随着经济和科技的发展,单一的静态称重已经无法满足公路运输“高效、快捷”的需求,动态称重技术和相关产品——动态公路车辆自动衡器应运而生,并在我国公路超载检测和计重收费领域得到了广泛应用和迅猛发展,已经成为公路货物运输的主要称重手段之一。
国际上对行驶在公路上的载货车辆进行动态称重的计量产品称为动态公路车辆自动衡器(以下简称“动态汽车衡”)。我国自20世纪80年代开始引进国外的动态称重技术和产品,并逐渐自主研发出了适应中国国情的动态汽车衡产品。
动态汽车衡主要由称重传感器、承载器(秤台)和称重指示器(数据处理和终端显示)等组成,与车辆分离器(地感线圈或光栅)和数据传输系统等辅助设备共同组成动态称重系统后,可完成对行驶车辆的动态称重、称重数据远程传输和统计管理等多种功能,满足交通部门超载检测等各种工作需求。
动态汽车衡用于非现场治超示意图
20世纪50年代,欧美国家开始研究动态称重技术,并开发了最早的公路用动态称重产品,美国材料试验协会颁布的ASTME-1318是国际上第一个正式发布的动态称重系统标准,欧洲对应提出了COST323标准。目前该类产品依据的国际标准是国际法制计量组织(OIML)颁布的R134号国际建议,现行有效版本由2006年颁布的R134-1-e06和2009年颁布的R134-1-e09两部分组成,其中R134-1-e06为技术要求和试验方法,R134-1-e09为试验报告格式。
我国现行的产品标准是GB/T21296-2007,该标准目前正在修订,修订版采用了国际法制计量组织的国际建议OIML R134-1:2005《动态公路车辆自动衡器》(英文5CD版本),修订后的国家标准内容包含通用技术要求以及整车式、轴重式、石英式、弯板式、平板式等动态汽车衡的具体技术要求,将组成系列标准。
根据我国《计量法》相关规定,用于公路计重收费和超载检测等领域的动态汽车衡属于国家依法管理的计量器具,使用单位应按期申请周期检定,检定合格后方可使用。
目前,国内计量技术机构依据JJG907-2006《动态公路车辆自动衡器》国家计量检定规程开展动态汽车衡检定工作,动态汽车衡的车辆总重量准确度等级分为0.2级、0.5级、1级、2级、5级和10级,对应轴载荷准确度等级分为A级、B级、C级、D级、E级和F级。
根据GB/T21296-2007《动态公路车辆自动衡器》国家标准和OIML R134国际建议的规定,动态汽车衡主要分为整车称量式和部分称量式两大类。
整车称量式动态汽车衡的载荷承载器(秤台)长度大于被称车辆的总长,可同时承载整个车辆,直接称量出行驶中的货车总重量。此类动态汽车衡与静态车辆衡的外观和结构基本一致,只是在称重指示器中的计量软件和控制软件上有所不同。此类动态汽车衡称量准确度较高、稳定性较好,适宜在固定式超载检测站点安装使用。
整车称量式动态汽车衡
部分称量式动态汽车衡的载荷承载器(秤台)长度小于被称车辆的总长,无法同时承载整个车辆,只能依次对行驶中车辆的各个部分(部分车轮、车轮、单轴或轴组)进行称量,系统自动累加各个部分的称量结果,获得车辆总重量和单轴或轴组的载荷重量。目前国内常见的轴重式、石英式、平板式、窄条式、弯板式动态汽车衡都属于部分称量式动态汽车衡。
轴重式动态汽车衡 分为单轴式和轴组式两种,其承载器是一个完整台面,台面四角装有4支称重传感器,可完成对车辆单轴或轴组载荷的称重,通过累加各部分重量获得车辆总重量。
单轴式动态汽车衡:其承载器宽度为1米左右,不能对车辆的轴组载荷进行称量。这种动态轴重衡在我国高速公路施行计重收费初期阶段应用最为广泛,约占动态汽车衡的90%,但是其准确度较低、稳定性较差、称量结果受车辆行驶速度和通行方式影响较大。
单轴式动态汽车衡
轴组式动态汽车衡:其承载器宽度为5米至7米,可以同时对车辆的轴组(并装双轴和并装三轴)进行称量。此种动态汽车衡有效增加了动态数据采样时间,采用的大量程的称重传感器、较宽和刚度增强的称重台面使其能够有效抵御车辆不规范通行时产生的干扰因素,保证了称重的准确度和稳定性。
轴组式动态汽车衡
分离台面式动态汽车衡 其载荷承载器不是一个完整的整体,是由两个完全一样、相互平行或者前后交错的分离台面(左台面和右台面)组成,在进行称量时由两个台面同时对车辆单轴的两端车轮分别称量,累加得到单轴载荷,用这种方法依次称量得到车辆的各个轴载荷,累加得到车辆总重量,常见的有石英式、弯板式、窄条式和平板式动态汽车衡等。
石英和弯板既是传感器又是承载器,同时其单个传感器(承载器)尺寸较窄和较短的特性决定了其不可能独立完成对车辆单轴的称量,而需要至少两个传感器(承载器)共同合作完成。为提高称重的准确度和稳定性,分离台面式动态汽车衡普遍采用同时安装多个承载器的结构方式,因为其具有路面安装施工区域和工程量小、传感器耐高温湿热、高速称重准确度较高和稳定性较好的特点,目前被广泛应用于非现场超载检测中。
随着交通运输部62号令《超限运输车辆行驶公路管理规定》的施行,非现场治超模式在全国范围内推广使用,这种用于高速、重载车辆称重的动态汽车衡的计量检定方式由于检定速度范围广,检测车辆预加速距离和减速距离较长,在检定过程中存在危险性高、耗时长的情况,因此执行非现场治超的部门在检定前要协调相关部门做好道路封闭等工作,以提供保证行车安全距离的检测专用区域。
目前国、省道对货车限速一般为每小时80公里左右,高速动态汽车衡的最高运行速度一般为每小时100公里,最大秤量(单轴载荷)一般为30吨,根据JJG907-2006国家检定规程规定,首次检定要求接近最高运行速度和最大秤量。如何做到兼顾《道路交通安全法》和JJG907-2006国家检定规程的要求,笔者从实际动态汽车衡检定工作中总结经验,提出以下解决方案。
产品铭牌标识的最高运行速度超过道路限速要求 检定时车速不得超过该道路限速规定,并在检定证书中注明检定的车速范围。
产品铭牌标识的最高运行速度未超过道路限速要求 由于现场路面、车辆自身等原因无法达到最高运行速度要求,以实际能够达到的最高速度进行检定,并在检定证书中注明检定的车速范围。
产品铭牌标识的最大秤量超过检测车辆限载要求 检定时车辆不得超载,并在检定证书中注明检定的实际称量范围。
产品铭牌标识的最大秤量未超过检测车辆限载要求 检定时由于现场车辆可能无法达到最大秤量要求,就以实际能够实现的最大秤量进行检定,并在检定证书中注明检定的实际称量范围。
随着国家“智能交通”建设的大力推进,应用信息化技术的“ETC门架收费”和“高速公路入口治超”等模式已经在国内推广使用,动态称重技术与之匹配的相关设备也将迎来新的发展机遇,计量技术机构也将会与交通部门在超载检测等领域进一步深化合作,提供更加安全有效的检测与计重方式。