本發(fā)明屬于車(chē)輛測(cè)重技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對(duì)動(dòng)態(tài)車(chē)輛進(jìn)行測(cè)重的方法和動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

車(chē)輛運(yùn)輸是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的運(yùn)輸方式，但是車(chē)輛的非法超載現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，可能危及道路上其它車(chē)輛或行人的人身或財(cái)產(chǎn)安全，因此，有必要對(duì)道路上行駛的車(chē)輛進(jìn)行測(cè)重，以便監(jiān)控其是否超載。

目前常用的車(chē)輛測(cè)重方法有兩種：靜態(tài)稱(chēng)重法和動(dòng)態(tài)稱(chēng)重法。靜態(tài)稱(chēng)重法是將車(chē)輛完全停放在稱(chēng)臺(tái)上進(jìn)行稱(chēng)重，雖然稱(chēng)重結(jié)果準(zhǔn)確，但是稱(chēng)重效率較低，不能滿足高通行效率的要求。動(dòng)態(tài)稱(chēng)重法是指車(chē)輛在通過(guò)稱(chēng)重臺(tái)時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)稱(chēng)重。由于其一般要求車(chē)輛以低速(20km/h以下)通過(guò)稱(chēng)重臺(tái)，因而對(duì)通行效率的提升有限。若車(chē)輛以高速通過(guò)稱(chēng)重臺(tái)，則會(huì)產(chǎn)生較大的水平?jīng)_擊，使該動(dòng)態(tài)稱(chēng)重法的稱(chēng)量結(jié)果不太準(zhǔn)確，無(wú)法滿足精確稱(chēng)重的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種對(duì)動(dòng)態(tài)行駛中的車(chē)輛進(jìn)行精確測(cè)重的方法。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)上述方法的動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)。

本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種采用上述的動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行精確測(cè)重的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

<對(duì)動(dòng)態(tài)車(chē)輛進(jìn)行測(cè)重的方法>

一種對(duì)動(dòng)態(tài)車(chē)輛進(jìn)行測(cè)重的方法，其包括如下步驟：

(1)、構(gòu)建包括了多個(gè)與不同的車(chē)速一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程的方程集合；

(2)、測(cè)定一車(chē)輛通過(guò)特定距離的平均車(chē)速V_x以及在經(jīng)過(guò)位于該特定距離上的減速帶時(shí)所產(chǎn)生的水平方向力F_hx和豎直方向力F_vy，并計(jì)算出合力

(3)、在方程集合中獲取與平均車(chē)速V_x相對(duì)應(yīng)的線性擬合方程W_x＝a_x×F_xy+b_x，根據(jù)合力F_xy的值計(jì)算出車(chē)輛的重量W_x。

其中，在步驟(1)中，方程集合的構(gòu)建方法包括如下步驟：

(1)、使重量為W₁、W₂、W₃、……、W_m‐2、W_m‐1和W_m的m個(gè)車(chē)輛分別以n個(gè)恒定的車(chē)速V₁、V₂、V₃、……、V_n‐2、V_n‐1和V_n通過(guò)特定距離(優(yōu)選為特定水平距離)，分別獲取m個(gè)車(chē)輛以n個(gè)車(chē)速行駛時(shí)所產(chǎn)生的水平方向力F_h和豎直方向力F_v，并分別計(jì)算出m×n個(gè)合力

(2)、以與某一車(chē)速V對(duì)應(yīng)的m個(gè)合力F的值為橫坐標(biāo)，m個(gè)重量W的值為縱坐標(biāo)，對(duì)m個(gè)重量W和m個(gè)合力F的關(guān)系進(jìn)行線性擬合，得到與該車(chē)速V一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程W＝aF+b，n個(gè)車(chē)速得到n個(gè)呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的線性擬合方程并組成方程集合；

其中，m和n均為大于3的自然數(shù)；V可以為V₁、V₂、V₃、……、V_n‐2、V_n‐1和V_n中的任意一個(gè)。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，V₁至V_n可以取值如下：V₁＝5km/h，V_n＝50km/h，V₁<V₂<V₃<……<V_n‐2<V_n‐1<V_n。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，W₁至W_n可以取值如下：W₁＝1000kg，W_m＝50000kg，W₁<W₂<W₃<……<W_m‐2<W_m‐1<W_m。

<動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)>

一種動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)，其包括：路基、設(shè)置于路基的基坑內(nèi)的測(cè)重裝置、至少對(duì)包括了多個(gè)與不同的車(chē)速一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程的方程集合進(jìn)行存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器和處理器。

其中，測(cè)重裝置包括：上表面與路基的上表面共平面的水平臺(tái)、與車(chē)輛的行駛方向垂直的豎直臺(tái)、至少一個(gè)用于獲取豎直臺(tái)的水平方向力的水平向傳感器和至少一對(duì)用于獲取水平臺(tái)的豎直方向力的豎直向傳感器；每對(duì)豎直向傳感器中的兩個(gè)豎直向傳感器分別設(shè)于豎直臺(tái)的兩側(cè)；豎直方向力為每個(gè)豎直向傳感器所獲得的測(cè)定值的平均值。

處理器根據(jù)每對(duì)豎直向傳感器中的兩個(gè)豎直向傳感器的間距和這兩個(gè)豎直向傳感器所獲得的測(cè)定值的時(shí)間差計(jì)算出平均車(chē)速，根據(jù)水平方向力和豎直方向力計(jì)算出合力，從方程集合中獲取與平均車(chē)速相對(duì)應(yīng)的線性擬合方程并根據(jù)該線性擬合方程所顯示的合力和重量的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出車(chē)輛的重量。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，水平臺(tái)和豎直臺(tái)的截面可以均為矩形。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，水平臺(tái)與豎直臺(tái)形成橫截面為T(mén)型的結(jié)構(gòu)；

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，水平臺(tái)和豎直臺(tái)通過(guò)焊接相連。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，測(cè)定值為當(dāng)車(chē)輛通過(guò)水平臺(tái)時(shí)每個(gè)豎直向傳感器按照一定頻率所獲取到的受力數(shù)據(jù)的峰值。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，水平方向力為當(dāng)車(chē)輛通過(guò)水平臺(tái)時(shí)水平向傳感器按照特定頻率所獲取到的受力數(shù)據(jù)的峰值。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，測(cè)重裝置還包括設(shè)于水平臺(tái)的上表面的減速帶；

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，減速帶的截面可以為梯形或半圓形。

<使用動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行測(cè)重的方法>

一種使用動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行測(cè)重的方法，其包括如下步驟：

(1)、使一車(chē)輛通過(guò)測(cè)重裝置，水平向傳感器測(cè)定車(chē)輛在通過(guò)測(cè)重裝置時(shí)對(duì)豎直臺(tái)施加的水平方向力F_hx，每對(duì)豎直向傳感器測(cè)定車(chē)輛在通過(guò)測(cè)重裝置時(shí)對(duì)水平臺(tái)施加的豎直方向力F_vy并記錄該對(duì)豎直向傳感器中的兩個(gè)豎直向傳感器所獲得的測(cè)定值的時(shí)間差；

(2)、處理器根據(jù)上述每對(duì)豎直向傳感器中兩個(gè)的豎直向傳感器間距和時(shí)間差計(jì)算出平均車(chē)速，根據(jù)水平方向力F_hx和豎直方向力F_vy計(jì)算出合力

(3)、處理器從存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的包括了多個(gè)與不同的車(chē)速一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程的方程集合中獲取與平均車(chē)速V_x相對(duì)應(yīng)的線性擬合方程W_x＝a_xF_x+b_x，根據(jù)合力F_x計(jì)算出車(chē)輛的重量W_x。

其中，在步驟(3)中，方程集合的構(gòu)建方法包括如下步驟：

(1)、重量為W₁、W₂、W₃、……、W_m‐2、W_m‐1和W_m的m個(gè)車(chē)輛分別以n個(gè)恒定的車(chē)速V₁、V₂、V₃、……、V_n‐2、V_n‐1和V_n通過(guò)測(cè)重裝置的水平臺(tái)，采用水平向傳感器分別獲取m個(gè)車(chē)輛以n個(gè)車(chē)速通過(guò)水平臺(tái)時(shí)所產(chǎn)生的水平方向力F_h，采用豎直向傳感器分別獲取m個(gè)的車(chē)輛以n個(gè)車(chē)速通過(guò)水平臺(tái)時(shí)所產(chǎn)生的豎直方向力F_v，并分別計(jì)算出m×n個(gè)合力

(2)、處理器以與某一車(chē)速V對(duì)應(yīng)的m個(gè)合力F的值為橫坐標(biāo)，m個(gè)重量W的值為縱坐標(biāo)，對(duì)m個(gè)重量W和m個(gè)合力F的關(guān)系進(jìn)行線性擬合，得到與該車(chē)速V一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程W＝aF+b，并將由n個(gè)車(chē)速得到的n個(gè)與車(chē)速呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的線性擬合方程所組成的方程集合存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器中；

其中，在步驟(1)中，m和n均為大于3的自然數(shù)；V為V₁、V₂、V₃、……、V_n‐2、V_n‐1和V_n中的任意一個(gè)；W為W₁、W₂、W₃、……、W_n‐2、W_n‐1和W_n中的任意一個(gè)。

由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是：

首先，本發(fā)明在測(cè)定車(chē)輛的重量時(shí)計(jì)算了車(chē)輛水平?jīng)_擊而產(chǎn)生的水平方向力，解決了高速通行的車(chē)輛因造成較大的水平?jīng)_擊而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題，能夠滿足對(duì)車(chē)輛進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)重的要求。

其次，本發(fā)明構(gòu)建了包括多個(gè)與不同的車(chē)速一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程的方程集合，從而針對(duì)以不同速度行駛的不同車(chē)輛，均能確定其重量，因此，本發(fā)明的方法不僅測(cè)量范圍廣，而且測(cè)量準(zhǔn)確。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的車(chē)輛的受力示意圖。

圖2為本發(fā)明的其中一個(gè)線性擬合方程的擬合曲線示意圖。

圖3為本發(fā)明的動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖5為本發(fā)明的水平向傳感器的結(jié)構(gòu)框圖。

圖6為本發(fā)明的豎直向傳感器的結(jié)構(gòu)框圖。

附圖標(biāo)記

測(cè)量平面1、水平臺(tái)2、豎直臺(tái)3、后路基4、水平向傳感器5、豎直向傳感器6、減速帶7、前路基8、動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)10、測(cè)重裝置11、存儲(chǔ)器13、處理器14、來(lái)車(chē)區(qū)域15、去車(chē)區(qū)域16、顯示器17、數(shù)據(jù)采集器18、轉(zhuǎn)換器19、數(shù)據(jù)采集器20、轉(zhuǎn)換器21。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種對(duì)動(dòng)態(tài)行駛中的車(chē)輛的進(jìn)行測(cè)重的方法以及能夠?qū)崿F(xiàn)該方法的動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)。

<對(duì)動(dòng)態(tài)車(chē)輛進(jìn)行測(cè)重的方法>

一種對(duì)動(dòng)態(tài)車(chē)輛的進(jìn)行測(cè)重的方法，其包括如下步驟：

(1)、構(gòu)建方程集合：

本發(fā)明的方程集合為多個(gè)線性擬合方程的集合，每個(gè)線性擬合方程W＝aF+b均能夠表征在特定的車(chē)速V下不同車(chē)輛的重量W與這些車(chē)輛在通過(guò)某一段特定距離(例如測(cè)重裝置的跨度，優(yōu)選為特定水平距離)時(shí)產(chǎn)生的合力F的線性關(guān)系，故每個(gè)線性擬合方程W＝aF+b與不同的車(chē)速V之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，其對(duì)應(yīng)關(guān)系表如表1所示。因此，方程集合包括了多個(gè)線性擬合方程以及其與車(chē)速之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表1車(chē)速與線性擬合方程的對(duì)應(yīng)關(guān)系表

如表1所示，針對(duì)任一車(chē)輛的每一個(gè)車(chē)速V_x，均有一個(gè)特定的線性擬合方程W_x＝a_x×F_xy+b_x與其對(duì)應(yīng)。經(jīng)過(guò)線性擬合之后，該線性擬合方程的參數(shù)a_x和參數(shù)b_x是已知常數(shù)并且與車(chē)速V_x一一對(duì)應(yīng)，因此，只要獲得車(chē)輛的車(chē)速V_x以及以該車(chē)速V_x通過(guò)特定的距離時(shí)產(chǎn)生的合力F_xy便可獲得該車(chē)輛的重量W_x。表1中的x可以指代1至n(為大于3的自然數(shù))中的任意一個(gè)數(shù)值。

如圖1所示，當(dāng)行駛在測(cè)量平面1的車(chē)輛按照λ的行駛方向以V_x的車(chē)速經(jīng)過(guò)減速帶7后，會(huì)對(duì)測(cè)量平面1產(chǎn)生一個(gè)水平方向力F_hx和一個(gè)豎直方向力F_vy，這兩個(gè)力會(huì)產(chǎn)生一個(gè)合力當(dāng)測(cè)量出水平方向力F_hx和豎直方向力F_vy后，便可計(jì)算出合力F_xy，然后再?gòu)姆匠碳现姓业脚c該車(chē)速V_x相對(duì)應(yīng)的線性擬合方程W_x＝a_x×F_xy+b_x，便可計(jì)算出車(chē)輛的重量W_x。圖1中的用于指示水平方向力F_hx和豎直方向力F_vy的箭頭僅表示力的方向，不表示力的大小。車(chē)輛若不經(jīng)過(guò)減速帶，同樣會(huì)產(chǎn)生水平方向力和一個(gè)豎直方向力。

方程集合的構(gòu)建方法包括如下步驟：

<1>、使重量為W₁、W₂、W₃、……、W_y、……、W_m‐2、W_m‐1和W_m的m個(gè)車(chē)輛分別以n個(gè)恒定的車(chē)速V₁、V₂、V₃、……、V_x、……、V_n‐2、V_n‐1和V_n通過(guò)特定距離，分別獲取m個(gè)車(chē)輛以n個(gè)車(chē)速通過(guò)該特定距離時(shí)所產(chǎn)生的水平方向力F_h和豎直方向力F_v，并分別計(jì)算出合力每種情況下車(chē)速、重量和合力的對(duì)應(yīng)關(guān)系表如表2所示；

<2>、如圖2所示，以與某一車(chē)速V的m個(gè)合力F的值為橫坐標(biāo)，m個(gè)重量W的值為縱坐標(biāo)，對(duì)該車(chē)速V的m個(gè)重量W和m個(gè)合力F的關(guān)系進(jìn)行線性擬合，得到與該車(chē)速V一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程W＝aF+b，n個(gè)車(chē)速V得到n個(gè)與之一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程，n個(gè)線性擬合方程以及其與車(chē)速之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系構(gòu)成了方程集合(即表1)；

其中，在步驟<1>中，m和n均為大于3的自然數(shù)；V為V₁、V₂、V₃、……、V_n‐2、V_n‐1和V_n中的任意一個(gè)。W可以為W₁、W₂、W₃、……、W_n‐2、W_n‐1和W_n中的任意一個(gè)。

表2車(chē)速、重量和合力的對(duì)應(yīng)關(guān)系表

(2)、測(cè)量車(chē)速和計(jì)算合力；

測(cè)定某一車(chē)輛通過(guò)特定距離時(shí)的平均車(chē)速V_x以及所產(chǎn)生的水平方向力F_hx和豎直方向力F_vy，并計(jì)算出合力

其中，平均車(chē)度V_x可以直接通過(guò)測(cè)速裝置測(cè)得，也可以通過(guò)計(jì)算獲得。

(3)、計(jì)算車(chē)輛重量；

根據(jù)獲得的平均車(chē)速V_x，從表1所示的方程集合中獲取與該車(chē)速V_x一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程W_x＝a_xF_xy+b_x，根據(jù)步驟(2)計(jì)算出的合力F_xy的值計(jì)算出車(chē)輛的重量W_x，由此便完成一次對(duì)動(dòng)態(tài)行駛的車(chē)輛重量的測(cè)量工作。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，V₁可以為5km/h，V_n可以為50km/h，表2中各車(chē)速的關(guān)系可以為V₁<V₂<V₃<……<V_n‐2<V_n‐1<V_n，因此，本發(fā)明的方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)在5km/h至50km/h范圍內(nèi)行駛的車(chē)輛的測(cè)重。

在本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施例中，W₁可以為1000kg，W_m可以為50000kg，表2中各重量的關(guān)系可以為W₁<W₂<W₃<……<W_m‐2<W_m‐1<W_m。因此，本發(fā)明的方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)估車(chē)重在1000kg至50000kg范圍內(nèi)的車(chē)輛的測(cè)重。

在本發(fā)明的方程集合中，若速度V的數(shù)量n越多，那么測(cè)量結(jié)果越準(zhǔn)確。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，n的值可以為10。

<動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)>

如圖3和圖4所示，本發(fā)明的動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)10，其包括：路基、測(cè)重裝置11、存儲(chǔ)器13、處理器14以及顯示器17等。

路基的中間設(shè)有用于容納測(cè)重裝置11的基坑，該基坑將路基分為前路基8和后路基4兩部分。待測(cè)車(chē)輛從前路基8駛?cè)?，?jīng)過(guò)測(cè)重裝置11，從后路基4駛出。

測(cè)重裝置11設(shè)于路基的基坑內(nèi)，包括水平臺(tái)2、豎直臺(tái)3、減速帶7、至少一個(gè)水平向傳感器5和至少一對(duì)豎直向傳感器6。

水平臺(tái)2的上表面與前路基8和后路基4的上表面共平面。水平臺(tái)在行駛方向上長(zhǎng)度為0.8米，大于輪胎與路面的接觸面。

豎直臺(tái)3的上表面固定在水平臺(tái)2的下表面上并且其下表面固定在基坑的底面上。水平臺(tái)2和豎直臺(tái)3的橫截面均為矩形，因此，二者形成橫截面為T(mén)型的結(jié)構(gòu)。水平臺(tái)2和豎直臺(tái)3可以通過(guò)焊接相連。豎直臺(tái)3所在的平面應(yīng)與車(chē)輛的行駛方向λ相垂直，并且與水平臺(tái)2所在的平面相垂直，因此，豎直臺(tái)3所在的平面可以將水平臺(tái)2分為來(lái)車(chē)區(qū)域15和去車(chē)區(qū)域16。來(lái)車(chē)區(qū)域15位于車(chē)輛行駛方向λ的上游，去車(chē)區(qū)域16位于車(chē)輛行駛方向λ的下游。

減速帶7設(shè)于水平臺(tái)2的上表面上，并且其長(zhǎng)軸方向與車(chē)輛的行駛方向λ相垂直。減速帶7優(yōu)選為設(shè)于水平臺(tái)2上表面的來(lái)車(chē)區(qū)域15。減速帶7的截面可以為梯形或者半圓形。一方面，減速帶7能夠增大車(chē)輛在通過(guò)測(cè)重裝置11時(shí)產(chǎn)生的豎直方向力，以降低測(cè)量誤差。另一方面，因?yàn)楝F(xiàn)有的稱(chēng)重臺(tái)的臺(tái)面與路面共平面，由于車(chē)輛振動(dòng)、路面特性和安裝精度等因素影響，車(chē)輛高速過(guò)稱(chēng)重臺(tái)時(shí)，輪胎難以全程接觸稱(chēng)重臺(tái)的臺(tái)面，并且速度越高，輪胎與臺(tái)面的接觸時(shí)間就具有越多的不確定性。本發(fā)明的水平臺(tái)2的臺(tái)面上固定有減速帶，能夠使輪胎與臺(tái)面的接觸時(shí)間較為確定，從而更有助于提高測(cè)量精度。然而，根據(jù)具體情況，也可以不設(shè)置減速帶7。

水平向傳感器5設(shè)于水平臺(tái)2的去車(chē)區(qū)域16的下方并且與豎直臺(tái)3相接觸，用于獲取車(chē)輛經(jīng)過(guò)測(cè)重裝置11的水平臺(tái)2時(shí)對(duì)豎直臺(tái)3施加的水平方向力，并將其發(fā)送至存儲(chǔ)器13進(jìn)行存儲(chǔ)。

如圖5所示，水平向傳感器5可以包括數(shù)據(jù)采集器18和轉(zhuǎn)換器19。數(shù)據(jù)采集器18以特定的頻率不斷采集豎直臺(tái)3的受力數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換器19將受力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形數(shù)據(jù)，其為8通道24位AD轉(zhuǎn)換器，采樣速度20000次/秒，采用FPGA進(jìn)行高速采集和緩存。因?yàn)樵谲?chē)輛經(jīng)過(guò)測(cè)重裝置11的水平臺(tái)2時(shí)，豎直臺(tái)3的受力情況是不斷變化的，數(shù)據(jù)采集器18所采集到的受力數(shù)據(jù)也是不斷變化的，當(dāng)車(chē)輛最終離開(kāi)測(cè)重裝置11的水平臺(tái)2時(shí)，轉(zhuǎn)換器19所形成的圖形數(shù)據(jù)呈波形，取與該波形的峰值對(duì)應(yīng)的受力數(shù)據(jù)作為該水平向傳感器5所獲取的水平方向力。當(dāng)水平向傳感器5的數(shù)量為兩個(gè)以上時(shí)，取所有的水平向傳感器5的與各自的波形的峰值對(duì)應(yīng)的受力數(shù)據(jù)的平均值作為水平方向力。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，水平向傳感器可以包括懸臂梁式傳感器SBT‐A‐15t，其量程為15000千克力，滿量程輸出信號(hào)2mV/V。

豎直向傳感器6的頂面與水平臺(tái)2的下表面相接觸，其底面固定在基坑的上底面上，從而向上支撐水平臺(tái)2，其用于獲取車(chē)輛在經(jīng)過(guò)測(cè)重裝置11的水平臺(tái)2時(shí)對(duì)水平臺(tái)2施加的豎直方向力，并將其發(fā)送至存儲(chǔ)器13進(jìn)行存儲(chǔ)。豎直向傳感器6成對(duì)設(shè)置，每對(duì)豎直向傳感器6分別設(shè)于豎直臺(tái)3的兩側(cè)。若豎直向傳感器6的數(shù)量為兩對(duì)以上，則不同對(duì)豎直向傳感器6的兩個(gè)豎直向傳感器6的間距是相等的。

如圖6所示，豎直向傳感器6也包括數(shù)據(jù)采集器20和轉(zhuǎn)換器21。數(shù)據(jù)采集器20以一定的頻率不斷采集水平臺(tái)2的受力數(shù)據(jù)和受力時(shí)間，轉(zhuǎn)換器21將受力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形數(shù)據(jù)。因?yàn)樵谲?chē)輛經(jīng)過(guò)測(cè)重裝置11的水平臺(tái)2時(shí)，該水平臺(tái)2的不同位置的受力情況是不斷變化的，數(shù)據(jù)采集器20所采集到的受力數(shù)據(jù)也是不斷變化的，當(dāng)車(chē)輛最終離開(kāi)測(cè)重裝置11時(shí)，轉(zhuǎn)換器21所形成的圖形數(shù)據(jù)呈波形。成對(duì)的兩個(gè)豎直向傳感器6中每個(gè)豎直向傳感器6均可獲得一個(gè)波形，取與每個(gè)波形的峰值對(duì)應(yīng)的受力數(shù)據(jù)作為每個(gè)豎直向傳感器6的測(cè)定值，取成對(duì)的每個(gè)豎直向傳感器6的測(cè)定值的平均值作為豎直方向力。當(dāng)豎直向傳感器6的數(shù)量為兩對(duì)以上時(shí)，取所有的豎直向傳感器6的測(cè)定值的平均值作為豎直方向力。

豎直向傳感器6在采集水平臺(tái)2的受力數(shù)據(jù)的同時(shí)也會(huì)記錄每個(gè)受力數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間。因?yàn)槌蓪?duì)的豎直向傳感器6中的兩個(gè)豎直向傳感器6分別位于豎直臺(tái)3的兩側(cè)，所以這兩個(gè)豎直向傳感器6所獲取的測(cè)定值的時(shí)間是不一樣的，有一個(gè)時(shí)間差Δt，成對(duì)的豎直向傳感器6中的兩個(gè)豎直向傳感器6的間距L是已知的，故可由此計(jì)算出車(chē)輛的平均車(chē)速V＝L/Δt。當(dāng)然，也可以設(shè)置測(cè)速裝置來(lái)直接測(cè)出車(chē)輛的平均車(chē)速。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，豎直向傳感器可以包括懸臂梁式傳感器SBT‐A‐15t，其量程為15000千克力，滿量程輸出信號(hào)2mV/V。

存儲(chǔ)器13用于暫時(shí)存儲(chǔ)或永久存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，例如：水平向傳感器5所獲得的水平方向力、豎直向傳感器6所獲得的豎直方向力、根據(jù)上述的水平方向力和豎直方向力所計(jì)算出來(lái)的合力以及包括了多個(gè)線性擬合方程以及其與車(chē)速之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的方程集合。

處理器14用于對(duì)存儲(chǔ)器13中存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)按照一定的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給顯示器17進(jìn)行顯示或?qū)⒂?jì)算結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳接口，以便讓觀測(cè)者了解計(jì)算結(jié)果，從而采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

處理器14可以根據(jù)每對(duì)豎直向傳感器的間距L和每對(duì)豎直向傳感器6所獲得的測(cè)定值的時(shí)間差Δt計(jì)算出車(chē)速V。

處理器14也可以從存儲(chǔ)器13中獲取來(lái)自于水平向傳感器5的水平方向力和來(lái)自于豎直向傳感器6的豎直方向力并計(jì)算出合力。

處理器14還可以從存儲(chǔ)器13中獲取與車(chē)速對(duì)應(yīng)的線性擬合方程并根據(jù)該線性擬合方程所顯示的合力和重量的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出車(chē)輛的重量。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，處理器14可以為單片機(jī)stm32f407。

<動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)的使用方法>

本發(fā)明提供了一種使用上述的動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行測(cè)重的方法，其包括如下步驟：

(1)、使一車(chē)輛通過(guò)測(cè)重裝置11，水平向傳感器5測(cè)定該車(chē)輛在通過(guò)測(cè)重裝置11的水平臺(tái)2時(shí)對(duì)豎直臺(tái)3施加的水平方向力F_hx，并將其發(fā)送至存儲(chǔ)器13進(jìn)行存儲(chǔ)；與此同時(shí)，每對(duì)豎直向傳感器6測(cè)定該車(chē)輛在通過(guò)測(cè)重裝置11時(shí)對(duì)水平臺(tái)2施加的豎直方向力F_vy，并將其發(fā)送至存儲(chǔ)器13進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)記錄該對(duì)豎直向傳感器所獲得的測(cè)定值的時(shí)間差；

(2)、處理器14根據(jù)上述每對(duì)豎直向傳感器6中兩個(gè)的豎直向傳感器6的間距和時(shí)間差計(jì)算出平均車(chē)速，并從存儲(chǔ)器13中獲取相應(yīng)的水平方向力F_hx和豎直方向力F_vy，然后計(jì)算出合力

(3)、處理器14從存儲(chǔ)器13中存儲(chǔ)的包括了多個(gè)與不同的車(chē)速一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程的方程集合中獲取與平均車(chē)速V_x相對(duì)應(yīng)的線性擬合方程W_x＝a_xF_x+b_x，根據(jù)合力F_x的值計(jì)算出車(chē)輛的重量W_x，并將重量W_x發(fā)送給顯示器17進(jìn)行顯示或發(fā)送至數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳接口。

其中，在步驟(3)中，需要事先構(gòu)建與不同車(chē)速對(duì)應(yīng)的線性擬合方程并形成方程集合，然后將其事先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器13中，以便于處理器14根據(jù)測(cè)得的某種車(chē)速找到與之對(duì)應(yīng)的線性擬合方程。

方程集合的構(gòu)建方法包括如下步驟：

(1)、使重量為W₁、W₂、W₃、……、W_m‐2、W_m‐1和W_m的m個(gè)車(chē)輛分別以n個(gè)恒定的車(chē)速V₁、V₂、V₃、……、V_n‐2、V_n‐1和V_n通過(guò)測(cè)重裝置的水平臺(tái)，采用水平向傳感器分別獲取m個(gè)車(chē)輛以n個(gè)車(chē)速通過(guò)該水平臺(tái)后所產(chǎn)生的水平方向力F_h，采用豎直向傳感器分別獲取m個(gè)的車(chē)輛以n個(gè)車(chē)速通過(guò)該水平臺(tái)后所產(chǎn)生的豎直方向力F_v，并分別計(jì)算出m×n個(gè)合力以形成對(duì)應(yīng)關(guān)系表。如表3所示，該對(duì)應(yīng)關(guān)系表顯示了重量‐車(chē)速‐合力‐線性擬合方程的對(duì)應(yīng)關(guān)系，)，并將該表存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器13中；

(2)、處理器14以某一車(chē)速V的m個(gè)合力F的值為橫坐標(biāo)，以該車(chē)速V的m個(gè)重量W的值為縱坐標(biāo)，對(duì)該車(chē)速V時(shí)m個(gè)重量W和m個(gè)合力F的關(guān)系進(jìn)行線性擬合，得到與該車(chē)速一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程W＝aF+b，并將n個(gè)與每個(gè)車(chē)速一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器13的表3(顯示重量‐車(chē)速‐合力‐線性擬合方程的對(duì)應(yīng)關(guān)系)中。

表3對(duì)應(yīng)關(guān)系表

其中，在步驟(1)中，m和n均為大于3的自然數(shù)；V為V₁、V₂、V₃、……、V_n‐2、V_n‐1和V_n中的任意一個(gè)。W為W₁、W₂、W₃、……、W_n‐2、W_n‐1和W_n中的任意一個(gè)。

本發(fā)明稱(chēng)重精度高，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以獲取動(dòng)態(tài)過(guò)車(chē)高精度重量，在高速公路、橋梁入口處超載監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

實(shí)施例

本實(shí)施例提供了一種對(duì)動(dòng)態(tài)行駛的車(chē)輛進(jìn)行測(cè)重的方法以及動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)。該動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)包括1個(gè)水平向傳感器和2對(duì)豎直向傳感器。每對(duì)豎直向傳感器中的兩個(gè)豎直向傳感器分別設(shè)置于水平臺(tái)的左下端和右下端。

其采用了10個(gè)車(chē)速V和3個(gè)車(chē)重W來(lái)構(gòu)建方程集合，該方程集合如表4所示。

表4實(shí)施例的方程集合

本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)車(chē)輛測(cè)重系統(tǒng)

本實(shí)施例的對(duì)動(dòng)態(tài)行駛的車(chē)輛進(jìn)行測(cè)重的方法包括如下步驟：

(1)、使一車(chē)輛通過(guò)測(cè)重裝置11，水平向傳感器5測(cè)定該車(chē)輛在通過(guò)測(cè)重裝置11時(shí)對(duì)豎直臺(tái)3施加的水平方向力F_hx，并將其發(fā)送至存儲(chǔ)器13進(jìn)行存儲(chǔ)；與此同時(shí)，每對(duì)豎直向傳感器6測(cè)定該車(chē)輛在通過(guò)測(cè)重裝置11時(shí)對(duì)水平臺(tái)2施加的豎直方向力F_vy，并將其發(fā)送至存儲(chǔ)器13進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)記錄該對(duì)豎直向傳感器所獲得的測(cè)定值的時(shí)間差；

(2)、處理器14根據(jù)上述每對(duì)豎直向傳感器6的間距和時(shí)間差計(jì)算出車(chē)速(假設(shè)車(chē)速為35km/h)，并從存儲(chǔ)器13中獲取相應(yīng)的水平方向力F_hx和豎直方向力F_vy，然后計(jì)算出合力

(3)、處理器14從存儲(chǔ)器13中存儲(chǔ)的包括了多個(gè)與不同的車(chē)速一一對(duì)應(yīng)的線性擬合方程的方程集合中獲取與車(chē)速V_x(35km/h)相對(duì)應(yīng)的線性擬合方程W₇＝a₇×F_x+b₇，根據(jù)合力F_x的值計(jì)算出車(chē)輛的重量W₇，并將重量W₇發(fā)送給顯示器17進(jìn)行顯示。

上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。