CN101900600A - 轴重测量装置以及轴重测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴重测量装置以及轴重测量方法，能够实现测量结果的准确性的提高，并削减部件个数，降低机器成本。轴重测量装置具有：测量设于车轴(201)的一侧的车轮(202a)的重量的轮重传感器(2a)；测量设于车轴(201)的另一侧的车轮(202b)的重量的轮重传感器(2b)；运算部。轮重传感器(2b)在行驶车辆的行驶方向(X1)上与轮重传感器(2a)隔开规定的间隔(D)配置。运算部通过将轮重传感器(2a)的测量结果乘以二，从而算出车轴(201)的第一重量值，并且通过将轮重传感器(2b)的测量结果乘以二，从而算出车轴(201)的第二重量值，根据第一重量值和第二重量值的平均值，算出车轴(201)的重量。

Description

轴重测量装置以及轴重测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量行驶车辆的车轴的重量的轴重测量装置以及轴重测量方法。

背景技术

以往，已知具有多个测量设于行驶车辆的车轴上的车轮的重量的轮重计的轴重测量装置(例如参考专利文献1)。

在上述专利文献1中公开有这样的轴重测量装置，其具有：配置在第一测量位置上，测量行驶车辆的左轮重的左轮重计；配置在第一测量位置上，测量行驶车辆的右轮重的右轮重计；配置在第二测量位置上，测量行驶车辆的左右任一方的轮重的单侧轮重计；根据各轮重计的测量结果算出车轴的重量的运算部。另外，第二测量位置是在行驶车辆的行驶方向上与第一测量位置隔开规定的间隔的位置。

在上述专利文献1的轴重测量装置中，通过运算部，根据左轮重计的测量结果以及右轮重计的测量结果，计算左轮重以及右轮重的分配值。然后，运算部根据该分配值和单侧轮重计的测量结果计算第二测量位置上的另一轮重值。之后，运算部通过将左轮重计的测量结果和右轮重计的测量结果相加，算出第一测量位置上的轴重值。并且，运算部通过将单侧轮重计的测量结果和另一轮重值相加，算出第二测量位置的轴重值。然后，运算部算出第一测量位置的轴重值和第二测量位置的轴重值的平均值作为车轴的重量。

在此，行驶车辆会因为路面的地质、路面的凹凸以及悬空等而振动。因此，行驶车辆的轴重会相对于静止状态的车辆的轴重变动。因此，在上述专利文献1的轴重测量装置中，通过算出第一测量位置的轴重值和第二测量位置的轴重值的平均值作为车轴的重量，从而能够减小因行驶车辆的振动产生的测量误差。

专利文献1：日本特开2005-127941号公报

但是，在上述专利文献1中公开的以往的轴重测量装置中，由于至少需要设计三个轮重计，所以存在难以削减部件个数的问题。由此，难以实现轴重测量装置的机器成本以及设置成本的降低。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种能够实现测量结果的准确性的提高，同时能够削减部件个数，降低机器成本的轴重测量装置以及轴重测量方法。

本发明的轴重测量装置，其测量行驶车辆的车轴的重量，具有：测量设于车轴的一侧的车轮的重量的、配置在第一测量位置的第一轮重计；测量设于车轴的另一侧的车轮的重量的、配置在第二测量位置的第二轮重计；根据第一轮重计的测量结果和第二轮重计的测量结果算出车轴的重量的运算部，第二轮重计在行驶车辆的行驶方向上与第一轮重计隔开规定的间隔配置，运算部通过将第一轮重计的测量结果乘以二，算出车轴的第一重量值，并且通过将第二轮重计的测量结果乘以二，算出车轴的第二重量值，从而根据第一重量值和第二重量值的平均值算出车轴的重量。

根据这样的结构，通过使用两个轮重计来算出车轴的重量，与设计三个轮重计的情况相比，能够削减部件个数。另外，根据第一重量值和第二重量值的平均值，算出车轴的重量，能够减小因行驶车辆的振动而产生的测量误差，所以能够实现测量结果的准确性的提高。

在上述轴重测量装置中，第一轮重计及第二轮重计优选以在与行驶车辆的行驶方向正交的方向上从路面的中央部向彼此相反方向延伸的方式配置。另外，与行驶方向正交的方向中也包含与行驶方向实质上正交的方向。

在上述轴重测量装置中，车轴的重量能够采用第一重量值与第二重量值的平均值而算出。

另外，本发明的轴重测量方法，测量行驶车辆的车轴的重量，其具有：通过配置在第一测量位置的第一轮重计测量设于车轴的一侧的车轮的重量的工序；通过运算部将第一轮重计的测量结果乘以二，算出车轴的第一重量值的工序；通过在行驶车辆的行驶方向上与第一轮重计隔开规定的间隔配置的第二轮重计来测量设于车轴的另一侧的车轮的重量的工序；通过运算部将第二轮重计的测量结果乘以二，算出车轴的第二重量值的工序；通过运算部根据该第一重量值与第二重量值的平均值来算出车轴的重量的工序。

根据这样的结构，使用两个轮重计来算出车轴的重量，从而与使用三个轮重计的情况相比，能够削减部件个数。另外，根据第一重量值与第二重量值的平均值算出车轴的重量，从而能够减小因行驶车辆的振动产生的测量误差，所以能够实现测量结果的准确性的提高。

(发明效果)

根据本发明，能够提供实现测量结果的准确性的提高，并能够削减部件个数，降低机器成本的轴重测量装置以及轴重测量方法。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的行驶车辆的重量测量装置的整体结构的方块图。

图2是表示本发明的一实施方式的行驶车辆的重量测量装置的轮重传感器的配置的平面图。

图3是用于说明本发明的一实施方式的行驶车辆的重量测量装置的动作的流程图。

附图标记说明

2a轮重传感器(第一轮重计)

2b轮重传感器(第二轮重计)

33运算部

50轴重测量部(轴重测量装置)

200行驶车辆

201车轴

202a、202b车轮

具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式，参考附图进行说明。另外，以下的实施方式中，说明关于行驶车辆的重量测量装置适用本发明的情况。

首先，参考图1及图2，关于本发明的一实施方式的行驶车辆的重量测量装置100的结构进行说明。

本实施方式的行驶车辆的重量测量装置100，如图1所示，具有环型线圈1a以及1b、轮重传感器2a以及2b和运算装置3。另外，在以下的说明中，关于环型线圈1a以及1b和轮重传感器2a以及2b如图2所示，设于行驶车辆200通行的路面300上的情况进行说明。

行驶车辆200在路面300上向箭头X1方向行驶。另外，行驶车辆200具有多个(本实施方式中为两根)的车轴201。在该车轴201中，在箭头Y1方向侧(一侧)上设置有车轮202a，并在箭头Y2方向侧(另一侧)上设置有车轮202b。

环型线圈1a以及1b埋设在向箭头X1方向延伸的路面300的测量区域R中。该环型线圈1a以及1b以在与行驶车辆200的行驶方向实质上正交的方向(箭头Y1方向以及箭头Y2方向)上从路面300的箭头Y1方向侧的端部附近延伸至箭头Y2方向侧的端部附近的方式形成。环型线圈1a配置在测量区域R的箭头X2方向侧的端部，用于检测行驶车辆200进入测量区域R的情况。环型线圈1b配置在测量区域R的箭头X1方向侧的端部，用于检测行驶车辆200从测量区域R退出的情况。

轮重传感器2a以及2b埋设在路面300的测量区域R中。另外，轮重传感器2a以及2b分别是本发明的「配置在第一测量位置的第一轮重计」以及「配置在第二测量位置的第二轮重计」的一例。轮重传感器2b在行驶车辆200的行驶方向(箭头X1方向)中与轮重传感器2a隔开规定的间隔D配置。另外，轮重传感器2a、2b以在与行驶车辆200的行驶方向实质上正交的方向上从路面300的中央部彼此向相反方向延伸的方式配置。即，轮重传感器2a以在与行驶车辆200的行驶方向实质上正交的方向上从路面300的中央部延伸到箭头Y1方向侧的端部附近的方式形成。另外，轮重传感器2b以在与行驶车辆200的行驶方向实质上正交的方向上从路面300的中央部延伸到箭头Y2方向侧的端部附近的方式形成。因此，从行驶车辆200观察时，轮重传感器2a以及2b在测量区域R中分别靠向左侧以及右侧配置。由此，轮重传感器2a配置用以测量行驶车辆200的箭头Y1方向侧的车轮202a的重量，并且轮重传感器2b配置用以测量行驶车辆200的箭头Y2方向侧的车轮202b的重量。

运算装置3如图1所示，包含车辆检测部31、信号转换部32、运算部33和存储部34。运算装置3例如设于路侧。另外，通过轮重传感器2a以及2b、信号转换部32、运算部33和存储部34构成轴重测量部50。

车辆检测部31通过检测环型线圈1a以及1b的电感的变化，来检测行驶车辆200相对于测量区域R的进入以及退出。然后，车辆检测部31将关于行驶车辆200相对于测量区域R的进入以及退出的信息(以下、称作“入退信息”)向运算部33输出。

信号转换部32相对于从轮重传感器2a以及2b输入的信号进行电流/电压转换、放大以及A/D转换。然后，信号转换部32对运算部33输出A/D转换后的数据信号。即，信号转换部32对运算部33输出与轮重传感器2a的测量值对应的数字信号和与轮重传感器2b的测量值对应的数据信号。

运算部33将从车辆检测部31输入的入退信息记录在存储部34。另外，运算部33根据从信号转换部32输入的数字信号，算出车轮202a的重量值以及车轮202b的重量值，将这些重量值记录在存储部34中。然后，运算部33算出行驶车辆200的车轴201的个数、各车轴201的重量(轴重)，行驶车辆200的总重量以及车轴201间的距离等。关于其详细情况在后面论述。

接着，参考图1～图3，关于本实施方式的行驶车辆的重量测量装置100的动作进行说明。另外，由流程图的各步骤通过运算部33(参考图1)执行。另外，在行驶车辆的重量测量装置100(参考图1)中，反复进行以下的动作。

首先，在行驶车辆的重量测量装置100中，在图3的步骤S1中，判断车辆检测部31(参考图1)是否检测到环型线圈1a(参考图2)进入到行驶车辆的测量区域R(参考图2)。然后，当判断行驶车辆未进入测量区域R的情况下，反复进行步骤S1。即，重量测量装置100在行驶车辆进入测量区域R之前待机。然后，在判断行驶车辆进入测量区域R的情况下，将入退信息记录在存储部34(参考图1)中，移向步骤S2。

接着，在步骤S2中，判断轮重传感器2a或者2b(参考图2)是否测量到行驶车辆的轮重。具体地，判断是否从信号转换部32(参考图1)输入超过一定阈值的数字信号。然后，在判断轮重传感器2a或者2b测量行驶车辆的轮重的情况下，轮重值与时间信息等一同被记录在存储部34中，移向步骤S3。另一方面，在判断轮重传感器2a以及2b未测量行驶车辆的轮重的情况下，移向步骤S4。

接着，在步骤S3中，判断从信号转换部32输入的数据信号(测量结果)是否正常地记录在存储部34中。然后，在判断测量结果正常地记录在存储部34中的情况下，移向步骤S4。另一方面，在判断测量结果未正常地记录在存储部34中的情况下，在步骤S8中，判断测量失败，结束一连串的动作。

接着，在步骤S4中，判断在车辆检测部31中是否检测到环型线圈1b从行驶车辆的测量区域R退出。然后，在判断行驶车辆未从测量区域R退出的情况下，移向步骤S5。另一方面，在判断行驶车辆从测量区域R退出的情况下，将入退信息记录在存储部34中，移向步骤S6。

接着，在步骤S5中，判断行驶车辆进入测量区域R后是否经过规定的时间。在判断未经过规定的时间的情况下，返回步骤S2。另一方面，在判断经过规定的时间的情况下，在步骤S8中，判断测量失败，从而消除测量结果，结束一连串的动作。

另外，在步骤S4中，判断行驶车辆从测量区域R退出的情况下，在步骤S6中，判断是否有记录在存储部34中的测量结果。然后，在判断有测量结果的情况下，移向步骤S7。另一方面，在判断没有测量结果的情况下，在步骤S8中，判断为测量失败，结束一连串的动作。

接着，在步骤S7中，根据记录在存储部34中的测量结果和时间信息等，通过运算部33算出行驶车辆的车轴的个数、各车轴的重量、行驶车辆的总重量以及车轴间的距离等，结束一连串的动作。

在此，关于步骤S7的轴重等的算出方法进行说明。在该说明中，如图2所示，关于行驶车辆200在路面300的测量区域R中通行的情况进行说明。

在该情况下，在行驶车辆200进入测量区域R后到退出的期间，通过轮重传感器2a测量设于行驶车辆200的前方(箭头X1方向侧)的车轴201上的车轮202a的重量，并且测量设于行驶车辆200的后方(箭头X2方向侧)的车轴201上的车轮202a的重量。另外，通过轮重传感器2b，测量设于行驶车辆200的前方的车轴201上的车轮202b的重量，并且测量设于行驶车辆200的后方的车轴201上的车轮202b的重量。

因此，在存储部34中，将设于行驶车辆200的前方的车轴201的车轮202a的重量值与该车轮202a在轮重传感器2a上通过的时间信息一起记录。另外，在存储部34中，将设于行驶车辆200的前方的车轴201上的车轮202b的重量值与该车轮202b在轮重传感器2b上通过的时间信息一起记录。另外，在存储部34中，将设于行驶车辆200的后方的车轴201上的车轮202a的重量值与该车轮202a在轮重传感器2a上通过的时间信息一起记录。另外，在存储部34中，将设于行驶车辆200的后方的车轴201上的车轮202b的重量值与该车轮202b在轮重传感器2b上通过的时间信息一起记录。

然后，行驶车辆200的车轴201的个数，在行驶车辆200进入测量区域R后到退出之前的期间，通过轮重传感器2a测量两个车轮202a，并且通过轮重传感器2b测量两个车轮202b，所以算出是两根。

另外，关于前方的车轴201的重量，首先，通过将设于前方的车轴201上的车轮202a的重量值乘以二，算出前方的车轴201的第一重量值，并且通过将设于前方的车轴201的车轮202b的重量值乘以二，从而算出前方的车轴201的第二重量值。然后，通过运算前方的车轴201的第一重量值和前方的车轴201的第二重量值的平均值，从而算出前方的车轴201的重量。

另外，关于后方的车轴201的重量，首先，通过将设于后方的车轴201上的车轮202a的重量值乘以二，算出后方的车轴201的第一重量值，并且通过将设于后方的车轴201上的车轮202b的重量值乘以二，从而算出后方的车轴201的第二重量值。然后，通过计算后方的车轴201的第一重量值和后方的车轴201的第二重量值的平均值，从而算出后方的车轴201的重量。

另外，行驶车辆200的总重量通过将前方的车轴201的重量和后方的车轴201的重量相加来算出。

在本实施方式中，如上所述，使用两个轮重传感器2a以及2b算出车轴201的重量，从而与设置三个轮重传感器的情况相比，能够削减部件个数。由此，能够实现行驶车辆的重量测量装置100的机器成本以及设置成本的降低。

另外，在本实施方式中，轮重传感器2a以及2b隔开间隔D配置，根据轮重传感器2a的测量结果和轮重传感器2b的测量结果，算出车轴201的重量，从而能够减小因行驶车辆200的振动产生的测量误差，所以能够实现测量结果的准确性的提高。

另外，在本实施方式中，轮重传感器2a测量车轮202a的重量，并且轮重传感器2b测量车轮202b的重量，从而能够抑制因行驶车辆200的单载率等引起测量结果的准确性的降低。另外，单载率是指左右方向(箭头Y1方向以及箭头Y2方向)上的行驶车辆200的重量的平衡性的不同的比率。另外，该平衡性的不同因装载于行驶车辆200的负载等的影响而产生。

接着，关于轮重传感器2a以及2b的间隔D进行说明。在此，算出n根轴重计的测量结果的平均值时，含于该算出的平均值中的测量误差PE通过以下的[式1]以及[式2]所示的运算式求出(参考日本特开2004-271378号公报参考)。另外，该测量误差PE因路面的地质、路面的凹凸以及悬空等引起行驶车辆振动而产生。

【数1】

$P_E=\frac{1}{n}\underset{n=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Pe}\left(\mathrm{Xn}\right)$

【数2】

$\mathrm{Pe}\left(\mathrm{Xn}\right)=\sqrt{\mathrm{\λ}}\sin (\frac{2\mathrm{\πXn}}{\mathrm{\λ}}+\mathrm{\φ})$

Xn为第n根的轴重计的配置位置，λ为行驶车辆的振动波长，φ为相位角。并且，在本发明中，配置两根轮重传感器(2a以及2b)，所以测量误差P_E由以下的[式3]所示的算式求出。

【式3】

$P_E=\frac{1}{2}\{\sqrt{\mathrm{\λ}}\sin \left(\mathrm{\φ}\right)+\sqrt{\mathrm{\λ}}\sin (\frac{2\mathrm{\πD}}{\mathrm{\λ}}+\mathrm{\φ})\}$

然后，根据λ在与行驶车辆的速度对应的范围变化且φ在0～2π的范围变化的模拟式，求出测量误差P_E变小的间隔D。

在此，行驶车辆的振动频率f为1.5Hz～4.5Hz。另外，行驶车辆的速度v为10km/h～80km/h。这样，由于λ＝v/f，所以速度为10km/h，振动频率f为4.5Hz的行驶车辆的振动波长λ为约617mm，速度为80km/h，振动频率f为1.5Hz的行驶车辆的振动波长λ为约14815mm。

并且，该模拟式中，根据一定的基准决定间隔D(例如以10mm节距由100～10000mm之间决定)，振动波长λ在600mm～15000mm的范围变化并且相位角φ以0～2π的范围变化。具体地，变化成将振动波长λ以每1.05ⁿ分割的67个模式(600×1.05ⁿ(n为0～66))。然后，变化成将相位角φ均等分割的32个模式。因此，关于合计2144(67×32)模式，对每个间隔D算出测量误差P_E。结果，间隔D为4.3m～4.9m的情况下，判明测量误差P_E变小。即，优选间隔D为4.3m～4.9m。

另外，根据发明人进行的试验，判明作为重量测量装置100的测量对象的行驶车辆200的速度为40km/h以下。

本发明除上述以外，也能够采用多种实施方式。例如，在上述实施方式中，展示了在路面300的测量区域R设置两个环型线圈(1a以及1b)的例子，但不限于此，也可以在路面300的测量区域R设置一个环型线圈。

另外，上述实施方式中，车轴的重量采用第一重量值和第二重量值的平均值算出，但是也可以以对该平均值实施规定的运算的结果作为车轴的重量。例如，也可以采用在平均值上乘以一定的系数所得的值作为车轴的重量。

另外，在上述实施方式中，轮重传感器2a(2b)可以是箭头X1的方向的宽度比车轮202a(202b)的接地宽度宽的载荷板型的压电传感器，也可以是箭头X1方向的宽度比车轮202a(202b)的接地宽度窄的棒型的压电传感器。

Claims (4)

1.一种轴重测量装置，其测量行驶车辆的车轴的重量，其特征在于，具有：

第一轮重计，其配置在第一测量位置，测量设于所述车轴的一侧的车轮的重量；

第二轮重计，其配置在第二测量位置，测量设于所述车轴的另一侧的车轮的重量；

运算部，其根据所述第一轮重计的测量结果和所述第二轮重计的测量结果算出所述车轴的重量，

所述第二轮重计在行驶车辆的行驶方向上与所述第一轮重计隔开规定的间隔配置，

所述运算部通过将所述第一轮重计的测量结果乘以二，算出所述车轴的第一重量值，并且通过将所述第二轮重计的测量结果乘以二，算出所述车轴的第二重量值，从而根据所述第一重量值和所述第二重量值的平均值算出所述车轴的重量。

2.如权利要求1所述的轴重测量装置，其特征在于，

所述第一轮重计及第二轮重计以在与行驶车辆的行驶方向正交的方向上从路面的中央部彼此向相反方向延伸的方式配置。

3.如权利要求1或2所述的轴重测量装置，其特征在于，

所述运算部将算出所述第一重量值和所述第二重量值的平均值作为所述车轴的重量。

4.一种轴重测量方法，其测量行驶车辆的车轴的重量，其特征在于，具有：

通过配置在第一测量位置的第一轮重计，测量设于所述车轴的一侧的车轮的重量的工序；

通过运算部将所述第一轮重计的测量结果乘以二，从而算出所述车轴的第一重量值的工序；

通过在行驶车辆的行驶方向上与所述第一轮重计隔开规定的间隔配置的第二轮重计，测量设于所述车轴的另一侧的车轮的重量的工序；

通过所述运算部将所述第二轮重计的测量结果乘以二，从而算出所述车轴的第二重量值的工序；

通过所述运算部根据所述第一重量值和所述第二重量值的平均值，算出所述车轴的重量的工序。

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