动态公路车辆汽车衡检定与试验分析

黄龙飞，龙 锋，韦小华

（柳州市计量技术测试研究所，广西 柳州 545006）

动态汽车衡是高速公路收费站的必需设备，也是国家强制管理计量器具，其称重结果是治理货车超限超载的主要依据，关乎交通安全与执法公正。“动态汽车衡”也被称为“动态衡”，是一种用于测量车身和车轮的自动衡[1]，其可以根据车身的平衡状态来测量车身的总重和车轮的平衡。其支撑部分由2 个相连的支架组成。当车辆通过负荷装置时，负荷装置会显示并打印车身的总重量或轴重。目前，国内的动态汽车衡有2 种使用方法：一种是整车测量，另一种是通过负荷装置来测量。这种动态汽车衡通常被广泛应用于大型公司的物流管理，并且可以准确地评估测量的精度。轴衡的使用范围极其广泛，不仅能够准确地测量车辆的重量，还能够反映车辆的运行状态。因此，它被广泛地用于公路计重收费系统以及其他相关领域，如车辆重量、车型、超载情况的监测。为了提高电子汽车衡的生产效率，并且能够提供精确的测试数据，建议在生产前就开展性能测试，并经过严格审核，最终获得合格的产品。

1 动态公路车辆汽车衡概述

1.1 汽车衡概述

动态汽车衡和动态轴重衡是2 种常见的衡器，前者通常是固定的，后者通常是便携的。这2 种衡器都可以用来测量车辆的重量，并且都可以根据需要进行调节。

随着科技的进步，动态汽车衡出现[2]，其工作原理已经从传统的静态汽车衡转变为基于电阻应变的动态汽车衡，不仅可以更准确地测量车辆的重量，而且可以满足不同的使用需求，从而更好地满足市场的需求。然而，由于数字化技术尚未完善，动态汽车衡的发展仍然受到限制，因此，需要更多的研究来推动其发展。随着技术的发展，数字式称重传感机构的动态汽车衡迅速普及，成为汽车衡行业的新宠，在不久的将来将成为主流。

一般而言，大多数的动态衡器拥有自动衡器的功能，即可以实现实际的测量，而不需要采取静态模式。因此，必须要综合考量动态衡器的功能及其实际测量结果，以便做出正确的判断。汽车衡可以被划分成2类：称量型和轴重型，在静态测量方面与测量型汽车衡有所区别。称量型汽车衡仅用于测量汽车车身的称量误差，无法测量汽车轴的称量误差。

1.2 动态汽车衡的分类

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2 大类，具体见表1。

表1 动态汽车衡主要分类

2 动态公路车辆汽车衡检定

2.1 检定条件

正常接通被测衡器的电源，且要大于或等于制造厂家规定的预热时间，并在测试期间保持被测衡器一直处于通电状态。测试应在稳定的环境温度下进行，通常为正常环境温度，除非另有规定。如果2 个量的最高温度的偏离小于它们容忍值的1/5，并且这个偏离值小于5 ℃，同时变化速率也小于5 ℃/h，那么这个量可以说明它们的温度是相对稳定的。

2.2 整车称量的动态汽车衡检定

2.2.1 检定设备选择

对汽车衡进行全面的测量和校验，需要对它们的外表进行全面审核，并且要求它们具有良好的静态测量能力，以及能够承受较高的测量精度。此外，用来测量汽车衡的标准砝码，也必须满足测量精度的要求，即不超过1/3。如果一个汽车衡的总重量无法满足50%的测量精度，那么就需要采取更加精确的测量技术。这种技术的实施方式参考静态电子汽车衡的测量技术。

为了确保实验的准确性，需要在经过政府批准的情况下，采购3 种参考车辆，第一种为三轴/四轴固定式，第二种为五轴/六轴悬挂式，第三种为两轴/三轴的拖拉机。这3 种车辆都必须满足我们的要求，以便能够满足实际需求。在选择参照车辆时，最好确保测量精度足够高。

2.2.2 采用动态汽车衡的静态称量模式进行动态校准与测量

在进行称量测试之前，确保衡器已经被调节至所需的最高负荷。如果没有调整，确保其处于静止状态。确保在负载物体表面放入适当的砝码，并关闭电源。如果需要应多次尝试，直至确保负载物体表面没有砝码，且无法恢复静力。当所有的砝码都被重新设定时，其就会被重新设定到零。

从承载器上取下所有的砝码，将衡器置零，然后取下承载器（平台），若再次切断、再接通电源后能够回零，则承载器的重量即为负向初始置零范围。如果取下承载器，切断再接通电源后不能回零，则可在通电的情况下取下承载器，在衡器的有效部位（如承载器的支架）上加放砝码，直到衡器再次指示为零。然后依次往下取砝码，每次取下砝码后，切断再接通电源，重复操作数次，直至衡器仍能回零为止。此时取下的砝码总量即为负向初始置零范围。初始置零范围是正、负向之和。如承载器不易取下，则只需测试正向初始置零范围即可[4]。

在没有零点跟踪装置的情况下，首先要确保衡量值从零开始，并通过添加一个分度值来计算出其中的误差。而在具有零点跟踪装置的情况下，则可以通过放置10 d 的砝码在承载器上，来实现从零开始的精确置换，从而计算出其中的误差。为了确保准确性，需要对每个点进行重复测量以确保每次都能够获得10 个不同的点，并且每次都要确保其重要性。这意味着，需要确保每次都能够获得与最大、最小和最大允许误差相匹配的重要点。

为了确保准确性，动态称重检查必须先确保汽车处于安全状态，然后才能进行称重测试。此外，还需要根据汽车的实际状态，确保汽车的各个部件都能够按照规定的步骤进行操作，例如：汽车的前部、后部和两边都能够保持稳定的平衡，而且能够按照规定的步骤进行加减速。对于每一种参与实验的汽车，其动态称重次数均设定10 次，以确保实验的准确性。实验中的汽车的行驶速度必须符合衡器标记的限制，并且不能超过Vmax、Vmin以及加减档的限制。在进行汽车衡的动态测试时，会发现测量的结果与车身的平均重量有一定的偏差，但这并不会增加车身的轴承负担。

3 计量性能试验

3.1 计量置零范围

在空载状态下，将称重装置归零，将测试砝码放置在载体上并切断电源，然后打开。重复多次操作，直到砝码放置且电源无法归零时称重被切断。可以归零的权重总量在正初始零范围内。从承载器上取下所有重量，将装载器归零，然后移除承载器（平台），如果再次切割，然后接通电源可以归零，则承载器的重量为负初始零范围。依次取下重量，每次取下重量后切断电源，然后连接电源，重复操作几次，直到称重仪仍能归零。在这一点上，去除的总重量是负的初始零范围。初始零点范围是正方向和负方向的总和。如果载体不容易移除，则只需要测试正向初始零点范围[5]。

3.2 置零准确度

通过半自动置零，首先确保秤的值从零开始，并通过添加一个分度值来调整，最终确保精度达到零。

通过使用自动置零或零点跟踪技术，可以使得示值从一个固定的位置（例如放在承载器上的10 d 的砝码）转换到下一个更精确的位点，从而减少在零点附近的测量误差。

3.3 预热时间

为了确保测试仪表能够稳定地运转，在使用电力提供的仪表之前，必须将其关闭，最好是8 h 以上。之后，将仪表连接上电，启动，在符合生产商要求的预热期限之前，仪表将会运转，但是在运转过程中，仪表将会保持关闭状态，而所有的称重操作（如置零）都将会受到严格的限制[6]。

当示值达到稳定状态之后，应该及时将其设为零，然后用尽可能高的砝码进行负荷测试，计算出负荷之前的误差，进而计算出负荷之后的校准误差。此外，每隔5、15、30 min，应该进行相应地检验。

4 现场动态试验

4.1 控制衡器的选择

在使用这种衡器进行测试前，必须了解其性能和精度，才能够准确地测出参考车辆的总重量。此外，其精度需满足特定的标准，即

1）如果采用了先进的技术来进行动态测试，那么这种衡器的精度将会达到或超过动态车辆衡的最高标准，其精度可以达到1/3 以上；

2）如果使用的是一台用来进行精准测量的机械秤，那么精度一般都会低于1/5 的标准。但是，为了保证精度，需要特别小心并且随着周围环境的变化而变化，以便及早发现并纠正由此带来的偏差[7]。

如果被测量的物体符合静态实验的标准，那么其本身也可以用来控制实验。

4.2 参考车辆的选型和静态称量

在进行测试时，必须确保所采用的参考车辆符合相关法规，其种类也必须多样化，以满足需求。为此，必须在3 种常见的车辆（三轴/四轴固定式、五轴/六轴悬架式、两轴/三轴连续式）之间进行比较，以确保最终的测量精度[8-9]。

在进行测试时，建议采用具有双轴刚度的汽车，并且在测试过程中，要遵循单轴载荷的固有假设，以便保证测试精度。此外，还建议同时采取更多的测试方法。

要获取准确的参照物总体重量和轴向负荷，建议先使用控制秤来精确地计算出该物体的实际质量，以便于后续的动态测试。

4.3 双轴刚性参考车辆静态单轴载荷的确定

通过使用控制秤，逐个测量2 个轴的载荷，并将这2 个轴的载荷相加，然后再重复测量（TMV）。最终，得到其修正平均值，作为两轴刚性参考车辆的轴载荷。

4.4 动态称量试验

为了确保准确性，建议将测试的范围扩大到：①检查车辆的平衡状态，确保其能够顺利地穿越负荷装置。②检查其是否能够保持平稳地沿着负荷装置的正确方向前进，无论是向前还是向后。③检查其是否能够保持稳定的加减速状态[10]。

对于具有双轴刚度的参照车辆，需要对其进行10次的动态测试，而对于特殊类别的车型，需要测试20次。每次测试的目的是为了计算出其轴载荷的修正平均值，并根据实际质量值来确定最终的测试结果[11-12]。

测试的车速应在衡器标志标明的车速范围，还应包括接近最高车速（Vmax）、接近最低车速（Vmin）和变速（加速或减速）的情况。在进行异常过衡速度试验中，使用双轴刚性参考车辆按照下列2 种不同速度进行试验，高于最高称量速度（Vmax）10%的速度；低于最低称量速度（Vmin）10%的速度。

5 结束语

为了确保电子汽车衡的质量，以及衡器的准确性，必须及时进行检定和试验。此外，必须确保衡器的电源连接正常，且预热时间不少于制造商规定的时限，并在测试过程中保持衡器的连续供电。对于整车称量的动态汽车衡，检定工作包括外观检查、静态称量模式的检验以及动态检验。在称量测试之前，衡器必须被预先加载至最大负荷或最大安全负荷，并且在空载状态下，将衡器完全放回原位。计量性能试验要做好计量置零范围、置零准确度以及预热时间的准确把握。在进行现场动态测试时，应该选择合适的控制仪器，并考虑车辆的类型和静态测量。确定双轴刚性参考，并计算单轴载荷。最后，应该注意对测量次数和速度的控制，以获得满意的测试结果。