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专利名称：行驶车辆的轴荷重测量装置和方法
技术领域：
本发明是关于行驶车辆的轴荷重测量装置和方法的，尤其是关于利用埋设在道路上的压电式(piezoelectricity)感应器来测量行驶中的车辆的轴荷重的一种行驶车辆的轴荷重测量装置和方法。
(2)背景技术现在我们使用的是将车辆停止通过约束车辆超载的装置来进行车辆轴荷重测量的固定式和移动式两种测量装置。
现有的约束车辆超载的装置为设置在道路的外边的精密感应器，进行测定轴荷重的固定式测定方式和可移动测定的移动式测定方式。
但是，上述现有技术当中，是将车辆低速行驶在设置在道路外边的精密感应器上来准确测定重量的，但是因为需要停止车辆，并且由于测定感应器成本等问题，造成测定成本较高的问题。
(3)发明内容本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种行驶车辆的轴荷重测量装置和方法，将低价格的压电式感应器埋设在道路上，车辆不用停止甚至车辆高速行驶时也能够测定轴荷重。
本发明的另外一个目的是利用轮胎装置(tire model)来有效的解决压电式感应器和行驶的车辆之间产生的动负荷。
另外，本发明的另外一个目的在于利用压电式感应器的自身特性，即高通滤波器的逆函数，恢复被歪曲输出的压电式信号。
另外，本发明的另外一个目的在于通过由压电式感应器，压电式信号监测回路，数码相机，控制箱子等构成的系统，对超重车辆进行自动检出、摄像、传送，从而有效的对超载车辆进行约束。
本发明的目的是这样实现的一种行驶车辆的轴荷重测定装置，包括至少两个压电式感应器，测定行驶在道路上的车辆的轴荷重；相机，对所述的车辆进行摄像；控制箱，对从所述的压电式感应器输出的压电式信号进行信号处理，然后测定所述的车辆的轴荷重，判断所述的车辆是否超载，然后确定是否将从所述的相机拍摄得到的超载车辆发送至中心。
一种行驶车辆的轴荷重测定方法，包括以下操作步骤第一步骤，将各压电式感应器测定的轴荷重计算平均值，然后判断计算得到的值是否超过了超载限度；第二步骤，如果第一步骤中计算得到的值超过了超载限度，使用相机对超载车辆进行拍摄，通过网络发送至中心。
一种行驶车辆的轴荷重测定方法，包括第一步骤，对从压电式感应器输出的压电式信号进行采样；第二步骤，利用压电式感应器自身特性，即，高通滤波器的逆函数，对所述的被采样的压电式信号进行恢复；第三步骤，求出所述的被恢复的数字信号当中相应于车辆重量的峰值；第四步骤，利用所述的峰值和压电式感应器接收到的力的关系式，亦即趋势线，求出被测定峰值相应的力Fp；第五步骤，利用轮胎装置，求出轮胎触及到地面上的力中压电式感应器接收到的力所占的比率α。第六步骤，将所述的第四步骤中的被测定峰值相应的力Fp除以所述的第五步骤中的比率α，测定得到车辆的轴荷重，Ft=Fpα.]]>本发明的效果具有上述构成并进行如上所述操作的本发明的行驶车辆的轴荷重测量装置和方法，可以在不停止车辆的情况下测定行驶中车辆的重量，本发明利用的压电式感应器价格低廉，从而可以替代现在用于约束车辆超载使用的高价的测定用的精密仪器，降低测定装置的成本。
另外，本发明应用轮胎装置，从而可以有效的解决相同的车辆由于轮胎的气压状态、适载重量、悬架装置运动等情况施加到压电式感应器的动负荷问题，从而可以提高车辆轴荷重测定的准确性。
另外，即使是相同的车辆，压电式感应器发生的信号为通过压电式感应器的自身特性的高通滤波器的值，所以，根据速度的不同，低频信号成分歪曲程度非常大。因此，本发明利用高通滤波器的逆函数对其进行恢复，从而可以测定车辆轴荷重相应的信号。
最后，本发明利用两个以上的压电式感应器，提高轴荷重测定的准确性，可以有效实现远距离自动约束超载车辆的目的。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
(4)


图1为本发明的压电式感应器信号感应回路的框图。
图2为本发明的轴荷重测定方法的操作流程图。
图3为本发明的另外一个实施例的轴荷重测定系统的结构实施例图。
图4为本发明的轴荷重测定系统的操作流程图。
附图中主要部分的符号说明10，缓冲增幅器20，基准电压发生部30，增幅调节部40，模拟/数字信号转换器50，微处理器(5)具体实施方式
下面将参照附图对本发明的行驶车辆的轴荷重测量装置和方法的实施例进行详细说明。
图1为本发明的压电式(piezoelectricity)感应器信号感应回路的框图。如图所示，本发明的压电式感应器信号感应回路包括一端连接压电式感应器，另一端连接压电式感应器信号感应回路，以分隔开压电式感应器和压电式感应器信号感应回路的缓冲增幅器10；取出通过上述缓冲增幅器10的压电式感应器信号的滞后(hysteresis)成分的基准电压发生部20；将经过上述基准电压发生部20已经取出了滞后成分的压电式信号进行增幅然后输出的增幅调节部30；对从上述增幅调节部30输出的信号进行采样转换为数字信号并输出的模拟/数字信号转换器40(即，图中的A/D转换器40)；
将上述模拟/数字信号转换器40输出的数字信号使用到轴荷重测定的微处理器50。
为了分隔开压电式感应器和压电式感应器信号感应回路，使用了缓冲增幅器10。这是为了分隔开机械系统(压电式感应器)和电子系统(压电式感应器信号感应回路)。为了能够去除通过缓冲增幅器10的压电式信号的滞后成分，将缓冲增幅器10与基准电压发生部20结合。
然后让信号通过由具有适当增幅比例的OP放大回路构成的增幅调节部30进行信号增幅。增幅调节部30可以受动或者自动构成硬件。增幅的模拟信号通过适当采样周期，经过模拟/数字信号转换器40转换为数字值。该数字转换值在微处理器50当中使用在轴荷重测定上。
图2为本发明的轴荷重测定方法的操作流程图。如图所示，本发明的轴荷重测定方法，其特征在于包括第一步骤S11，对从压电式感应器输出的压电式信号进行模拟/数字信号(A/D)转换和采样；第二步骤S12，利用压电式感应器自身特性，即高通滤波器的逆函数，对上述被采样的压电式信号进行恢复；第三步骤S13，求出上述被恢复的数字信号当中相应于车辆重量的峰值；第四步骤S14，利用峰值和压电式感应器接收到的力的关系式，亦即趋势线(如图2中输入信号所示)，求出被测定峰值相应的力Fp；第五步骤S15，利用轮胎装置，求出轮胎触及到地面上的力中压电式感应器接收到的力所占的比率α。
第六步骤S16，，将上述第四步骤S14中被测定峰值相应的力Fp除以上述第五步骤S15中的比率比率α，测定得到车辆的轴荷重，Ft=Fpα.]]>附图当中，与感应器接收到的压力成正比产生的电压通过恰当的采样周期转换得到的数字值是通过压电式感应器自身特征的抵抗和由k(高通滤波器的逆函数)构成的高通滤波器后的值。该值随着车辆速度的增大，其信号歪曲程度也越大。
因此，即使相同的车辆因为速度的不同其产生的值也不同，所以，需要在通过滤波器之前求值。利用高通滤波器的逆函数恢复数字信号。求出被恢复的信号当中与车辆重量相当的峰值。
利用上述峰值和压电式感应器接收到的力Fp的关系式，也即趋势线，求出被测定峰值相应的力Fp。
因为即使是相同的车辆，由于轮胎的气压状态、适载重量、悬架装置运动等情况的不同其施加到感应器的力也不同，所以为了求出轮胎接触地面的面积当中施加到感应器的力需要使用轮胎装置。即，求出轮胎接触地面的力当中施加到感应器的力的比率α。
图3为本发明的另外一个实施例的轴荷重测定系统的结构例图。如图所示，本发明的轴荷重测量系统包括测定行驶在道路上的车辆6的轴荷重的至少压电式两个感应器(本实施例使用两个压电式感应器1，2)；对上述车辆进行摄像的相机3；对从上述压电式感应器1，2输出的压电式信号进行信号处理，然后测定车辆6的轴荷重，判断该车辆6是否超载，然后确定是否将从上述相机3拍摄得到的超载车辆发送至中心的控制箱4。
压电式感应器1，2是测定车辆6的轴荷重的感应器。相机3的目的是用来拍摄超载车辆。为了能够得到更好的压电式信号测定值，可以使用两个以上的感应器。
控制箱4包括用来处理压电式感应回路和轴荷重测定方法的微处理器，以及用来将超载车辆的摄像信息传送到中心并接收控制信号的调制解调器(modem)装置和网络(network)等构成。
另外，为了能够在多个行车路线上进行压电式信号处理，可以在控制箱4上最佳设置与行车路线数量相应的多个压电式感应回路。
图4为本发明的轴荷重测定系统的操作流程图。如图所示，本发明的轴荷重测定系统，包括以下操作步骤，第一步骤S21-23，将各压电式感应器测定的轴荷重计算平均值，然后判断计算得到的值是否超过了超载限度，如果没有超过超载限度，继续重复该步骤；
第二步骤S31，S32，如果上述计算得到的值超过了超载限度，使用相机对超载车辆进行拍摄，通过网络发送至中心。
亦即，将压电式感应器测定的轴荷重计算平均值，如果上述计算得到的值超过了超载限度，使用相机对超载车辆进行拍摄，通过网络发送至中心。
另外一个实施例，在提出的轴荷重测定方法当中使用的压电式感应器和车顶(ROOF)感应器进行结合使用的话，不但可以测定车辆的轴荷重、轴数量、轴间距离，而且，可以求出车辆长度、车辆速度、是否超速、混杂程度等交通信息。从而可以向驾驶员提供交通信息，进而可以更加有效的实现用户对道路的使用和控制中心对交通状况的把握。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变形都将落在本发明权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种行驶车辆的轴荷重测定装置，其特征在于包括至少两个压电式感应器，测定行驶在道路上的车辆的轴荷重；相机，对所述的车辆进行摄像；控制箱，对从所述的压电式感应器输出的压电式信号进行信号处理，然后测定所述的车辆的轴荷重，判断所述的车辆是否超载，然后确定是否将从所述的相机拍摄得到的超载车辆发送至中心。
2.如权利要求1所述的行驶车辆的轴荷重测定装置，其特征在于压电式感应器信号感应回路包括缓冲增幅器，一端连接压电式感应器，另一端连接压电式感应器信号感应回路，以分隔开压电式感应器和压电式感应器信号感应回路；基准电压发生部，取出通过所述的缓冲增幅器的压电式感应器信号的滞后成分；增幅调节部，将经过所述的基准电压发生部已经取出了滞后成分的压电式信号进行增幅然后输出；模拟/数字信号转换器，对从所述的增幅调节部输出的信号进行采样转换为数字信号并输出；微处理器，将所述的模拟/数字信号转换器输出的数字信号使用到轴荷重测定。
3.一种行驶车辆的轴荷重测定方法，其特征在于包括以下操作步骤第一步骤，将各压电式感应器测定的轴荷重计算平均值，然后判断计算得到的值是否超过了超载限度；第二步骤，如果第一步骤中计算得到的值超过了超载限度，使用相机对超载车辆进行拍摄，通过网络发送至中心。
4.一种行驶车辆的轴荷重测定方法，其特征在于包括第一步骤，对从压电式感应器输出的压电式信号进行采样；第二步骤，利用压电式感应器自身特性，即，高通滤波器的逆函数，对所述的被采样的压电式信号进行恢复；第三步骤，求出所述的被恢复的数字信号当中相应于车辆重量的峰值；第四步骤，利用所述的峰值和压电式感应器接收到的力的关系式，亦即趋势线，求出被测定峰值相应的力Fp；第五步骤，利用轮胎装置，求出轮胎触及到地面上的力中压电式感应器接收到的力所占的比率α。第六步骤，将所述的第四步骤中的被测定峰值相应的力Fp除以所述的第五步骤中的比率α，测定得到车辆的轴荷重，Ft=Fpα.]]>
全文摘要
一种行驶车辆的轴荷重测量装置和方法，包括测定行驶在道路上的车辆的轴荷重的至少两个压电式感应器；对上述车辆进行摄像的相机；对从上述压电式感应器输出的压电式信号进行信号处理，然后测定车辆的轴荷重，判断该车辆是否超载，然后确定是否将从上述相机拍摄得到的超载车辆发送至中心的控制箱。本发明可以在不停止车辆的情况下测定行驶中车辆的重量，本发明利用的压电式感应器价格低廉，从而可以替代现在用于约束车辆超载使用的高价的测定用的精密仪器，降低了测定装置的制造成本。
文档编号G01G19/02GK1707228SQ20041002767
公开日2005年12月14日 申请日期2004年6月10日 优先权日2004年6月10日
发明者曹一秀 申请人:乐金电子(惠州)有限公司