JPH1090043A - 車両の輪重計測装置 - Google Patents
車両の輪重計測装置Info
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- JPH1090043A JPH1090043A JP26251396A JP26251396A JPH1090043A JP H1090043 A JPH1090043 A JP H1090043A JP 26251396 A JP26251396 A JP 26251396A JP 26251396 A JP26251396 A JP 26251396A JP H1090043 A JPH1090043 A JP H1090043A
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Abstract
速度で走行する車両の静的輪重値又は静的軸重値を精度
良く計測することができると共に、装置の費用が安価で
あり、設置面積が比較的狭くて済むようにすること。 【解決手段】 路面に互いに間隔を隔てて設けた第1乃
至第3の荷重検出部8〜10と、この荷重検出部8〜1
0上を通過する車両の速度を検出する速度検出手段と、
速度が高速、中速、低速、超低速の4つの速度範囲に区
分されてこれら区分された各速度範囲ごとに対応して定
めた4つの軸重値演算手段と、この4つの軸重値演算手
段のうちから速度検出手段が検出した車両の検出速度と
対応する軸重値演算手段を選択してその速度が検出され
た車両の静的軸重値をその選択した軸重値演算手段に演
算させる選択手段と、を具備し、各軸重値演算手段は、
対応する速度に応じて予め定めた荷重検出部が検出した
動的軸重値に基づいて車両の静的軸重値を演算する。
Description
高速までの比較的広い速度範囲内の任意の速度で走行す
る車両の静的輪重値又は静的軸重値を精度良く計測する
ことができる車両の軸重計測装置に関する。
輪重又はこれらを加算して車両の重量を計測する装置と
して、路面に設置されている電気式荷重検出器と、この
荷重検出器により検出した荷重を種々の方法により処理
し、この処理によって得られた荷重を静的軸重値として
出力する処理手段と、からなるものがある。その際、荷
重検出器は、構造上、経済上の理由から走行方向の長さ
が約1m程度のものを用いている。図10(a)は、車
輪が荷重検出器上を通過しようとする状態を示す図で、
1は車両の車輪を概略的に表し、2は載荷板、3a、3
bは荷重検出器である。この載荷板2の上を車輪1が通
過すると、荷重検出器3a、3bの出力は、図10
(b)の5a、5bとなり、その合成波5の高さが真の
荷重であり、波形としては台形波が期待される。しか
し、荷重検出器3a、3bの上を通過する車両には振動
があり、その振幅及び位相は必ずしも一定ではなく、荷
重検出器3a、3bの出力は図11(a)、(b)のよ
うな波形7、8となり、図10(b)に示す真の荷重4
と相違する。そして、車両はほとんどの場合、図11に
示すような略正弦的定常振動6をしながら荷重検出器3
a、3bの上を通過する。
荷重検出器の上を通過する車両の軸重を正確に測定しよ
うとして考え出された車両の軸重計測装置が特公昭59
−44572号公報に掲載されている。この軸重計測装
置は、動的軸重値Wから振動成分gを算出し、荷重補正
を行うことを特徴とし、その目的は真の静的軸重値との
誤差が極めて小さい静的軸重値W0 を計測することであ
る。図12は荷重検出器3a、3bで得られる動的軸重
値Wの出力波形7を示す。動的軸重値Wは、車両の上下
振動成分gと静的軸重値W0 の和である。今、k0 をこ
の振動成分gの振幅、θを位相、tを時間、fを振動成
分gの周波数とし、 g=k0 ・sin(2Πft+θ) ・・・・(7) とすると、動的軸重値Wは、 W=W0 +k0 W0 ・sin(2Πft+θ) ・・・・(8) と表すことができる。図12の出力波形7において、任
意の時刻t1 、t2 、t3 における動的軸重値を夫々W
1 、W2 、W3 とすると、(8)式より、連立方程式
周波数fと動的軸重値を検出するサンプリング時刻T1
=t1 、T2 =t2 、T3 =t3 が決まれば、静的軸重
値W0を求めることができる。ここで、時刻t1 、
t2 、t3 のサンプリング間隔を常に一定にして計算処
理上一定とし、車両の上下振動成分の周波数fは、計測
の対象となる車両の載荷状態では、3Hz前後であるこ
とが経験的に知られているので、この周波数fを定数の
3Hzとして扱うことにより静的軸重値W0 を求めるこ
とができる。
重計測装置では、車両速度が比較的低速の約25km/
h未満の場合には静的軸重値W0 を正確に計測すること
ができるが、走行速度が約25km/h以上の場合は計
測誤差が極端に大きくなり、従って、上記従来の軸重計
測装置では、車両の走行速度が25km/h以上の場合
は静的軸重値W0を正確に計測することができないとい
う問題がある。
なると計測精度が急激に悪化するのは、車両の走行速度
が早くなるに従って車輪が1mの載荷板2上を通過する
時間が短くなり、この通過時間が短くなると、サンプリ
ング時刻t1 、t2 、t3 の時間間隔が短くなって各動
的軸重値W1 、W2 、W3 が互いに接近することとな
る。これによって、各動的軸重値どうしの偏差|W1 −
W2 |、|W2 −W3 |、|W1 −W3 |が小さくなっ
て、各偏差が各種の誤差やノイズの大きさに近づくと、
もはや各動的軸重値W1 、W2 、W3 に基づいて図12
に示す正弦的定常振動を正確に演算することができなく
なり、これによって静的軸重値W0 を正確に算出するこ
とができないからである。また、場合によっては、この
軸重計測装置により計算された静的軸重値が、正弦的定
常振動の最大重量を越えたり最小重量未満となることが
あり、この軸重計測装置を使用せずに、単に正弦的定常
振動の実測重量を静的軸重値とした方が静的軸重値の計
測精度が上がることとなる。このように、この計測装置
の使用自体が無意味となる。
的広い速度範囲内の任意の速度で走行する車両の静的輪
重値又は静的軸重値を精度良く計測することができると
共に、装置の費用が安価であり、設置面積が比較的狭く
てよい車両の輪重計測装置を提供することを目的とす
る。
に第1の発明は、車両の通過する路面に互いに間隔を隔
てて設けた2台以上の荷重検出手段と、この荷重検出手
段上を通過する車両の速度を検出する速度検出手段と、
速度が2以上の速度範囲に区分されてこれら区分された
各速度範囲ごとに対応して定めた2つ以上の輪重値演算
手段と、この2つ以上の輪重値演算手段のうちから上記
速度検出手段が検出した車両の検出速度と対応する輪重
値演算手段を選択してその速度が検出された車両の静的
輪重値をその選択した輪重値演算手段に演算させる選択
手段と、を具備する車両の輪重計測装置において、上記
各輪重値演算手段は、対応する速度に応じて予め定めた
上記荷重検出手段が検出した動的荷重値に基づいて車両
の静的輪重値を演算することを特徴とするものである。
測装置において、上記2つ以上の輪重値演算手段は、車
両速度の第1の速度範囲と対応して記憶されており互い
に異なる少なくとも時刻T1 =0、T2 =t1 、T3 =
t2 における上記荷重検出手段の検出した動的荷重値W
1 、W2 、W3 を下記(13)式と(14)式に代入
し、下記(13)乃至(15)式に基づいて静的輪重値
W0 を演算する第1の輪重値演算手段と、
囲と対応して記憶されており車両の上下振動の略1周期
に亘って検出された複数の動的荷重値の平均値に基づい
て静的輪重値W0 を演算する第2の輪重値演算手段と、
を具備することを特徴とするものである。
に間隔を隔てて設けた2台以上の荷重検出手段と、この
荷重検出手段上を通過する車両の速度を検出する速度検
出手段と、互いに異なる少なくとも時刻T1 =0、T2
=t1 、T3 =t2 における上記荷重検出手段の検出し
た動的荷重値W1 、W2 、W3 を上記(13)式と(1
4)式に代入し、上記(13)乃至(15)式に基づい
て静的輪重値W0 を演算する輪重値演算手段と、を有す
る車両の輪重計測装置において、上記速度検出手段が検
出した検出速度に基づいて、車両が上記各荷重検出手段
上を通過する時間帯の中で少なくとも上記各時刻T1 、
T2 、T3 が、車両の上下振動の略1周期の範囲内に入
り、かつ、上記各時刻T1 、T2 、T3 における動的荷
重値W1、W2 、W3 のばらつきが大きくなる各時刻T
1 、T2 、T3 を選択する選択手段を設けたことを特徴
とするものである。
た低速から高速までの比較的広い速度範囲内の任意の速
度で走行する車両の静的輪重値W0 を精度良く計測する
ことができるようにしたものであり、そのために、この
速度を2以上の速度範囲に区分して各速度範囲ごとに夫
々対応して定めた2以上の輪重値演算手段と、車両の速
度を速度検出手段が検出してその検出速度と対応する輪
重値演算手段を選択する選択手段とを備えている。例え
ば区分されている比較的高速度範囲内の速度で走行する
車両に対しては、高速度用輪重値演算手段が予め定めた
台数、例えば2台以上の所定の荷重検出手段を使用して
静的輪重値を演算し、区分されている比較的低速度範囲
内の速度で走行する車両に対しては、低速度用輪重値演
算手段が予め定めた台数、例えば上記台数よりも少ない
台数の所定の荷重検出手段を使用して静的輪重値を演算
する。つまり、各輪重値演算手段は、それぞれと対応す
る速度に適した予め定めた台数又は設置位置の荷重検出
手段が夫々予め定めた時刻に出力する動的荷重値を使用
して静的輪重値を演算することができる。
荷重値を計測する構成とすることにより、輪重値演算手
段がその動的荷重値に基づいて車両の静的軸重値を演算
することができる。
の速度範囲(比較的高速度範囲)内の速度で走行する車
両に対しては、第1の輪重値演算手段を使用して静的輪
重値を演算し、区分されている第2の速度範囲(比較的
低速度範囲)内の速度で走行する車両に対しては、第2
の輪重値演算手段を使用して静的輪重値を演算すること
ができる。この第1の輪重値演算手段は、少なくとも時
刻T1 =0、T2 =t1 、T3 =t2 における荷重検出
手段の出力した動的荷重値W1 、W2 、W3 を上記(1
3)式と(14)式に代入し、上記(13)乃至(1
5)式に基づいて静的輪重値W0 を演算することができ
る。つまり、高速で走行する車両の静的輪重値を正確に
演算するには、従来例で説明したように、各動的荷重値
W1 、W2 、W3 どうしの偏差|W1 −W2 |、|W2
−W3 |、|W1 −W3 |が大きくなるようにすること
が必要であるので、比較的大きい偏差の動的荷重値
W1 、W2 、W3 を採用することができるように、予め
定めた適切なサンプリング時刻T1 、T2 、T3 におけ
る動的荷重値W1 、W2 、W3 に基づいて静的輪重値W
0 を演算する方式を採用している。従って、第1の輪重
値演算手段では、サンプリング時刻T1 、T2 、T3 の
間隔を長くとるために、例えば、設置されている各荷重
検出手段のうち互いの間隔が比較的長いもの使用して比
較的高速で走行する車両の静的輪重値を精度よく演算す
ることができる。なお、サンプリング時刻T1 =0とし
ているのは、時刻T1 を時刻T2 、T3 の基準時刻とし
ているからである。
の略1周期に亘って検出された複数の動的荷重値の平均
値に基づいて静的輪重値W0 を演算することができる。
つまり、この第2の輪重値演算手段は、車両の速度が比
較的低速であり、車両の上下振動の略1周期に亘って逐
次動的荷重値を検出することができる場合に静的輪重値
W0 を演算して求めるものである。例えば、設置されて
いる各荷重検出手段のうち互いの間隔が比較的短いも
の、又は1台の荷重検出手段を使用して比較的低速で走
行する車両の上下振動の略1周期に亘って検出した動的
荷重値の平均値を演算することにより静的輪重値W0 を
正確に計測することができる。
=0、T2 =t1 、T3 =t2 における荷重検出手段の
出力した動的荷重値W1 、W2 、W3 を上記(13)式
と(14)式に代入し、上記(13)乃至(15)式に
基づいて静的輪重値W0 を演算することができる。そし
て、選択手段は、速度検出手段が検出した検出速度に基
づいて、車両が荷重検出手段上を通過する時間帯の中で
少なくとも各時刻T1、T2 、T3 が、車両の上下振動
の略1周期の範囲内に入り、かつ、各時刻における動的
荷重値W1 、W2 、W3 のばらつきが大きくなる各時刻
を選択する。つまり、車両の上下振動の振動波形を或る
限られたサンプル時刻T1 、T2 、T3における動的荷
重値W1 、W2 、W3 に基づいて正確に演算するには、
その振動波形の1周期の波形を正確に演算するのがよ
く、従って、これら少なくとも3つのサンプル時刻
T1 、T2 、T3 を車両の上下振動の1周期内に収め、
かつ、各時刻における動的荷重値W1 、W2 、W3 のば
らつきが大きくなる各時刻を選択することにより、その
上下振動の振動波形(振幅、位相角等)を正確に演算す
ることができ、従って、静的輪重値W0 を正確に演算す
ることができる。
を車両の軸重計測装置に適用した一実施形態を各図を参
照して説明する。図1乃至図3に示す8、9、10は第
1、第2、第3の荷重検出部である。第1、第2、第3
の各荷重検出部8、9、10は、図1及び図3に示すよ
うに、夫々同等のものであり同一の構造、形状、及び大
きさのものであり、横幅は走行する車両の左右の両輪の
間隔よりも少し広く形成してある。そして、これら3台
の荷重検出部8、9、10は、路面11に車両12の走
行方向13に沿って設けてあり、第1の荷重検出部8と
第2の荷重検出部9との間隔は、d1 (1.736m)
であり、第1の荷重検出部8と第3の荷重検出部10と
の間隔は、d2 (3.472m)である。
走行方向13に平行する方向の断面図である。第1の荷
重検出部8は、路面11と略同一高さに水平に設けられ
ている矩形の載荷板14と、この載荷板14を支持する
4つのロードセル15〜18を備えている。この載荷板
14の車両の走行方向13と平行する横の長さは約1.
2m、縦の長さが約4.0mである。この第1の荷重検
出部8は、図10に示す従来の荷重検出器3a、3bと
同様に、載荷板14上を車両12の左右の両輪が通過す
ると、図12の7に示すような波形の信号(動的軸重
値)を出力する。なお、第2及び第3の荷重検出部9、
10は、第1の荷重検出部8と同等であるので説明を省
略する。
ロック図である。第1乃至第3の各荷重検出部8、9、
10が備えている各ロードセル15〜18は4枚の歪ゲ
ージ19からなるホイートストンブリッジ回路を備えて
いる。そして、この4つのロードセル15〜18は、並
列接続されて等価的に1つのホイートストンブリッジ回
路を構成している。なお、これら4つのロードセル15
〜18のブリッジ回路には、直流電源電圧が印加されて
いる。また、これら第1乃至第3の各荷重検出部8、
9、10は、図1に示すように、増幅器20、アナログ
・デジタル変換器(A/D変換器)21を介して演算制
御部22に接続されている。即ち、各荷重検出部8、
9、10は、歪ゲージ19が検出した歪み量に応じたア
ナログ荷重信号を出力し、このアナログ荷重信号は、対
応する増幅器20により増幅されてA/D変換器21に
よってデジタル荷重信号に変換され、そして演算制御部
22に入力する。このデジタル荷重信号が請求項1、
2、3に記載の動的荷重値であり、この動的荷重値は、
この実施形態では動的軸重値を意味する。
3、記憶部24、設定表示部25が接続している。パル
ス発振器23は、所定の微小時間間隔おきにパルス信号
を発信し、このパルス信号を演算制御部22に供給す
る。後述する速度検出手段及び4つの軸重値演算手段
は、このパルス数をカウントし、そのカウント数を用い
て下記各々の時刻、時間間隔、及び計測期間を算出する
ことができる。
ログラム、各軸重値演算手段と対応する速度範囲等を記
憶している。軸重値演算手段は、請求項1乃至3に記載
の輪重値演算手段と対応しており、車両12の両輪の動
的軸重値に基づいて静的軸重値を演算する手段である。
定、変更を行うことができ、更に演算された静的軸重値
W0 等を表示することができる。
段と4つの軸重値演算手段を備えている。速度検出手段
は、車両12が第1乃至第3の荷重検出部8、9、10
上を通過したときに各荷重検出部8、9、10は夫々荷
重信号(以下、動的軸重値という。)を出力するので、
第1の荷重検出部8が出力する動的軸重値を入力した時
点から第3の荷重検出部10が出力する動的軸重値を入
力した時までの時間間隔を測定し、その測定した時間間
隔を、第1の荷重検出部8と第3の荷重検出部10が設
置されている所定距離間隔d2 で除算することによって
走行車両12の平均速度を算出することができる機能を
備えている。
から速度検出手段が検出した車両12の検出速度と対応
する軸重値演算手段を選択して、その速度が検出された
車両12の静的軸重値をその選択した軸重値演算手段に
演算させる機能を備えている。つまり、4つの軸重値演
算手段は、例えば時速が100km以下の範囲内で任意
の速度で走行する車両12の静的軸重値を演算するため
のものである。即ち、時速が40kmを越えて100k
mまでの範囲内で任意の速度で走行する車両12の静的
軸重値を演算する高速用軸重値演算手段と、時速が23
kmを越えて40kmまでの範囲内で任意の速度で走行
する車両12の静的軸重値を演算する中速用軸重値演算
手段と、時速が10kmを越えて23kmまでの範囲内
で任意の速度で走行する車両12の静的軸重値を演算す
る低速用軸重値演算手段と、時速が10km以下の範囲
内で任意の速度で走行する車両12の静的軸重値を演算
する超低速用軸重値演算手段とからなっている。従っ
て、速度検出手段が検出した車両12の検出速度が時速
50kmであるとすると、選択手段は、この時速50k
mが属する速度範囲(40kmを越えて100km)と
対応する高速用軸重値演算手段を選択し、この選択した
高速用軸重値演算手段により車両12の静的軸重値W0
を演算させることができる。
定常振動をしながら第1乃至第3の荷重検出器8、9、
10の上を通過する車両12の静的軸重値W0 を正確に
測定するものである。即ち、動的軸重値Wから振動波形
を算出し、この振動波形に基づいて静的軸重値W0 を演
算するものである。今、aをこの振動波形の振幅、ψを
位相、tを時間、fを振動波形の周波数とすると、動的
軸重値Wは、 W=a・sin(2Πft+ψ)+W0 ・・・・(16) と表すことができる。図5の振動波形26において、所
定の時刻t=0(=T1)、t=t1 (=T2 )、t=
t2 (=T3 )における動的軸重値を夫々W1 、W2 、
W3 とすると、(16)式より、連立方程式
形の周波数fと動的軸重値を検出するサンプリング時刻
t=0、t=t1 、t=t2 が決まれば、真の静的軸重
値W0を求めることができる。ここで、車両12の上下
振動波形の周波数fは、計測の対象となる重量車の載荷
状態では、従来例で説明したように3Hz前後であるこ
とが経験的に知られているので、この周波数f=3Hz
として代入することにより静的軸重値W0 を求めること
ができる。
置が計測しようとする車両12の車輪が第1乃至第3の
各荷重検出部8、9、10上を通過した時に、各荷重検
出部8、9、10が出力する動的軸重値W1 (t)、W
2 (t+t1 )、W3 (t+t2 )を式(20)、(2
1)に代入して式(22)により静的軸重値W0 (t)
を演算して求める機能を備えている。つまり、例えば車
両12の左右の前輪が図5に示すように、第1、第2、
第3の各荷重検出部8、9、10を乗り上げる時間(時
刻)が、t=0、t=t1 、t=t2 であり、車輪が第
1、第2、第3の各荷重検出部8、9、10から降りる
時間(時刻)が、t=tW 、t=t1 +tW 、t=t2
+tW である。従って、車輪が第1、第2、第3の各荷
重検出部8、9、10上を走行している時間が夫々tW
であり、この各走行時間tW が第1、第2、第3の各荷
重検出部8、9、10による動的軸重値の計測時間であ
る。
ず、第1の荷重検出部8の時間t=0における動的軸重
値W1 (0)、第2の荷重検出部9の時間t=t1 にお
ける動的軸重値W2 (t1 )、第3の荷重検出部の時間
t=t2 における動的軸重値W3 (t2 )を、式(2
0)、(21)に代入して式(22)により静的軸重値
W0 (0)を演算して求める。同様に、第1の荷重検出
部の時間t=1、2、・・・、tW −1における動的軸
重値はW1 (1)、W1 (2)、・・・、W1 (tW −
1)であり、第2の荷重検出部の時間t=t1 +1、t
1 +2、・・・、t1 +tW −1における動的軸重値は
W2 (t1 +1)、W2 (t1 +2)、・・・、W
2 (t1+tW −1)であり、第3の荷重検出部の時間
t=t2 +1、t2 +2、・・・、t2 +tW −1にお
ける動的軸重値はW3 (t2 +1)、W3 (t2 +
2)、・・・、W3 (t2+tW −1)であり、各動的
軸重値〔W1 (1)、W2 (t1 +1)、W3 (t2 +
1)〕、〔W1(2)、W2 (t1 +2)、W3 (t2
+2)〕、・・・、〔W1 (tW −1)、W2 (t1 +
tW −1)、W3 (t2 +tW −1)〕を、上記と同様
に式(20)、(21)に順次代入して式(22)によ
り各静的軸重値W0 (1)、W0(2)、・・・、W0
(tW −1)を順次演算して求め、これら各静的軸重値
W0 (0)、W0 (1)、・・・、W0 (tW −1)の
平均値を計算して静的軸重値W0 を求めることができ
る。
0kmを越えて100kmまでの範囲内における任意の
速度で走行する車両12の静的軸重値W0 を演算するよ
うに定めた理由を説明する。車両12の上下振動の振動
波形を限られたサンプル時刻T1 (t=0〜tW −
1)、T2 (t=t1 〜t1 +tW −1)、T3 (t=
t2 〜t2 +tW −1)において対応する3つのサンプ
ル時刻T1 、T2 、T3 における動的軸重値W1 、
W2 、W3 に基づいて静的軸重値W0 を正確に演算する
には、その振動波形の1周期の波形を正確に求めるのが
よく、従って、これら3つのサンプル時刻T1 、T2 、
T3 を車両12の上下振動の1周期内に収め、かつ、各
時刻における動的軸重値W1 、W2 、W3 のばらつきが
大きくなる各時刻を選択することにより、その上下振動
の振動波形(振幅、位相角等)を正確に求めることがで
き、よって、静的軸重値W0 を正確に演算することがで
きる。そこで、車両12の走行速度が高速になるほど動
的軸重値の振動波形(図5参照)の1周期の長さ(メー
トル)が長くなるので、この1周期の長さ(メートル)
が長くなるほど互いの距離的間隔が広い状態で設置され
た荷重検出部の出力する動的軸重値W1 、W2 、W3 を
採用する必要がある。その為に、この3つの動的軸重値
W1 、W2 、W3 を1つの荷重検出部が出力する動的軸
重値から採用するのではなく、互いに間隔を隔てて設け
られている第1乃至第3の各荷重検出部8、9、10が
出力する動的軸重値を採用することとしている。因み
に、図5は、時速約72kmで走行する車両12の振動
波形を示している。なお、この振動波形の周波数fを3
Hzとしている。
に、この軸重計測装置が計測しようとする車両12の車
輪が第1及び第2の各荷重検出部8、9上を通過した時
に、各荷重検出部8、9が出力する動的軸重値W
1 (t)、W2 (t+tW /2)、W3 (t+t1 )を
式(20)、(21)に代入して式(22)により静的
軸重値W0 (t)を演算して求める機能を備えている。
つまり、例えば車両12の左右の前輪が図6に示すよう
に、第1の荷重検出部8を乗り上げる時間(時刻)がt
=0、第1の荷重検出部8の中央を通過する時間(時
刻)がt=tW /2、第1の荷重検出部8から降りる時
間(時刻)がt=tW 、第2の荷重検出部9を乗り上げ
る時間(時刻)がt=t1 、第2の荷重検出部9の中央
を通過する時間(時刻)がt=t1 +tW /2である。
この場合、第1の荷重検出部8による動的軸重値の計測
時間がtW であり、第2の荷重検出部9による動的軸重
値の計測時間がtW /2である。ただし、図6は、中速
度で走行する車両12の振動波形を示しているので、車
両12が第1、第2の荷重検出部上を通過する時間tW
及びt1 は、図5に示す通過時間tW 及びt1 よりも長
いが、計測時間及び時刻を示すものとして図では同一の
符号で示している。
ず、第1の荷重検出部8の時間t=0における動的軸重
値W1 (0)、第1の荷重検出部の時間t=tW /2に
おける動的軸重値W2 (tW /2)、第2の荷重検出部
の時間t=t1 における動的軸重値W3 (t1 )を、式
(20)、(21)に代入して式(22)により静的軸
重値W0 (0)を演算して求める。同様に、第1の荷重
検出部8の時間t=1、2、・・・、(tW /2)−1
における動的軸重値はW1 (1)、W1 (2)、・・
・、W1 ((tW /2)−1)であり、第1の荷重検出
部8の時間t=(tW /2)+1、(tW /2)+2、
・・・、tW −1における動的軸重値はW2 (tW /2
+1)、W2 ((tW /2)+2)、・・・、W2 (t
W −1)であり、第2の荷重検出部9の時間t=t1 +
1、t1 +2、・・・、t1 +(tW /2)−1におけ
る動的軸重値はW3 (t1 +1)、W3 (t1 +2)、
・・・、W3 (t1 +(tW /2)−1)であり各動的
軸重値〔W1 (1)、W2 (tW /2+1)、W3 (t
1 +1)〕、〔W1 (2)、W2 (tW /2+2)、W
3 (t1 +2)〕、・・・、〔W1 ((tW /2)−
1)、W2 (tW −1)、W3 (t1 +(tW /2)−
1〕を、式(20)、(21)に順次代入して式(2
2)により各静的軸重値W0 (1)、W0 (2)、・・
・、W0 ((tW /2)−1)を順次演算して求め、こ
れら各静的軸重値W0 (0)、W0 (1)、・・・、W
0 ((tW /2)−1)の平均値を計算して静的軸重値
W0 を求めることができる。
3kmを越えて40kmまでの範囲内における任意の速
度で走行する車両12の静的軸重値W0 を演算するよう
に定めた理由を説明する。高速用軸重値演算手段につい
て説明したように、3つのサンプル時刻T1 (t=0〜
tW /2−1)、T2 (t=tW /2〜tW −1)、T
3 (t=t1 〜t1 +(tW /2)−1)において対応
する各3つのサンプル時刻T1 、T2 、T3 を車両12
の上下振動の1周期内に収め、かつ、各時刻における動
的軸重値W1 、W2 、W3 のばらつきが大きくなる各時
刻を選択することにより、その上下振動の振動波形(振
幅、位相角等)を正確に演算することができ、よって、
静的軸重値W0 を正確に演算することができる。従っ
て、3つの動的軸重値W1 、W2 、W3 を第1乃至第3
の荷重検出部8、9、10が出力する動的軸重値から採
用すると、これら動的軸重値W1 、W2 、W3 のサンプ
ル時刻T1 とT3 の時間間隔が振動波形27の1周期を
越えることとなって静的軸重値W0 を正確に演算するこ
とができないので、サンプル時刻T1 とT3 の時間間隔
が振動波形27の1周期を越えないように、互いに時間
間隔が比較的短い第1及び第2の荷重検出部8、9が出
力する動的軸重値を採用することとした。因みに、図6
は、時速約36kmで走行する車両12の振動波形を示
している。なお、この振動波形の周波数fを3Hzとし
ている。
示すように、時間t=0〜(tW /2)−1と、時間t
=tW /2〜tW −1と、時間t=t1 〜t1 +(tW
/2)−1の3つの各時間の動的軸重値に基づいて静的
軸重値W0 を演算する構成としたが、この代わりに、中
速用軸重値演算手段は、図7に示すように、時間t=0
〜(tW /2)−1と、時間t=t1 〜t1 +(tW /
2)−1と、時間t=t1 +(tW /2)〜t1 +tW
−1の3つの各時間の動的軸重値に基づいて静的軸重値
W0 を演算する構成としてもよい。また、図6と図7に
示す各方法により求めた2つの静的軸重値W0 の平均値
を計算して静的軸重値W0 を演算する構成としてもよ
い。更に、中速用軸重値演算手段は、第1と第2の各荷
重検出部8、9の動的軸重値に基づいて静的軸重値W0
を演算すると共に、第2と第3の各荷重検出部9、10
の動的軸重値に基づいて静的軸重値W0 を演算し、これ
ら2つの静的軸重値W0 の平均値を静的軸重値W0 とし
て出力する構成としてもよい。
に、この軸重計測装置が計測しようとする車両12の車
輪が第1の荷重検出部8上を通過した時に、この第1の
荷重検出部8が出力する動的軸重値W1 (t)、W
2 (t+tW /3)、W3 (t+2tW /3)を式(2
0)、(21)に代入して式(22)により静的軸重値
W0 (t)を演算して求める機能を備えている。つま
り、例えば車両12の左右の前輪が図8に示すように、
第1の荷重検出部8を乗り上げる時間(時刻)がt=
0、第1の荷重検出部8の乗り上げ位置から1/3の部
分を通過する時間(時刻)がt=tW /3、第1の荷重
検出部8の乗り上げ位置から2/3の部分を通過する時
間(時刻)がt=2tW /3、第1の荷重検出部8から
降りる時間(時刻)がt=tW である。従って、車輪が
第1の荷重検出部8上を走行している時間がtW であ
り、この走行時間tW が第1の荷重検出部8による動的
軸重値の計測時間である。ただし、図8は、低速度で走
行する車両12の振動波形を示しているので、車両12
が第1の荷重検出部8上を通過する時間tW は、図5乃
至図7に示す通過時間tW よりも長いが、計測時間を示
すものとして図では同一の符号で示している。
ず、第1の荷重検出部8の時間t=0における動的軸重
値W1 (0)、第1の荷重検出部8の時間t=tW /3
における動的軸重値W2 (tW /3)、第1の荷重検出
部8の時間t=2tW /3における動的軸重値W3 (2
tW /3)を、式(20)、(21)に代入して式(2
2)により静的軸重値W0 (0)を演算して求める。同
様に、第1の荷重検出部8の時間t=1、2、・・・、
(tW /3)−1における動的軸重値はW1 (1)、W
1 (2)、・・・、W1 ((tW /3)−1)であり、
第1の荷重検出部8の時間t=(tW /3)+1、(t
W /3)+2、・・・、(2tW /3)−1における動
的軸重値はW2 ((tW /3)+1)、W2 ((tW /
3)+2)、・・・、W2 ((2tW /3)−1)であ
り、第1の荷重検出部8の時間t=(2tW /3)+
1、(2tW /3)+2、・・・、tW −1における動
的軸重値はW3 ((2tW /3)+1)、W3 ((2t
W /3)+2)、・・・、W3 (tW −1)であり、各
動的軸重値〔W1 (1)、W2 ((tW /3)+1)、
W3 ((2tW /3)+1)〕、〔W1 (2)、W
2 ((tW /3)+2)、W3 ((2tW /3)+
2)〕、・・・、〔W1 ((tW /3)−1)、W
2 ((2tW /3)−1)、W3 (tW −1)〕を、式
(20)、(21)に順次代入して式(22)により各
静的軸重値W0 (1)、W0 (2)、・・・、W
0 ((tW /3)−1)を演算して求め、これら静的軸
重値W0 (0)、W0 (1)、・・・、W0 ((tW /
3)−1)の平均値を計算して静的軸重値W0 を求める
ことができる。
0kmを越えて23kmまでの範囲内における任意の速
度で走行する車両12の静的軸重値W0 を演算するよう
に定めた理由を説明する。高速用及び中速用軸重値演算
手段について説明した理由と同様に、組をなす3つの動
的軸重値W1 、W2 、W3 を第1乃至第3、又は第1及
び第2の荷重検出部8乃至10、又は8及び9が出力す
る動的軸重値から採用すると、これら動的軸重値W1 と
W3 のサンプル時刻T1 とT3 の時間間隔が振動波形2
8の1周期を越えることとなって静的軸重値W0 を正確
に演算することができないので、サンプル時刻T1 とT
3 の時間間隔が振動波形28の1周期を越えないよう
に、第1の荷重検出部8が出力する動的軸重値から採用
することとした。因みに、図8は、時速約20kmで走
行する車両12の振動波形を示している。なお、この振
動波形28の周波数fを3Hzとしている。
示すように、第1の荷重検出部8の各時間の動的軸重値
に基づいて静的軸重値W0 を演算する構成としたが、こ
の代わりに、第2又は第3の荷重検出部9又は10の各
時間の動的軸重値に基づいて静的軸重値W0 を演算する
構成としてもよい。また、第1乃至第3の各荷重検出部
8、9、10の動的軸重値に基づいて第1乃至第3の各
荷重検出部8、9、10ごとに3つの静的軸重値W0 を
演算し、合計3つの静的軸重値W0 の平均値を静的軸重
値W0 として出力する構成としてもよい。
動波形(上下振動)29の周波数を3Hzとしてその振
動波形の1周期の時間を演算し、この1周期の時間内に
第1の荷重検出部8が出力する動的軸重値の平均値を演
算して、その平均値を静的軸重値W0 として求める機能
を備えている。つまり、例えば車両12の左右の前輪が
第1の荷重検出部8を乗り上げる時刻を図9に示すt=
0、第1の荷重検出部8の乗り上げた時刻t=0からこ
の車両12の振動波形29の1周期の時間tW が経過し
た時刻がt=tW である。この時間tW が第1の荷重検
出部8による動的軸重値の計測時間である。ただし、図
9に示す1周期の時間tW は、図5乃至図8に示す通過
時間tW と長さが相違しているが、計測時間を示すもの
として図では同一の符号で示している。
1の荷重検出部8の時間t=0、1、2、・・・、tW
−1における動的軸重値W1 (0)、W1 (1)、W1
(2)、・・・、W1 (tW −1)の平均値を演算して
静的軸重値W0 を求める。
10km以下の範囲内における任意の速度で走行する車
両12の静的軸重値W0 を演算するように定めた理由を
説明する。車両12が時速10kmで走行する場合に、
振動波形の1周期の期間で走行する距離が約0.92m
であり、この0.92mの長さは第1の荷重検出部8の
走行方向の長さである1.2mよりも短く、従って、高
速、中速、低速用の各軸重値演算手段のように3つの動
的軸重値のデータから振動波形を推定して静的軸重値W
0 を演算するよりも、第1の荷重検出部8上を通過する
車両12の実際の振動波形29において、その1周期の
期間に亘って逐次動的軸重値W1 を検出してそれらの平
均値を静的軸重値W0 とした方が精度が向上するからで
ある。因みに、図9は、時速約7kmで走行する車両1
2の振動波形を示している。なお、この振動波形の周波
数fを3Hzとしている。
に示すように、第1の荷重検出部8が振動波形の1周期
の期間に出力する動的軸重値の平均値を静的軸重値W0
として演算する構成としたが、この代わりに、第2又は
第3の荷重検出部9又は10が振動波形の1周期の期間
に出力する動的軸重値の平均値を静的軸重値W0 として
演算する構成としてもよい。また、第1乃至第3の各荷
重検出部8、9、10が振動波形の1周期の期間に出力
する動的軸重値の平均値を計算して第1乃至第3の各荷
重検出部8、9、10ごとに合計3つの静的軸重値W0
を演算し、これら3つの静的軸重値W0 の平均値を静的
軸重値W0 として出力する構成としてもよい。
軸重値W0 を演算する手順を図4に示すフローチャート
を参照して説明する。まず、車両12が図3に示す第1
乃至第3の荷重検出部8〜10上を通過すると、速度検
出手段が車両12の走行速度Vを検出する(S10
0)。次に、選択手段は、その走行速度Vが時速40k
m(V3 )を越える高速範囲、時速23km(V2 )を
越えて40km(V3 )までの中速範囲、時速10km
(V1 )を越えて23km(V2 )までの低速範囲、時
速10km(V1 )以下の超低速範囲の4つの速度範囲
のうちのどの速度範囲内に属するかを判定する(S10
2、S106、S110)。そして、選択手段が、走行
速度Vが上記高速範囲内であると判定すると、高速用軸
重値演算手段が車両12の静的軸重値W0 を演算し(S
104)、走行速度Vが中速範囲内であると判定する
と、中速用軸重値演算手段が車両12の静的軸重値W0
を演算し(S108)、走行速度Vが低速範囲内である
と判定すると、低速用軸重値演算手段が車両12の静的
軸重値W0 を演算し(S112)、走行速度Vが超低速
範囲内であると判定すると、超低速用軸重値演算手段が
車両12の静的軸重値W0を演算し(S114)、この
演算により求めた静的軸重値W0 を設定表示部25に表
示して終了する。
択手段が車両12の走行速度に応じて自動的にその走行
速度に適した軸重値演算手段を予め記憶部24に記憶さ
れている4つの軸重値演算手段から選択し、その選択さ
れた軸重値演算手段が、対応する速度に応じて予め定め
た荷重検出手段の出力する動的軸重値に基づいて車両1
2の静的軸重値W0 を演算する構成であるので、超低速
から高速までの比較的広い速度範囲内(時速100km
以下)のいずれの速度で走行する車両12であっても静
的軸重値W0 を自動的に精度良く計測することができ
る。因みに、この軸重計測装置により時速100km以
下の速度範囲内の任意の速度で走行する車両12の動的
軸重値を計測して静的軸重値を演算すると、実際には5
t(トン)の静的軸重値を5±0.3t(トン)の精度
で計測することが可能である。
重値演算手段が、静的軸重値W0 (1)、W0 (2)、
・・・、W0 (tW −1)を演算して求め、これら静的
軸重値W0 (0)、W0 (1)、・・・、W0 (tW −
1)の平均値を計算して静的軸重値W0 を求める構成と
したが、図5に示す動的軸重値W1 (0)〜W1 (tw
−1)の平均値、動的軸重値W2 (t1 )〜W2 (t1
+tw −1)の平均値、動的軸重値W3 (t2 )〜W3
(t2 +tw −1)の平均値を夫々求めてこの3つの平
均値を式(20)、(21)に代入して式(22)によ
り静的軸重値W0 を演算して求める構成としてもよい。
重値W0 (1)、W0 (2)、・・・、W0 ((tW /
2)−1)を演算して求め、これら静的軸重値W
0 (0)、W0 (1)、・・・、W0 ((tW /2)−
1)の平均値を計算して静的軸重値W0 を求める構成と
したが、図6に示す動的軸重値W1 (0)〜W1 ((t
W /2)−1)の平均値、動的軸重値W2 (tW /2)
〜W2 (tw −1)の平均値、動的軸重値W3 (t1 )
〜W3 (t1 +(tW /2)−1)の平均値を夫々求め
てこの3つの平均値を式(20)、(21)に代入して
式(22)により静的軸重値W0 を演算して求める構成
としてもよい。
値W0 (1)、W0 (2)、・・・、W0 ((tW /
3)−1)を演算して求め、これら静的軸重値W
0 (0)、W0 (1)、・・・、W0 ((tW /3)−
1)の平均値を計算して静的軸重値W0 を求める構成と
したが、図8に示す動的軸重値W1 (0)〜W1 ((t
W /3)−1)の平均値、動的軸重値W2 (tW /3)
〜W2 ((2tw /3)−1)の平均値、動的軸重値W
3 (2tw /3)〜W3 (tW −1)の平均値を夫々求
めてこの3つの平均値を式(20)、(21)に代入し
て式(22)により静的軸重値W0 を演算して求める構
成としてもよい。
の走行速度の高速、中速、低速、超低速の4つの各速度
範囲と夫々対応する4つの各軸重値演算手段により静的
軸重値W0 を演算する構成としたが、走行速度を4つ以
外の2以上の速度範囲に区分して、各速度範囲と夫々対
応する4つ以外の2以上の各軸重値演算手段により静的
軸重値W0 を演算する構成としてもよい。即ち、上記4
つの速度範囲のうち例えば高速、中速、低速の3つの各
速度範囲と夫々対応する3つの高速、中速、低速用の各
軸重値演算手段により静的軸重値W0 を演算する構成と
してもよい。
範囲で走行する車両12の静的軸重値を計測する軸重計
測装置とする場合は、高速用軸重値演算手段と第3の荷
重検出部10を省略することができる。
範囲の境界速度を時速40km、中速範囲と低速範囲の
境界速度を時速23km、低速範囲と超低速範囲の境界
速度を時速10kmとしたが、各境界速度は第1乃至第
3の各荷重検出部8、9、10の間隔d1 、d2 や載荷
板14の走行方向の長さに応じて変更する必要がある。
つまり、上記各境界速度は、第1乃至第3の各荷重検出
部8、9、10の間隔d1 、d2 や載荷板14の走行方
向の長さ、及び車両12が第1乃至第3の各荷重検出部
8、9、10上を通過する時間帯の中で少なくとも動的
軸重値検出時刻T1 、T2 、T3 が、車両12の上下振
動の1周期の範囲内に入り、かつ、各時刻T1 、T2 、
T3 における動的軸重値W1 、W2 、W3 のばらつきが
大きくなる各時刻T1 、T2 、T3 を選択することがで
きるように決定する。
うに、第1乃至第3の各荷重検出部8、9、10が車両
12の両輪の合計輪重を計測して静的軸重値W0 を演算
して求める構成としたが、これに代えて、第1乃至第3
の各荷重検出部8、9、10が車両12の左側又は右側
の車輪の荷重、即ち動的輪重値W1 ’、W2 ’、W3’
を計測して静的輪重値W0 ’を演算して求める構成とし
てもよい。
数fを3Hzとし、3つの各時刻T1 、T2 、T3 にお
ける動的軸重値W1 、W2 、W3 を式(20)、(2
1)に代入して式(22)により静的軸重値W0 を求め
たが、振動波形の周波数fを未知数とし、4つの各時刻
T1 、T2 、T3 、T4 における動的軸重値W1 、
W2、W3 、W4 を式(20)、(21)に代入して式
(22)により静的軸重値W0 を求めてもよい。なお、
時刻T1 、T2 、T3 、T4 は、車両の振動波形の略1
周期の範囲内に入り、かつ、各時刻T1 、T2 、T3 、
T4 における動的軸重値W1 、W2 、W3 、W4 のばら
つきが大きくなる各時刻T1 、T2 、T3 、T4 を選択
することとする。
通過する路面に互いに間隔を隔てて2台以上の荷重検出
手段を設け、選択手段が車両の走行速度に応じて自動的
にその走行速度に適した輪重値演算手段を選択し、その
選択された輪重値演算手段が、対応する速度に応じて予
め定めた荷重検出手段の検出した動的荷重値に基づいて
車両の静的輪重値を演算する構成であるので、例えば低
速から高速までの比較的広い速度範囲内のいずれの速度
で走行する車両の静的輪重であっても自動的に精度良く
計測することができるという効果がある。そして、荷重
検出手段が車両の左右の動的荷重値を計測する構成とす
ることにより、輪重値演算手段がその動的荷重値に基づ
いて車両の静的軸重値を正確に演算することができる。
る車両の静的輪重値を計測する場合は、第1の輪重値演
算手段が、互いに異なる時刻T1 、T2 、T3 における
動的荷重値W1 、W2 、W3 に基づいて静的輪重値W0
を演算する方式を採用しているので、時刻T1 、T2 、
T3 の間隔を適切に長くとることにより各動的荷重値W
1 、W2 、W3 どうしの偏差|W1 −W2 |、|W2 −
W3 |、|W1 −W3|が各種の誤差やノイズの大きさ
よりも比較的大きくなり、これによって静的輪重値W0
を正確に計測することができるという効果がある。そし
て、比較的低速で走行する車両の静的輪重値を計測する
場合は、第2の輪重値演算手段が、車両の上下振動の略
1周期に亘って逐次検出された複数の動的荷重値の平均
値に基づいて静的輪重値W0 を演算する方式を採用して
いるので、静的輪重値W0 を正確に計測することができ
るという効果がある。
検出した検出速度に基づいて、車両が荷重検出手段上を
通過する時間帯の中で少なくとも各時刻T1 、T2 、T
3 が、車両の上下振動の略1周期の範囲内に入り、か
つ、各時刻における動的荷重値W1 、W2 、W3 のばら
つきが大きくなる各時刻を選択する構成である。従っ
て、これら少なくとも各時刻T1 、T2 、T3 における
動的荷重値W1 、W2 、W3 に基づいて、比較的広い速
度範囲内における任意の速度で走行中の車両の静的輪重
値W0 を正確に演算することができるという効果があ
る。
置の電気回路を示すブロック図である。
行する方向に切断した縦断面図である。
平面図である。
演算する手順を示すフローチャートである。
的軸重値を計測するタイミングを示す図である。
的軸重値を計測するタイミングを示す図である。
的軸重値を計測する他のタイミングを示す図である。
的軸重値を計測するタイミングを示す図である。
動的軸重値を計測するタイミングを示す図である。
る状態を示す図、(b)は同従来の荷重検出器の上を車
輪が通過するときのその荷重検出器の出力波形を示す図
である。
る荷重検出器の出力波形を示す図である。
を計測するタイミングを示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 車両の通過する路面に互いに間隔を隔て
て設けた2台以上の荷重検出手段と、この荷重検出手段
上を通過する車両の速度を検出する速度検出手段と、速
度が2以上の速度範囲に区分されてこれら区分された各
速度範囲ごとに対応して定めた2つ以上の輪重値演算手
段と、この2つ以上の輪重値演算手段のうちから上記速
度検出手段が検出した車両の検出速度と対応する輪重値
演算手段を選択してその速度が検出された車両の静的輪
重値をその選択した輪重値演算手段に演算させる選択手
段と、を具備する車両の輪重計測装置において、 上記各輪重値演算手段は、対応する速度に応じて予め定
めた上記荷重検出手段が検出した動的荷重値に基づいて
車両の静的輪重値を演算することを特徴とする車両の輪
重計測装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の車両の輪重計測装置に
おいて、上記2つ以上の輪重値演算手段は、車両速度の
第1の速度範囲と対応して記憶されており互いに異なる
少なくとも時刻T1 =0、T2 =t1 、T3 =t2 にお
ける上記荷重検出手段の検出した動的荷重値W1 、
W2 、W3 を下記(1)式と(2)式に代入し、下記
(1)乃至(3)式に基づいて静的輪重値W0 を演算す
る第1の輪重値演算手段と、 【数1】 第1の速度範囲よりも低速の第2の速度範囲と対応して
記憶されており車両の上下振動の略1周期に亘って検出
された複数の動的荷重値の平均値に基づいて静的輪重値
W0 を演算する第2の輪重値演算手段と、を具備するこ
とを特徴とする車両の輪重計測装置。 - 【請求項3】 車両の通過する路面に互いに間隔を隔て
て設けた2台以上の荷重検出手段と、この荷重検出手段
上を通過する車両の速度を検出する速度検出手段と、互
いに異なる少なくとも時刻T1 =0、T2 =t1 、T3
=t2 における上記荷重検出手段の検出した動的荷重値
W1 、W2 、W3 を下記(4)式と(5)式に代入し、
下記(4)乃至(6)式に基づいて静的輪重値W0 を演
算する輪重値演算手段と、 【数2】 を有する車両の輪重計測装置において、 上記速度検出手段が検出した検出速度に基づいて、車両
が上記各荷重検出手段上を通過する時間帯の中で少なく
とも上記各時刻T1 、T2 、T3 が、車両の上下振動の
略1周期の範囲内に入り、かつ、上記各時刻T1 、
T2 、T3 における動的荷重値W1 、W2 、W3 のばら
つきが大きくなる各時刻T1 、T2 、T3 を選択する選
択手段を設けたことを特徴とする車両の輪重計測装置。
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- 1996-09-10 JP JP26251396A patent/JP3686184B2/ja not_active Expired - Fee Related
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