車輛動態稱重可對行駛中的車輛進行稱重、限重、預分類、 收費以及交通信息統計等。成都市計量監督檢定測試院開展動態 公路地磅計量檢定工作巳有六年，目前四川地區動態公路地磅主要采用秤臺式、彎板式、石英晶體式。下面對這幾種形式的 動態公路地磅在實際工作中的使用情況進行分析。

秤臺式地磅

一.工作原理

秤臺式動態地磅的稱臺臺面（承載面為鋼板焊接的箱體）四 個角與基礎之間用四只應變式力傳感器連接，車軸重量與稱臺重 量的總和等于4只傳感器受力總和。

每一軸通過時車軸負荷施加在臺面上，引起傳感器的應變片 電阻發生改變，儀表連續記錄惠斯頓電橋的輸出電壓，經濾波后 的波形峰值為軸重，再對軸重累加得到整車重量（GVW)。

重復性，準繼等要素取決于麵傳紙臺麗嘯跑 構的醚、雜注（如限錄置）

二.優缺點

優點：稱臺安裝自行開挖基坑并用鋼筋水泥澆灌基礎，稱重 臺面由自己的基礎支撐，計量受路面輕度破裂影響不大，生產廠 家多、技術較成熟。

缺點：開挖量大，后期維護工作量大，由于坪臺與路面間 有縫隙，秤臺下面有排水溝、集水井，需要定期清理積水、沙石 等；秤臺、傳感器部分均需定期維護保養及校正。由于基本稱重 原理是靜態式，在高速段計量不穩定，基本只適于5k m/h左右速 度范圍。

三.實測數據

以3軸車為例，見表1。（約定真值：22180kg )

由表1可以看出，坪臺式地磅重復性稍差，高速偏低，高 速（10km/h以上）各速度段重復性較差。

彎板式地磅

一、工作原理

大彎板由德國首先發明、應用，采用銅板作為彈性體，巧 板長度方向有兩道槽，槽中貼應變片。彎板由框架支撐，車輪碾 壓時彎板受力向下彎曲變形（這也是彎板Bending Plate名稱的由 來）導致應變片電阻發生改變，儀表采集惠斯頓電橋輸出電壓的 變化從而推測車輪重量。

與稱臺相似，大彎板因為承載面有效寬度大于車輪觸地長 度，在車輪經過的整個過程中某些時段承載了全部的車輪負荷， 輸出波形的峰值代表了車輪負荷（輪重），因此儀表、軟件及信 號處理流程與稱臺相似。

小彎板寬度較窄（約230mm左右），有一道貼應變片的槽， 因為承載面寬度小于車輪觸地長度，與石英一樣屬于帶式傳感 器，數學模型為波形面積(積分)與速度乘積。

大彎板和稱臺一樣屬于板式傳感器（全部輪載方式，即車輪經過時某些時刻全部車輪負荷會施加在傳感器的承載面，信號為 平頂波形，其頂部的幅值即為車輪負荷/軸重）；小彎板與石英同 屬帶式傳感器（部份輪載方式，即任何時刻車輪負荷都由傳感器 和路面共同承擔，其數學模式是重量=波形面積與速度的乘積。

二、優缺點

優點：開挖量和維護量比稱臺小。

缺點：對傳感器周圍路面情況要求高，如路面破損則誤差 大。彎板在使用中由于彎板本體與框架、與基礎之間縫隙需要定 期清理，尤其是建材、礦產、鮮活牲畜運輸較為密集的收費站， 泥沙、水泥、礦渣和動物糞便的清理工作量非常大；彎板密封 防水材料的定期修補，彎板內部有線路和器件，必須進行密封處 理，所采用的材料多為硫化橡膠；因為車輛反復碾壓、沖擊、以 及曰曬、浸泡導致材料老化和破損，需要定期重新涂覆和修補； 彎板是依靠彈簧銅板的變形實現測量，影響彎板式動態衡使用的 主要問題是壽命問題：預應力結構的疲勞和老化，以及橡膠、接 縫處損壞，總體壽命受鋼板疲勞壽命次數的限制，進口彎板壽命 約為4000萬軸次，國產約為2000萬軸次。另外彎板還存在使用過 程由于（鋼板）材料的老化變軟（即銅板彈簧的倔強系數下降） 稱量值偏移的問題，需經常矯正。

三-實測數據（小彎板）

以3軸車為例，見表2。（約定真值：22180kg)

由表2可以看出，彎板式地磅重復性一般，高速略輕，在 高速(10km/h以上)各速度段重復性較稱臺好。

石英式地磅

一、工作原理

石英稱重傳感器采用壓電原理，即受力（車輪負荷）時產生 與負荷成正比的電荷，經電荷放大器轉換為電壓，車輪碾壓得到 的波形進行積分（面積）再乘以速度就得到重量。

石英傳感器基于壓電原理，測量過程不依賴形變，并且石英 洛氏硬度達7.5,整體為剛性結構，因此不存在老化和漂移（即不 會隨時間變化），長期穩定性較好，同時響應快，適用速度范圍 寬，避免了電阻應變方式傳感器由于響應延遲導致的速度越高幅 值越小的通病。

進口石英晶體式傳感器準確可靠，良好使用環境下穩定性和 可靠性強于彎板式。

二、優缺點

優點：開挖工程量小，使用方維護方便，重復性較好，在高 速度Si十量穩定性高。

缺點：其設計理念是傳感器成為路面的一部分、與路面形成 一個平齊的整體，對傳感器預埋路面要求較高，如傳感器周圍路 面出現破損、高低不平或沉降等情況，會導致誤差。如果出現路 面破損須及時修補。

原裝進口石英傳感器可靠性好、壽命長、幾乎不受溫度影 響，并且沿傳感器方向靈敏度一致性好（車輪碾壓不同位置稱量 值相同）。

目前國內也出現了仿制的石英傳感器，但關鍵技術未能掌 握，主要表現為：1、故障率（失效率）高，埋設后頻繁失效、 更換，甚至某些站點車道半年內更換五六次；2、溫度漂移嚴 重，同一個車道、一天不同時段（正午、日落）可以出現高達 20-30%的偏差；3、傳感器端頭為無效死區、且靈敏度一致性 差，車輛靠左、靠右、中間行駛重量可能相差百分之十幾。從實 際使用情況來看，國產石英目前尚不成熟，不具備實用性。

三.實測數據

以3軸車為例，見表3。（約定真值：22180kg)

由表3可看出，石英式地磅重復性、穩定性較好，尤其是 高速段穩定性較好，速度對稱重基本無影響。因為石英傳感器是 完全剛性結構、不依賴變形和位移，具有?s級的響應時間，不 會出現稱臺、彎板速度越到稱量值越低的情況，在高速（10km/h 以上）各速度段重復性均很好。

存在的問題

由于四川的高速公路建設未考慮動態公路地磅的安裝問 題，從我院開展動態公路地磅計量檢定工作六年的情況來看， 四川的高速公路動態公路地磅存在以下主要問題：

1、除了幾個大的收費站外，近90%收費站安裝的動態公路 汽車衡不符合《]]G907-2006動態公路車倆自動衡器檢定規程》 的強制性規定，其中20%嚴重不符合。SP橫向斜坡坡度超過1%, 稱臺兩端8m的范圍內，引道的縱向和橫向的水平傾斜度大于 ±3mm.稱臺兩端8m以外的弓丨道區域，引道的縱向和橫向的水平 傾斜度大于* 6mm。盡管有的動態公路汽車衡的生產廠家采用了 坡彎道抨臺斜拉設計等專用計算軟件，但是還是不能完全彌補由 此產生的誤差。動態衡的特點，其精度與使用環境、gmt路條件 有密切關系，比如道路的平整度、直線度、乃至收費島臺的長度

(防止車輛傾斜或蛇形前進）的優化和規范都能有效提高和保障 動態衡的實際稱量精度。

2、秤臺式僅適合低速（如5km/h或10km/h以下），彎板式動 態公路汽車衡的生產廠家在說明書都標明車速在0-40公里都能滿 足《IIG907-2006動態公路車輛自動衡器檢定規程》的要求，但 在實際運行過程中，車輛速度超過15km/h，實際偏差已經不能滿 足稱重的要求。只有采用石英晶體式傳感器的動態公路汽車衡能 滿足高速稱重的要求。

3、對于秤臺式和彎板式動態公路地磅來說，是用靜態稱 重的技術（原理及結構）來進行動態稱重，所以采用的數學模型 和與之對應軟件是設備的核心。從我院檢測的情況來看，要滿足 各種通行狀態下的動態稱重和《]IG907-2006動態公路車輛自動 衡器檢定規程》的要求，其核心技術都還有待提高。

4、由于很多大的收費站，車輛通行量高、車流量大，動態 公路地磅的路基常常損壞，使得動態公路汽車衡的稱重誤差超 過正常誤差的范圍，造成司機投訴量大，糾紛多，通行慢。

5、目前動態公路地磅都安裝在收費站收費通道的前端， 稱重平臺位置明顯，很容易判斷，部分駕駛員采取跳稱和走S形 路線來減輕汽車的重量，達到降低通行費的目的。這樣很容易使 駕駛員和收費員產生沖突，造成收費站的擁堵。

針對目前存在的這些問題，四川的高速公路動態地磅逐 步更換性能較好彎板式和石英晶體式，新安裝的大多采用石英晶 體式。但這只是短期解決的辦法，從長遠以及發達國家的經驗來 看，要很好地解決上述問題，首先要明確以下幾個問題：

1、靜態地磅的被測對象在測量過程中是處于完全靜止狀 態，其精度完全取決于設備，即“系統誤差”（或“內部誤 差”）；而動態衡的結果不僅與設備有關，還與道路狀況以及 車輛運動狀態有關，SP:總誤差=內部誤差+外部誤差（“偶然 誤差”），也就是說即使動態衡的系統誤差為零，由于路面或 車輛運動的不確定性也會存在誤差。換言之，要想使動態衡獲 得較好的測量精度，良好的路面條件和車輛正常行駛（勻速、 直線）是必要條件。

2、目前的計重收費布局，動態衡都是安裝在收費亭島臺前 段，車輛在這個位置通常不處于正常行駛狀態（剎車、減速、停 車，而非“勻速”），同時因為大多數動態衡（稱臺、彎板）承 載面為金屬、與路面反差很大，貨車司機很容易針對性的采取異 常行駛手段（跳稱、蹲稱、沖稱、走S形、斜進、停車、反復進 退等）來干擾動態衡，以達到減輕重量的目的。（石英晶體略好 些，承載面為非金屬，與路面較為接近）。

3、由于客觀（收費站停車、排隊）以及主觀原因（司機作 弊），目前的收費站設置稱重設備的方式很難保證稱量過程車輛 處于正常行駛狀態，從而實際運行過程中的測量精度受到影響， 擁堵、糾紛也不可避免。

4、為解決上述問題，可以把動態衡安裝在行駛路段（而非 收費廣場），此時車輛基本處于正常行駛狀態（勻速、直線）， 可以獲得較高的精度，同時運用物聯網技術在稱重的同時，攝像 機對正在通過稱重區域的車輛進行判別和車牌識別，稱重結果和 車牌識別結果匹配后傳送到收費站，收費站對收費窗口的車輛直 接根據其車牌調用稱重結果并計算費額。

5、這種方式車輛稱重時處于正常行駛狀態，車速較高，從 目前計重動態衡在各種速度段的表現來看，石英式最適合這種方 式的應用。

結束語

從全球范圍來看，石英晶體也是汽車動態地磅中最先進的技術 類型，以其穩定、可靠、高精度、免維護的性能特點滿足了從低 速到高速、從計重收費到治超、道路橋梁保護、統計等各方面應 用。隨著石英晶體動態地磅的進一步推廣普及以及物聯網技術的逐 步完善，將加快高速公路汽車動態地磅產業升級，提高公路部門裝 備水平，從而徹底解決高速公路動態地磅存在的問題。