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整车式与轴重式动态地磅的基本概念和试验方法

针对整车称量方式和部分称量方式的动态地磅的基本概念的异同进行探讨,分析差异产生原因和对应的试验方法的运用,对国内该类自动衡器的检测提出参考意见.
动态公路车辆自动衡器(以下简称动态地磅)广泛应用于国内高速公路计重收费和超限超载检测站治理超载,是国家依法重点管理的计量器具之一。该类自动衡器按称量方式分为整车称量和部分称量两大类,也就是我们常说的整车式和轴重式。根据国际建议R134-1-2006(E)和JJG907—2006《动态公路车辆自动衡器》国家检定规程的规定,这两类自动衡器检定方法是不尽相同的,本文将就这两类自动衡器检定方法的异同进行讨论。
一、两种称重方式的定义不同
整车称量是承载器支撑一辆车辆的整体进行称量得到车辆总质量的称量方式,如图1所示,前后两侧为引道,斜线框为动态地磅的承载器,能够同时支撑车辆的整体。部分称量是在同一承载器上对一整辆车进行两次或两次以上的称量,称量后可将每部分(如轴载荷)称量结果相加,得到车辆总质量的称量方式,如图2所示,承载器只能同时支撑车辆的一个轴。
 
 
整车称量的承载器的宽度和长度要能同时支撑车辆的整体,即现在常用的整车式动态地磅。部分称量的承载器只需能够同时承载车辆的一部分即可,通过依次累加车辆的几个部分的质量计算得到车辆总质量。如何划分车辆为几个部分进行依次称量。目前常见的划分方式是单轴依次称量、单轴和轴组依次称量两种方式,即常见的轴重式动态地磅。
无论是整车称量还是部分称量都以得到车辆总质量为最终目标,在某些适用的情况下,部分称量可以同时得到车辆轴和轴组的质量,但是只得到轴和轴组的质量是没有任何意义的,轴的质量是随着每一次动态称量而变化的,很难复现。只有车辆总质量是恒定不变的(短时间内,燃油损失忽略不计),可以准确溯源。
二、试验方法不同
1.控制衡器的选择
当需要对动态地磅进行检测时,首先要做的就是通过控制衡器的称量得到参考车辆的约定真值,控制衡器必须为非自动衡器或者具有非自动衡器的功能并满足相关的计量要求。控制衡器可以分为集成控制衡器和分离控制衡器,集成控制衡器即使用被测动态汽车衡作为控制衡器。整车称量和部分称量在集成控制衡器的选择上有所不同。
(1)称量方式的动态地磅可做集成控制衡器
JJG907-2006中很多条款都对动态地磅用作静态称量时提出了相应的要求和试验方法。4.1静态称量:具有静态称量模式的动态车辆衡,在用于静态称量时应符合国家计量检定规程JJG555—1996《非自动秤通用检定规程》的相关要求。6.2.4作为非自动衡器使用:当具有整车称重功能动态地磅作为非自动衡器使用时,就必须符合JJG555-1996检定规程的要求,并在显示和操作方式上适合于非自动衡器的操作模式;6.4集成控制衡器:当被测动态车辆衡用来作为控制衡器,确定车辆质量或车辆静态轴的约定真值时,应满足下列6.4.1至6.4.4的要求,并且符合本规程8.1.8.3的要求;8.1.9集成控制衡器的静态称量试验:8.1.9.1被测的动态车辆衡用来做通过整车静态方式确定车辆质量约定真值的衡器,应按本规程B.5.2的要求进行测试。8.1.9.2被测的动态车辆衡用来作为确定双轴车辆静态单轴的衡器,应按本规程B.5.3的要求进行测试。
通过分析JJG907—2006以上条款,并对应两种动态地磅的称量原理和秤台结构的不同,可以明确只有整车式动态地磅才有可能完全满足JJG555—1996检定规程的要求,并且整车式动态地磅的静态模式的主要作用是作为集成控制衡器确定车辆总质量和双轴刚性车辆轴载荷的约定真值。
(2)部分称重方式的动态地磅不能作为集成控制衡器的使用
该种方式的动态地磅的称量原理和秤台结构决定了其不可能作为非自动衡器使用时称量出车辆总质量,不能完全符合JJG555—1996检定规程中偏载试验的要求,也就不能作为控制衡器使用来确定车辆总质量和双轴刚性车辆的轴载荷约定真值。JJG907—2006中8.2.2.10条款:双轴车辆静态单轴载荷的确定中的e)条款明确规定通过整车静态称重方式获得参考车辆总质量的约定真值。
JJG907-2006中静态试验允差要求应该是针对型式评价中影响因子试验和干扰试验的要求。
因此部分称量方式的动态汽车衡不需要做静态试验,整车式动态地磅也是在需要其作为集成控制衡器使用时才做静态试验。这一点必须让检定人员和使用方清楚,否则很容易造成检定人员对其进行静态检定,使用方提出静态技术指标的招标要求。
2.试验项目的不同
整车式没有轴和轴组载荷准确度等级要求,因此没有轴和轴组对应的检测项目的要求,下面重点讨论部分称量方式的动态地磅的有关轴和轴组检测的要求。单轴载荷不是轴组载荷中的部分轴载荷。
(1)轴载荷约定真值的特殊性
首先要正确理解轴载荷约定真值的内在含义和其特殊性。轴载荷真值是一个不断变化、无法复现的约定值。动态称量过程中的轴或轴组载荷的真值是变化的,根据承载器前后车道水平度的不同、车辆通过速度和方式(加减速、偏轴等)的不同,车载货物的重心移动的不同,各个轮轴之间的质量传递随着每一次车辆的通行都不相同,并且不可复现,很难确定一组恒定的值来作为参考车辆的动态称量过程中的轴或轴组载荷的真值。
表1和表2是2014年8月份在G2高速某收费站的某厂家的动态轴重衡测试数据,该厂家的两个动态轴重衡产品(分别记为1#和2#)安装在收费站的相邻两个车道,两个车道的承载器前后的路面水平度基本一致,两个车道的测试间隔不超过2min,位置均为中央,试验参考车辆为同一辆五轴铰接挂车,
车速均为5km/h.
1#动态轴重衡型号规格:最大秤量为30t,最小秤量为500kg,分度值为50kg,四承载器;整车总质量准确度为2级,单轴或轴组载荷准确度为C级。
2#动态轴重衡型号规格:最大秤量为30t,最小秤量为500kg,分度值为50kg,双承载器;整车总质量准确度为2级,单轴或轴组载荷准确度为D级。
由表3可见,在车辆总质量真值不变的情况下两个产品确定的轴载荷约定真值并不相同,甚至差距很大,如果用2#产品确定的轴1的约定真值去评价1#产品轴1的检测值,就会出现超出允差的情况;轴3和轴5的约定真值的差值更是达到了-926kg和919kg,差值占约定真值的比例达到了14%。
 
 
 
(2)轴或轴组载荷约定真值的溯源方法
确定轴或轴组载荷约定真值的过程也就是溯源的过程,现行的国际建议和国家检定规程、国家标准使用的方法是以常规速度匀速从承载器中间通过10次(双轴刚性车辆除外),取得的平均值乘以修正系数后得到的轴或轴组载荷的值约定为真值,该约定真值适用于该测试车道的参考车辆,也就是说每个车道应用此方法单独确定本车道参考车辆的轴或轴组载荷约定真值。从修正系数的计
 
车辆总质量的平均值)中可以看出该约定真值要溯源至车辆总质量,因为只有整车总质量的值是不受车道水平度、车辆通行速度等因素的影响而恒定不变的(短期试验期间内,长期当然要考虑油耗等因素的影响),是可以通过静态控制衡器来确定的,而静态控制衡器是能够溯源至标准砝码质量值的。
(3)轴组载荷的意义
由表3可见,五轴铰接挂车后面三轴组成的轴组约定真值差值只有-31,只占整车总质量的0.08%,也就是说前面两个单轴和后面的三联轴组发生的质量传递不到0.1%,那么是否可以这样认为:车辆行驶中轴之间的质量传递大部分发生在距离相近的轮轴特别是同一个轴组之间的轮轴中,单轴和轴组之间基本不会发生质量传递,因此具有轴组的参考车辆应对应确定轴组的约定真值,再将其轴组拆分为单个轮轴来检测反而是不准确的。双轴刚性车辆因为只有两个轮轴而且间距较大,可以认为不会发生质量传递,因此双轴刚性车辆用静态称量的方法直接获取轴载荷约定真值。
三、结束语
整车称重和部分称重代表了目前国内在用的动态地磅的各个种类产品,本文探讨了这两种称重方式的区别,希望能对国内该类自动衡器的检测起到一定的借鉴作用,同时也欢迎同行对文中的观点进行批评指正。
 
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