸載荷約定真值。
    三、結束語
    整車稱重和部分稱重代表了目前國內在用的動態地磅的各個種類產品,本文探討了這兩種稱重方式的區別,希望能對國內該類自動衡器的檢測起到一定的借鑒作用,同時也歡迎同行對文中的觀點進行批評指正。
     
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