动态地磅存在的问题及对策

　　为研究路面不平度、汽车行驶速度对动态称重结果的关系，对随机路面与汽车动载荷进行了理论分析与计算机仿真。以 具有2个自由与动度的1/4汽车模型作为研究对象，建立了路面不平度与汽车动载荷的数学模型;并根据ISO SC2/WG4道路不平 度的五级分类标准，生成随机路面的不平度序列。通过Maflab/Simulink仿真得到汽车以不同速度通过不同等级的路面时产生的动载 荷。由仿真结果对比分析可知，当汽车通过秤台时的速度、路面的等级不同时，将会产生不同程度的汽车振动载荷，从而影响动 态地磅称重的精度，这为进一步提高汽车动态称重的精度研究提供了理论依据。

　　与静态地磅相比，动态地磅具有节省时间、效率高 和不影响正常交常交通的优点。对实现公路交通运输飽的现代 化具有十分重要的意义。但动态地磅在称重时受到各种随机不确定因素(包括汽车结构、路面激励、汽车行驶时的 速度、加速度以及自身谐振等)的干扰，对实现高精度动态 称重造成了严重的影响。目前，为了提高动态称重的精度， 主要侧重于对硬件电路的改善(如硬件抗干扰、高精度A/D 转换)以及称重信号的算法研究(妯申经网络、传感器输出 信号的校正算法、数字滤波算法等)，但缺乏对汽车自身 结构、运动状况及其动态载荷方面的深入分析，倒导动态地磅称重精度的提高受到了很大的限制。笔者对影响动态地磅称重精度的汽车动载荷进行了理论分析，推导了 1/4型 汽车随机振动的状态空间模型，以随机生成的不平整路面作为输入，通过计算机模拟仿真，对比分析了不同路面、不同车速时汽车振动载荷的情况。

　　1.汽车随机振动的数学模型

　　在动态地磅称重过程中，实际作用于秤台上的力包括 汽车的载荷与汽车的随机振动产生的动载荷。汽车产生振动的原因主要#3]:称重台面(或路面)在汽车轮胎力的作 用下产生了振动，而这振动又反作用于汽车，从而产生汽 车动载荷;汽车本身存在着振动，包括发动机偏心转动引起 周期性振动动以及轮胎花纹引起的周期性振动等;路面不平度 引起了汽车的振动，不平整的路面作为汽车的一种激励，使 其在竖直方向上产生了加速度。

　　由于汽车本身引編辰动、轮胎与称重台面(或路面) 相互作用产生振动很难定性研究，而且各面不平度是引起 汽车振动的主要因素，本文仅对由路面的不平整引起的汽车 随机振动进行分析。图1为建立的具有2个自由度的1/4汽 车振动模型，只考虑车身与轮胎及轴的垂麵动，其运动微 分方程为

　　2.随机路面的生成

　　路面不平度一般月服从Gauss概率分布，是具有各态历经零均值特性的随机过程，它通常采用功率谱密度(PSD)来描 述。根据GB7031—86《车辆振动输入路面平度表示方法》, PSD可以通过以下表达式来拟合：

　　3.动态称重时的振动载荷方真

　　根据前面建立的数学模型{见式{10))，采用Matlab/ Simulink工具建立计算机仿真模型，如图4所示。

　　根据表2选取汽辅型的参数，以生成的随 输入，在10 m/s车速下分别对B级、D级路面进行汽车振动 载荷的仿真。仿真结果如图5所示。

　　由图5可以看出，车速为10 m/s时，B级路面产生的zui 大汽车振动载荷不超过17 kN，而在D级路面下产生的zui大 汽车振动载荷竟达到了 40 kN。

　　在B级路面下，分别对车速为5、10、20、30 m/s时进 行汽车振动载荷仿真，结果如图6所示。

　　由图6可以看出，随着车速增大，汽车振动载荷呈变陡 趋势，30 m/s车速时动载荷曲线zui陡。另外，5 m/s车速时， zui大汽车振动载荷不超过12 kN，而在30 m/s车速时zui大汽 车振动载荷巳经达到27 kN。

　　由上述汽车振动载荷仿真结果可知，在相同车速下，路 面的等级_氐，产生振动载荷越大;在相同的路面条件下， 车速越高，产生振动载荷越陡，zui大振动载荷越大。因此， 为了防止动态称重时汽车的真实质量淹没在动载荷的干扰 中，应选取路面较好的路段安装动态汽车衡，同时应对动 态称重时zui大车速进行限制，从而保证动态汽车衡的称量 精度。

　　4结语

　　在对汽车运动理论分析的基础上对1/4型汽车振动建立了状态空间模型，以生成的随机路面作为输入，通过 Matlab/Simulink对不同路面、不同车速下的汽车振动载荷进 行了仿真。从汽车振动载荷的方真结果可见，路面不平度作 为汽车的一种激励，会严重影响到汽车的动载荷的大小，使汽车的真实质量被汽车的振动载荷所淹没;同时车繼高， 汽车的振动载荷曲线越陡，zui大汽车振动载荷呈变大趋势。 因此在安装动态地磅时，应选取各面等级较高的路段，同 时应对动态称量时的zui高车速进行限制，以zui大卩踱地减小 汽车振动载荷，保证称量精度。