八臺(tái)面軸重地磅是多臺(tái)面軸重秤的一種，其穩(wěn)定的近8.8米有效稱(chēng)量距離保證了其在實(shí)際應(yīng)用中稱(chēng)量距離與整車(chē)衡不相上下，從而使其稱(chēng) 量精度與整車(chē)衡相當(dāng)，且其秤臺(tái)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)使得八臺(tái)面軸重秤具有能任意跟車(chē)，且精度無(wú)任何影響，軸型判別準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。此外，由于其單個(gè)秤 臺(tái)與普通軸重地磅秤臺(tái)類(lèi)似，因此具有綜合成本低，施工量較小，施工周期短的特點(diǎn)，實(shí)際部署實(shí)施時(shí)具有較大的優(yōu)越性。

計(jì)重設(shè)備是治理超載的公路計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)中的核心設(shè)備。 經(jīng)過(guò)用戶(hù)十余年的計(jì)重應(yīng)用實(shí)踐，早期在公路計(jì)重中廣泛應(yīng)用的 單、雙臺(tái)面軸重秤雖然有安裝簡(jiǎn)單，通行率高，維護(hù)方便，價(jià)格 低廉等優(yōu)點(diǎn)，但其計(jì)量精度相對(duì)較低，且車(chē)輛非規(guī)范過(guò)秤（如沖 磅、拖磅）時(shí)誤差較大的缺點(diǎn)使得其難以滿(mǎn)足實(shí)際需要。近年 來(lái)，隨著用戶(hù)對(duì)計(jì)量精度等級(jí)要求的不斷提高，滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)1級(jí)要求 的設(shè)備在各地廣泛部署，整車(chē)衡、軸組枰以及多臺(tái)面軸重枰即為 其中的代表性計(jì)重設(shè)備。

一、概述

雖然各種計(jì)重設(shè)備結(jié)構(gòu)不同，但其基本原理都是類(lèi)似的，即 讓車(chē)輛通過(guò)秤臺(tái)，通過(guò)傳感器計(jì)量出相應(yīng)承載重力的大小，再通 過(guò)相應(yīng)的算法計(jì)算出真實(shí)的車(chē)重值。然而，當(dāng)汽車(chē)以一定的速度 通過(guò)稱(chēng)重臺(tái)面時(shí)，車(chē)輛自身諧振、路面不平、輪胎驅(qū)動(dòng)等各種干 擾信號(hào)會(huì)疊加到有效稱(chēng)重信號(hào)中，因此，相關(guān)研究人員提出了各 種算法以去除干擾，提高測(cè)量準(zhǔn)確度。不過(guò)，取決于稱(chēng)重的基 本原理，無(wú)論何種方法，均需要足量的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度方能計(jì)算出準(zhǔn)確 的稱(chēng)重?cái)?shù)值121，所以，提高計(jì)量精度的關(guān)鍵點(diǎn)之一就是盡量延長(zhǎng) 車(chē)輛在枰臺(tái)上的有效停留時(shí)間'

為了加長(zhǎng)車(chē)輛在秤臺(tái)上的停留時(shí)間，一種方法是降低車(chē)輛 的通行速度，以期在同等抨臺(tái)長(zhǎng)度的前提下取得更多有效稱(chēng)量數(shù) 據(jù)。例如，要求車(chē)輛以低速（如5km/h以下）通過(guò)抨臺(tái)，甚至直 接采用靜態(tài)整車(chē)計(jì)量的方式。這種方法不是因?yàn)椴灰?guī)范過(guò)枰行為 難以保證低速通過(guò),就是因大幅降低通行率而難以被用戶(hù)采納； 另一種方法則是増加被稱(chēng)重物體（如軸，軸組或整車(chē)）在秤臺(tái)上 行駛的且可以用于稱(chēng)重計(jì)算的長(zhǎng)度——即有效稱(chēng)重長(zhǎng)度，以期達(dá) 到延長(zhǎng)采樣時(shí)間的目的。事實(shí)上，整車(chē)衡、軸組秤和多臺(tái)面軸重 枰均為試圖達(dá)成此目的的不同結(jié)構(gòu)形式。

二、八臺(tái)面軸重秤的稱(chēng)重原理

(一)八臺(tái)面軸重秤的有效稱(chēng)重長(zhǎng)度

為了延長(zhǎng)有效稱(chēng)重長(zhǎng)度，一種手段是直接增加抨臺(tái)的長(zhǎng)度， 然而，在被稱(chēng)重物體的坪量過(guò)程完成前，不應(yīng)有其他物體被同時(shí) 置于抨臺(tái)上，一旦其他物體上抨，對(duì)被稱(chēng)重物體的有效稱(chēng)量過(guò)程 實(shí)際上就等于結(jié)束了。即對(duì)于軸重秤而言，枰臺(tái)長(zhǎng)度最大不能超 過(guò)被稱(chēng)量汽車(chē)的軸距長(zhǎng)度，考慮到車(chē)輪著地長(zhǎng)度，單個(gè)臺(tái)面最長(zhǎng) 約1.1米；對(duì)于軸組枰而言，單個(gè)抨臺(tái)長(zhǎng)度既要滿(mǎn)足盡量長(zhǎng)的軸組 共枰時(shí)間，又要防止跟車(chē)、（負(fù)重）軸組在同一秤臺(tái)上等影響計(jì) 重精度的因素，因此，一般廠(chǎng)家將其設(shè)置在6米以下|41。對(duì)于整車(chē) 衡而言，其枰臺(tái)長(zhǎng)度需大于車(chē)輛第1軸和最后1軸之間的軸距，受 車(chē)道長(zhǎng)度等因素限制，一般長(zhǎng)度為21米。

另外一種延長(zhǎng)秤臺(tái)的手段是沿車(chē)輛行進(jìn)方向設(shè)置多個(gè)坪臺(tái)， 坪臺(tái)之間獨(dú)立，然后通過(guò)技術(shù)手段將每個(gè)載荷（軸/軸組）依序通 過(guò)各個(gè)秤臺(tái)的重量波形進(jìn)行合并，每個(gè)軸/軸組合并后的波形可視 為該軸/軸組重量在一個(gè)長(zhǎng)臺(tái)面上產(chǎn)生的波形。這種手段即為多臺(tái) 面軸重枰的基本設(shè)計(jì)思路，從理論上，該方法可不斷組合出任意 長(zhǎng)的有效稱(chēng)重長(zhǎng)度。

圖1顯示了一輛六軸車(chē)通過(guò)八臺(tái)面軸重坪的原始波形。從圖中可見(jiàn)，每個(gè)軸在各個(gè)抨臺(tái)上的稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)是相對(duì)獨(dú)立的，因此可 以將其進(jìn)行分割后再合并，從而得到單軸在整個(gè)四臺(tái)面上行駛的 重量曲線(xiàn)，如圖2所示。拼接后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可完全滿(mǎn)足進(jìn)一步高 精度計(jì)算的需要。

(二）不同秤臺(tái)結(jié)構(gòu)的有效稱(chēng)重長(zhǎng)度分析 綜上所述，對(duì)于多臺(tái)面軸重秤而言，其有效稱(chēng)重長(zhǎng)度為臺(tái)面 個(gè)數(shù)與單個(gè)臺(tái)面長(zhǎng)度的乘積。例如，單個(gè)臺(tái)面為1.1米的八臺(tái)面軸 重秤，其有效稱(chēng)重長(zhǎng)度可近似認(rèn)為是8.8米，且與車(chē)型，軸型其他 因素等無(wú)關(guān)3然而，對(duì)其他秤臺(tái)結(jié)構(gòu)而言，其有效稱(chēng)重長(zhǎng)度并不 一定等于坪臺(tái)長(zhǎng)度，而與車(chē)型，軸型等存在一定的關(guān)系。

圖3顯示了一個(gè)7型軸組（三軸)在一個(gè)4.5米的軸重抨上的重 mm,對(duì)于軸組而言，其有效稱(chēng)重距離為整個(gè)軸組在秤上行駛 的距離。以一般7型軸組第1軸和第3軸間距2.7米進(jìn)行計(jì)算，其有 效稱(chēng)重長(zhǎng)度僅為1.8米（4.5米減2.7米），對(duì)應(yīng)圖3中標(biāo)注線(xiàn)段的時(shí) 間長(zhǎng)度a由此可見(jiàn)，對(duì)于軸組枰和整車(chē)衡，其有效稱(chēng)重長(zhǎng)度不僅 與枰臺(tái)整體長(zhǎng)度有關(guān)，還與車(chē)型、軸型有關(guān)。其有效稱(chēng)重長(zhǎng)度可 能遠(yuǎn)小于秤臺(tái)的整體長(zhǎng)度

圖4顯示了整臺(tái)面軸組秤的示意圖。由圖可見(jiàn)，有效稱(chēng)重長(zhǎng) 度只包括軸組完全在秤上時(shí)行駛的距離。不考慮前后軸組同在 秤臺(tái)上的情況，其對(duì)單軸軸組的有效稱(chēng)重長(zhǎng)度為6米，對(duì)雙軸軸 組的有效稱(chēng)重長(zhǎng)度約為4.7米，對(duì)三軸軸組的有效稱(chēng)重長(zhǎng)度約為 3.3 米。

同理，對(duì)整車(chē)衡而言，在不踉車(chē)的情況下，其對(duì)車(chē)輛有效的 稱(chēng)重距離取決于車(chē)輛第1軸和最后1軸之間的距離。以6軸半掛車(chē)為 例，若其第1軸至最后1軸的距離為14米，則21米整車(chē)衡對(duì)該車(chē)輛 的有效稱(chēng)重長(zhǎng)度僅為7米，如圖5(a)所示；而在跟車(chē)情況下，一旦 后車(chē)駛h秤臺(tái)，對(duì)前車(chē)的稱(chēng)量即相當(dāng)于結(jié)束。因此，其對(duì)前車(chē)的 有效稱(chēng)量距離即等于實(shí)際的跟車(chē)距離L，如圖5(b)所示。雖然一些 改進(jìn)型的方案試圖減小跟車(chē)時(shí)的稱(chēng)量誤差，但是從稱(chēng)量原理上均 不可能完全排除相應(yīng)的干擾。

與之相比，八臺(tái)面軸重枰通過(guò)八個(gè)臺(tái)面的組合，可以達(dá)到8.8 米的有效稱(chēng)量長(zhǎng)度，且不受車(chē)型、軸型的影響。考慮到實(shí)際應(yīng)用 中稱(chēng)量對(duì)象主要是包含雙軸或三軸的貨車(chē)，八臺(tái)面軸重枰的有效 稱(chēng)量長(zhǎng)度是軸組秤的兩倍左右，與21米整車(chē)衡的有效稱(chēng)量長(zhǎng)度不 相上下，從而保證了八臺(tái)面軸重秤在應(yīng)用中的整體計(jì)量精度與整 車(chē)衡的計(jì)量精度相當(dāng)。

三、八臺(tái)面軸重秤的應(yīng)用

為了在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)八臺(tái)面軸重秤進(jìn)行評(píng)估和檢驗(yàn)，我們 于2016年11月在京臺(tái)高速魯冀收費(fèi)站第30車(chē)道部署了八秤臺(tái)軸重 秤。經(jīng)過(guò)對(duì)施工、安裝過(guò)程的跟蹤，以及一年多的實(shí)際運(yùn)行，我 們對(duì)八秤臺(tái)軸重枰的應(yīng)用特點(diǎn)總結(jié)如下。

(一）施工周期短，部署靈活

八臺(tái)面軸重枰的單個(gè)秤臺(tái)與普通軸重秤枰臺(tái)類(lèi)似，尤其適合 于在現(xiàn)有車(chē)道上迅速部署。與螫車(chē)衡相比，具有基坑淺，土木施工量較小，施工周期短的特點(diǎn)，如圖6所示t因八枰臺(tái)軸重秤單 個(gè)臺(tái)面的長(zhǎng)度較短，故為運(yùn)輸、儲(chǔ)存提供了較高的便利性，施 工安裝亦能較好地適應(yīng)復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)（如匝道、坡道等）的要求， 所以特別適合于在車(chē)道長(zhǎng)度已固定的站點(diǎn)部署實(shí)施，而不必對(duì) 收費(fèi)島身、廣場(chǎng)等進(jìn)行重新改造。此外，其封道施工時(shí)間也比 整車(chē)衡方案顯著減少，從而可使改造工程對(duì)交通流量的影響降 低到最低限度。

(二）高精度，低成本，可任意跟車(chē)，運(yùn)行穩(wěn)定

對(duì)于任何車(chē)型或軸型，八臺(tái)面軸重坪的有效稱(chēng)量距離均為8.8 米，從前述分析可知，該有效稱(chēng)量距離與21米整車(chē)衡的有效稱(chēng)量 長(zhǎng)度處于同一量級(jí)，保證了八臺(tái)面軸重抨在應(yīng)用中的整體計(jì)量精 度與整車(chē)衡的計(jì)量精度相當(dāng)，但其整體價(jià)格（含土建）卻大幅低 于相應(yīng)的整車(chē)衡價(jià)格。

八臺(tái)面軸重坪每個(gè)枰臺(tái)長(zhǎng)度為1.1米，不會(huì)發(fā)生前后兩輛車(chē)的 車(chē)軸在同一坪臺(tái)上的情況；稱(chēng)重儀表的算法可通過(guò)光幕狀態(tài)、坪 臺(tái)承載重量等數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確分離前后車(chē)輛的車(chē)軸重量，不會(huì)發(fā)生混 淆。即在使用時(shí)，任意跟車(chē)同樣可保證每輛車(chē)有8.8米的有效稱(chēng)重 長(zhǎng)度，跟車(chē)對(duì)稱(chēng)重精度完全無(wú)影響。

八臺(tái)面軸重枰的八個(gè)獨(dú)立稱(chēng)重臺(tái)面極大地提高了信息冗余 度，從而使比整車(chē)衡有較優(yōu)的軸型判別準(zhǔn)確度。此外，即使有某 個(gè)臺(tái)面的傳感器失效，八臺(tái)面軸重秤依然可以容措運(yùn)行，不影響 車(chē)道通行。

(三）運(yùn)維簡(jiǎn)單，綜合使用成本低

八臺(tái)面軸重秤設(shè)備結(jié)構(gòu)均經(jīng)特別設(shè)計(jì)（如傳感器上置），非 常有利于施工部署及日常運(yùn)維的高效完成。運(yùn)維人員僅用千斤頂 和撬杠即可完成絕大部分維護(hù)修理工作，與整車(chē)衡和軸重枰的運(yùn) 維工作相比，效率大幅提升，提高了設(shè)備使用率。

此外，八臺(tái)面軸重枰采用的稱(chēng)重儀表可實(shí)現(xiàn)各傳感器的完全 獨(dú)立接入，并接入到相應(yīng)的高速公路動(dòng)態(tài)軸重枰監(jiān)控管理系統(tǒng)。 管理人員可通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控軸重秤各設(shè)備的參數(shù)及運(yùn)行記錄，尤其是對(duì)每個(gè)稱(chēng)重傳感器、枰臺(tái)整體情況、顯控儀表的各項(xiàng) 參數(shù)等實(shí)現(xiàn)全面的監(jiān)控，便于管理人員對(duì)軸重坪運(yùn)行狀態(tài)、過(guò)車(chē) 情況、維護(hù)計(jì)劃等相關(guān)情況了解和掌握，從而提高運(yùn)維效率，降 低了綜合使用成本。

四、結(jié)論

八臺(tái)面軸重秤是多臺(tái)面軸重抨的一沖，其穩(wěn)定的近8.8米有 效稱(chēng)量距離保證了其在實(shí)際應(yīng)用中稱(chēng)量距離與整車(chē)衡不相上下， 從而使其稱(chēng)量精度與整車(chē)衡相當(dāng)，且其坪臺(tái)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)使得八臺(tái) 面軸重抨具有能任意跟車(chē)且精度無(wú)任何影響，軸型判別準(zhǔn)確等優(yōu) 點(diǎn)。此外，由于其單個(gè)秤臺(tái)與普通軸重秤枰臺(tái)類(lèi)似，因此具有綜 合成本低，施工量較小，施工周期短的特點(diǎn)，實(shí)際部署實(shí)施時(shí)具 有較大的優(yōu)越性。在我們一年多的實(shí)際運(yùn)行中，八臺(tái)面軸重枰計(jì) 量準(zhǔn)確，運(yùn)行穩(wěn)定，體現(xiàn)出了良好應(yīng)用效果。