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1、成都理工大学2014届学士学位论文动态汽车衡测量不确定度分析与评定方法的研究作者姓名：王振磊 专业班级：机械三班 指导教师：刘艳华摘 要随着改革开放的深入和经济的快速发展，边境贸易不断增加，高速公路的快速发展，港口货物吞吐量迅速增长。实现快速准确的计量,有着非常重要的现实意义。现阶段我国的动态称重系统在研究上有了很大的进展，但还有一些问题需要解决。这些问题包括如何提高测量精度，因为在汽车通行速度比较低的时候，测量精度较高，但在汽车通行速度高时，我们所希望满足的精度无法达到。车辆在进行动态称重时是一个复杂的测量过程，许多影响因素会干扰系统获得车辆的真实轴重。如：车辆的通行速度、车辆自身运动产生的
2、振动、车辆轮胎对系统的作用力。这些干扰因素，严重影响了WIM系统的测量精度。因此在后续的研究中，如何在各种干扰因素的干扰下获得准确的真实轴重是动态称重系统的研究难点和重点。本文主要通过对动态汽车衡测量的不确定性的分析与研究，将提高测量的准确性，以期使系统具有最好的性能, 满足对运输车辆的管理要求。动态称重系统的发展将会对社会做出巨大的贡献，它将会有效的减少交通事故发生的数量，减少路面的损坏，大幅节约路面维护资金。关键词：动态汽车衡；动态称重系统；不确定度分析；不确定度评定Research of Dynamic truck scale measurement uncertainty analys
3、is and evaluation methodsAbstractWith the rapid development of reform and opening up of the economy border trade, the rapid development of highway, the rapidly increased throughput of port cargo .To achieve fast accurate measurement has very important practical significance.At present Dynamic weighi
4、ng system of our country has made great progress on the research, but there are also some problems need to be solved. These questions including how to improve the accuracy of measurement. Because cars in low speed will get high accuracy of measurement, but when cars at high speed, we cannot get the
5、accuracy which we hope to meet. Vehicles process in the dynamic weighing measurement is complex, many factors can interfere with the system to obtain real axle load of the vehicle. Such as: the vehicles traffic speed, the vibration of the vehicle movement itself, vehicle tire forces on the system. T
6、hese interference factors seriously influence the measuring accuracy of WIM system. Therefore in the follow-up study, how to obtain accurate under various interference factors of interference real axle load is the research emphasis and difficulty of dynamic weighing system.This article mainly throug
7、h to the dynamic truck scale to measure the uncertainty of the analysis and research, to improve the accuracy of measurement, in order to make the system has the best performance, satisfies the requirement of the management of the transport vehicle. Vehicle dynamic weighing technology development wi
8、ll be beneficial to reduce the number of traffic accidents, reducing pavement damage, save national highway maintenance funds and so on, it will have a direct and indirect economic benefits. To prevent tollbooth collector cheat, Governance overload flood and overload protection provided important me
9、ans for the highway.Key words: Dynamic truck scale; Dynamic weighing system; The uncertainty analysis ; The uncertainty evaluation目录第一章 动态汽车衡的发展现状51.1 研究背景51.2 车辆动态称重51.3 汽车衡发展趋势61.4 国内外动态汽车衡称重系统的发展与现状61.4.1 国外动态汽车衡称重系统的发展与现状61.4.2 国内动态汽车衡称重系统的发展与现状71.5 存在问题71.6 研究的目的与意义81.7 本文研究的内容8第二章 动态汽车衡称重系统的构成
10、与工作原理92.1 结构组成92.2 汽车衡的工作原理102.3 动态汽车衡相关标准与规程112.4 动态汽车衡静态称量的检定122.4.1 动态汽车衡作为非自动衡器使用122.4.2 动态汽车衡作为控制衡器使用122.5 动态汽车衡动态称量的检定122.5.1动态检定标准器122.5.2参考车辆轴重和车重的确定12第三章 测量结果不确定度143.1 测量不确定度的发展历史143.2 测量不确定度的基本概念143.3 不确定度的评定方法153.3.1 A类不确定度的评定方法153.3.2 B类不确定度的评定方法163.4测量结果及其不确定度的表示18第四章 动态汽车衡测量结果不确定度的主要影响
11、因素分析204.1 车辆运动状态204.2 车辆运动速度224.3 其他影响因素24第五章 动态汽车衡测量不确定度的评定分析255.1 静态称量的不确定度分析255.1.1 无细分分度值动态汽车衡静态测试不确定度分析255.1.2 有细分分度值动态汽车衡静态测试不确定度分析275.2 动态称量的不确定度分析295.2.1 总车重动态称量示值的不确定度分析295.2.1 双轴刚性车辆单轴动态测试结果的不确定度分析31第六章 动态汽车衡测量结果不确定度评定方法的实践验证366.1动态汽车衡作为非自动秤静态称量结果的不确定度分析376.1.1静态测试分辨力376.1.2 静态测试重复性386.2 动
12、态汽车衡作为控制衡器静态测试示值误差的不确定度分析386.3 动态汽车衡动态试验示值及示值误差的不确定度分析406.4轴刚性车辆轴载荷修正平均值的不确定度分析42第七章 结论467.1 全文总结467.2 结论46参考文献48第一章 动态汽车衡的发展现状1.1 研究背景我国高速公路传统的收费模式是按车型（以核定装载质量为依据）来征收通行费（图1-1）。在我国国民经济和交通事业飞速发展的今天，高速上行驶的卡车数量飞速增长，导致超载超限现象愈演愈烈，成为高速公路管理上一个顽疾的存在。从两千零一年开始，我国相继在各地实行了货车计重收费政策，以加强对超载超限的运输管理。这种运用经济手段与行政手段相结合
13、来综合治理超载超限的方法，使动态汽车衡称重技术在交通运输业得到了广泛的应用。但是经过10余年的应用和改进，动态称重技术以及动态汽车衡的使用和计量等环节都出现了一些严重的问题。图1-1 动态汽车衡1.2 车辆动态称重动态称重系统采用动态称重技术（WIM，Weight In-Motion），动态称重(WIM)技术是在短时间内用特定的精度来测量快速移动的车辆，通过测量可以获得车辆的总重、轴重，以及通过该系统的车辆数、车的种类、车速、交通量。该称重系统受多种外界因素的影响，包括车辆的结构、车辆的振动、轮胎的弹性、车辆的运动以及外界环境如天气、温度的影响。同时还受系统自身方面的影响，如传感器本身的误差，
14、系统的数据算法。动态称重是在车辆运动的状态下进行的，车不需停下就可以完成对汽车各方面的测量。这使他与静态称量相比具备了很高的效率，大大缩短时间，不会影响正常的交通运行。1.3 汽车衡发展趋势数字式汽车衡将全面取代模拟式汽车衡。科技的进步使客户对WIM的测量精度和稳定性的要求越来越高，模拟式汽车衡已经不能满足客户的这一需求。模拟式汽车衡获得的信号为模拟信号，它的传输是从传感器采集信号，然后经过二三十米的导线，最终到达数据处理中心。模拟式汽车衡获得的模拟信号在传输的过程中受到环境的干扰，如温度、湿度等。在到达数据处理中心后，信号已经不是原来的信号，最终车辆的测量结果就会不准确，给公司和客户带来不必
15、要的损失。模拟式汽车衡的安装调试过于依靠人工，使汽车衡在测量时有很大的误差。模拟式汽车衡在平时的使用过程中，易受周围环境的干扰，如温度会影响传感器的性能。特殊情况如秤体的振动在与车辆的振动频率一致时，共振带来的测量误差会非常高。数字式汽车衡的传感器获得的信号为数字信号，不会受传输距离和周围环境因素的干扰，因此易获得真实的数据。数字式汽车衡的调试通过电脑完成，不会带来像模拟式汽车衡一样的误差。以上的概述表明，模拟式汽车衡已经脱离了社会发展的步伐，未来将从计量区消失。数字式汽车衡将会登上计量的舞台大放光彩。1.4 国内外动态汽车衡称重系统的发展与现状1.4.1 国外动态汽车衡称重系统的发展与现状世界上如美国、德国、法国等发达国家非常重视对公路称重系统的研究。二十世纪五十年代末，美国开始了长达十几年的WIM系统的研究，在1974年开始在车辆载荷研究中使用WIM系统。在相同的年份，法国取得了Vibracoax（压电缆动态车辆称重器）专利。1983年，法国开始将Vibracoax在公路上使用。1983年，美国开始研究在WIM系统中使用PVDF（一种压电材料）。同年9月，美国公路管理局开始研究低成本WIM系统。在1984年，
