本文通過(guò)闡述動(dòng)態(tài)地磅的應用領(lǐng)域，介紹了動(dòng)態(tài)地磅的發(fā)展歷程及現階段動(dòng)態(tài)地磅的問(wèn)題，由此介紹了動(dòng)態(tài)地磅的新時(shí)代—軸組式動(dòng)態(tài)地磅，并通過(guò)與其他動(dòng)態(tài)地磅的對比突出了軸組式動(dòng)態(tài)地磅的特點(diǎn)和優(yōu)勢。

   作最為描述物質(zhì)基本特性的度量衡之一，物體質(zhì)量的測量是有史以來(lái)人們最為重視的活動(dòng)。近年來(lái)，隨著(zhù)物流行業(yè)的急速發(fā)展，車(chē)輛的稱(chēng)量問(wèn)題浮出水面，如何準確而快速地獲取車(chē)輛質(zhì)量的問(wèn)題逐漸得到人們的重視。在動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡發(fā)展成熟之前，通常以靜態(tài)稱(chēng)量的方式獲取車(chē)輛重量，盡管車(chē)輛靜態(tài)稱(chēng)量的精度非常高，但車(chē)輛靜態(tài)稱(chēng)量的效率是極其低下的。多年來(lái)，很多國家對車(chē)輛如何快速而準確地稱(chēng)重的問(wèn)題進(jìn)行了探索，而我國在車(chē)輛的動(dòng)態(tài)稱(chēng)量中發(fā)展了獨有的技術(shù)。

一、動(dòng)態(tài)地磅的發(fā)展

 20世紀50年代，美國人受到德國人啟發(fā)，在國內建造高速公路網(wǎng)，然而，隨之而來(lái)的卻是超限車(chē)輛對路面的損壞日益嚴重。美國自1953年即著(zhù)手研究車(chē)輛運動(dòng)中的重量檢測技術(shù)。而最早進(jìn)行車(chē)輛動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的技術(shù)研究，奠定了車(chē)輛動(dòng)態(tài)稱(chēng)重技術(shù)基礎的國家則是匈牙利。不過(guò)早期的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統研究偏向于在硬件上解決問(wèn)題，在傳感器以及承受器如何能夠精準得反映車(chē)輛對其壓力的問(wèn)題上一直在兜圈子。直到1976年春，來(lái)自日本的小野敏郎于第七屆IMEXO/TC3會(huì )議上發(fā)表了重要論文《動(dòng)態(tài)稱(chēng)重問(wèn)題估算理論的應用》，為車(chē)輛動(dòng)態(tài)稱(chēng)重提出了不同于以前的軟件方面的解決方案，是動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡的研究由純硬件測重向軟件突破的一個(gè)里程碑。

  國內針對地磅稱(chēng)重研究開(kāi)始在20世紀80年代初期，最早獨立研發(fā)動(dòng)態(tài)地磅并提出成果的是重慶公路科學(xué)研究所，其研發(fā)的SM2000和SM3000動(dòng)態(tài)汽車(chē)測重系統可以用在道路的自動(dòng)化交通流量調查、貨車(chē)軸載重檢測、限重限超執法等領(lǐng)域，山西的計量測試研究院與太原理工學(xué)院也曾進(jìn)行過(guò)聯(lián)合開(kāi)發(fā)，最終開(kāi)發(fā)出軸稱(chēng)重式車(chē)輛動(dòng)態(tài)地磅。隨著(zhù)高速公路的不停發(fā)展，公路車(chē)的超載超限現象日益嚴重，而運貨車(chē)輛的大幅增加，也使原有的靜態(tài)稱(chēng)量技術(shù)效率低下的問(wèn)題日益嚴重，因此對車(chē)輛的動(dòng)態(tài)稱(chēng)量產(chǎn)生了非常大的需求。

動(dòng)態(tài)地磅是用稱(chēng)重平臺和引道構成的動(dòng)態(tài)公路車(chē)輛自動(dòng)衡器，根據計量的方式不一樣，動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡一般有軸組（或軸）重式動(dòng)態(tài)地磅、輪重式動(dòng)態(tài)地磅、整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅三種樣式。

（一）軸重式動(dòng)態(tài)地磅

稱(chēng)臺式是最為常見(jiàn)的以軸稱(chēng)量的方式獲取整車(chē)重量的動(dòng)態(tài)地磅型式，稱(chēng)臺式動(dòng)態(tài)地磅的稱(chēng)重平臺由承載體和支撐承載體的四只應變式傳感器組成。當車(chē)輛的每個(gè)軸動(dòng)態(tài)形式經(jīng)過(guò)承載體時(shí)，承載體將車(chē)輛的軸重轉變?yōu)閷兪絺鞲衅鞯膲毫?，應變式傳感器則將作用于其上的壓力轉變?yōu)殡娦盘?，稱(chēng)重系統采集應變式傳感器產(chǎn)生的電信號并進(jìn)行處理，相應得出汽車(chē)每個(gè)軸的軸重，輔助分車(chē)設備對車(chē)輛駛入和離開(kāi)進(jìn)行判別，車(chē)輛離開(kāi)后對通過(guò)的每個(gè)軸重進(jìn)行加和獲取車(chē)輛的總重，其稱(chēng)量的準確性取決于安裝的道路情況、車(chē)輛段行駛速度、車(chē)輛的行駛方式以及稱(chēng)重系統對數據的處理水平。其優(yōu)點(diǎn)在于稱(chēng)臺開(kāi)挖量較小、施工進(jìn)度較快，且后期維護量小、成本低；其缺點(diǎn)在于軸的有效稱(chēng)量距離短，為稱(chēng)重平臺沿行車(chē)方向的速度，從而導致其精度和可靠性較低，受車(chē)輛速度計不規范行駛影響大。

（二）輪重式動(dòng)態(tài)地磅

彎板式動(dòng)態(tài)地磅是常見(jiàn)的輪重式動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡，彎板由框架支撐，它自身便是傳感器，當車(chē)輪碾壓時(shí)，彎板受力向下彎曲變行導致應變片電阻發(fā)生，從而可以得到車(chē)輪的重量以及車(chē)輛的總軸數，再對輪軸累加得到車(chē)輛的總重。其優(yōu)點(diǎn)在于開(kāi)挖量小、施工進(jìn)度快、且后期維護量小、成本低；其缺點(diǎn)在于輪的有效稱(chēng)量距離短，為稱(chēng)重平臺沿行車(chē)方向的長(cháng)度，從而導致其精度可靠性較低，受車(chē)輛速度及不規范行駛影響大，且對稱(chēng)重平臺周?chē)穆访媲闆r要求較高。

（三）整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅

一方面，由于軸重式和輪重式地磅的稱(chēng)重平臺較短，使車(chē)輛容易采取加速或減速的方式轉移車(chē)輛重心，從而導致稱(chēng)重精度大大降低；另外一方面，由于傳統的靜態(tài)大稱(chēng)的車(chē)輛通行效率較低，因而整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅浮出水面。由于是整車(chē)稱(chēng)量，車(chē)輛受外部因素的影響較小，其準確度較高，整車(chē)稱(chēng)量的準確度可達到0.5級，甚至高達0.2級。但稱(chēng)臺的體積大，結構較復雜，剛度較低，要求動(dòng)態(tài)過(guò)秤的速度較小，一般在15km以下，基礎施工量大，現場(chǎng)安裝復雜。

二、動(dòng)態(tài)地磅的應用

動(dòng)態(tài)地磅是為了解決靜態(tài)地磅在車(chē)輛重量獲取中的低效問(wèn)題而產(chǎn)生的。在國內，車(chē)輛的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重技術(shù)發(fā)展與目前的車(chē)輛超限超載情況息息相關(guān)。但動(dòng)態(tài)稱(chēng)重技術(shù)不只局限于超限超載治理的應用，現在動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統有如下重要運用領(lǐng)域。

（1）道路的交通量查詢(xún)。利用動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統及附屬的汽車(chē)感應器計算某車(chē)道的車(chē)輛數量，車(chē)輛種類(lèi)以及重量分散在哪一部分，依據統計數據得到某一條路的車(chē)輛行駛狀況，以此作為依據來(lái)制定道路規劃設計、路面的養護以及路面大修計劃。

（2）超載運輸管制。道路治理者建立道路超載執法站，經(jīng)過(guò)精密、嚴厲的對超載超載車(chē)輛的司法，對道路路面形成了較好的保護，使車(chē)輛在道路上行駛更加安全。

（3）應用于車(chē)載計量收費。使用動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統于道路流通車(chē)輛，執行按載荷收費，完美詮釋了公平公正這一社會(huì )原則，多載則多繳費，針對超限運輸加大收費力度，行之有效地制止了貨車(chē)超載超限對公路造成的損害，極大地保護了高速道路路面與橋梁，制止了持續增長(cháng)的超限運輸貨車(chē)對道路路面、橋梁的過(guò)分迫害，今兒大大提升了車(chē)輛駕駛的安全性能。

（4）設于道路閘道、彎道的載貨車(chē)的安全預示系統。這樣的運用方式在當前國內還未曾出現。一般情況下，將設備放置在公路閘道或者彎道處，避免對不熟悉路況的貨車(chē)司機造成整車(chē)翻車(chē)或者傾覆。在匝道與彎道預先埋設稱(chēng)重的設備與檢測的設備，依據車(chē)的重量與車(chē)的速度計算出灌完的離心力，進(jìn)而得到拐彎的安全行車(chē)速度，之后，道路前方電子顯示屏上自動(dòng)地顯現出安全行駛速度，提醒駕駛司機不能超速行駛。

三、動(dòng)態(tài)地磅存在的問(wèn)題

動(dòng)態(tài)地磅在計重收費等領(lǐng)域的應用中顯現出了一系列問(wèn)題，主要凸顯在以下幾點(diǎn)。

（1）設備體積龐大，在收費站場(chǎng)地安裝動(dòng)態(tài)衡器的困難比較大，設備安置時(shí)間長(cháng)，維護的復雜度高。

(2)設備的穩定性能干擾費額。系統檢測數據與實(shí)時(shí)車(chē)型的對比主要如下：一是單雙胎型判別錯誤；二是多軸或少軸，即稱(chēng)重數據相比車(chē)輛實(shí)際軸數多軸或者少軸的情況，是收費無(wú)法正常進(jìn)行。面對以上情況，有些情況下收費員可以通過(guò)修改限載來(lái)進(jìn)行調整，但限載修改以后兩次的收費額會(huì )發(fā)生變化，司機會(huì )認為是收費員人為操作，極易引發(fā)矛盾；有些情況下只能讓車(chē)輛倒回重新稱(chēng)重，從而引起車(chē)輛的排隊，甚至在倒車(chē)過(guò)程中發(fā)生事故。

（3）稱(chēng)重的差異變成新問(wèn)題的關(guān)鍵。載重車(chē)量在通過(guò)不同的收費站、甚至不同的收費車(chē)道時(shí)，其測量數據會(huì )反復出現稱(chēng)量值偏差巨大的情況。而貨車(chē)司機則按照對自己有利的方式與收費站收費人員理論，經(jīng)常因此而產(chǎn)生糾紛。對于計重收費來(lái)講，其收費費率與車(chē)輛的超限率息息相關(guān)，通常是超限率在某個(gè)閾值以下為標準費率，某個(gè)閾值以上是加倍費率，因此素然是極小的誤差，但有可能一下子就超越了閾值，需要交的道路通行費也變化巨大，極易引起沖突。

（4）同行費用被偷逃。一部分貨車(chē)司機利用逃費技巧，以不規范的方式通過(guò)動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡。例如：以S行行車(chē)軌跡通過(guò)秤臺臺板，使輪胎向下的壓力分解成橫向的扭矩，從而減少某個(gè)或某幾個(gè)軸的稱(chēng)量重量；車(chē)輛最末軸組通過(guò)動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡時(shí)采用拖車(chē)過(guò)秤臺臺板的方法，使車(chē)輛的重心前傾，進(jìn)而使后軸的重量減輕。

四、動(dòng)態(tài)地磅新時(shí)代、

隨著(zhù)高速公路的不斷發(fā)展和技術(shù)水平的不斷提高，對于稱(chēng)重精度、設備成本、施工進(jìn)度、維護復雜度、防作弊效果、設備穩定性的綜合性要求會(huì )越來(lái)越高，而現有的動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡無(wú)法在這幾方面達到很好的平衡?？v觀(guān)動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡的發(fā)展歷程，凡是遇到需求的改變，新型是的動(dòng)態(tài)地磅會(huì )應運而生。

軸組式動(dòng)態(tài)地磅是綜合考慮了稱(chēng)重精度、設備成本、施工進(jìn)度、維護復雜度、防作弊效果、設備穩定性而設計出來(lái)的，其性能對比見(jiàn)表1.它沿行車(chē)方向上的長(cháng)度為5.1m，由四個(gè)稱(chēng)重傳感器支撐，在稱(chēng)重平臺的上秤端和下稱(chēng)端個(gè)分布了兩組觸發(fā)器傳感器，用于識別車(chē)軸經(jīng)過(guò)上秤端和下秤端的方向，它分別對各個(gè)軸組進(jìn)行稱(chēng)量，最后將各軸組的軸組重求和的到車(chē)輛的總重。一方面，由于是軸組稱(chēng)量，所以運動(dòng)過(guò)程中在各相鄰軸（連軸中）之間的重量轉移對于軸重組的稱(chēng)量幾乎沒(méi)有影響；另外一方面，其有效稱(chēng)量距離為各軸組的軸間距與軸組完全獨立（或兩相鄰短軸距軸組）在秤臺上的可行駛距離的最小者，憑借如此大的稱(chēng)量區域，不僅可以很好地保證稱(chēng)重精度，還可以很好地從結構上大大降低車(chē)輛作弊的難度；第三，由于其具有更加豐富多樣的數據信號，所以可以通過(guò)車(chē)輛的上、下秤速度更準確地計算車(chē)輛通過(guò)秤臺的加速度，從而識別車(chē)輛的作弊行為，按照車(chē)輛加速度的動(dòng)力學(xué)模型對作弊后重量進(jìn)行修正，可以很好的保證車(chē)輛的稱(chēng)重精度。

五、結論

隨著(zhù)對于稱(chēng)重精度、設備成本、施工進(jìn)度、維護復雜度、防作弊效果、設備穩定性的綜合性要求的逐漸提高，軸組式動(dòng)態(tài)汽車(chē)將會(huì )逐漸被推廣使用，并將引領(lǐng)動(dòng)態(tài)地磅的一個(gè)新時(shí)代。