专利名称：行驶中车辆的称重设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种称重设备，特别涉及给行驶中的车辆过磅的称重设备。
给行驶中的车辆过磅比起静态过磅有许多好处，长期以来，人们都在寻求能这样做的相当精确而可靠的系统。这种系统特别好的地方是可以在卡车沿州际公路行驶时监视卡车的运输量。这通常要求行驶在州际公路的卡车驶入过磅站，在过磅站用静态过磅设备过磅。但卡车司机可能会因各种各样的原因宁可绕道走远路来避开过磅站。这一下就减少了管理机构应收集到的有关卡车运输量的数据，同时让重型卡车行驶在不是为这类运输量设计的路面上。
行驶中车辆的过磅系统(WIM系统)能够监视许多现场情况，能够在卡车司机没有发觉的情况下监视卡车的运输量(因而使回避过磅问题减少到最低限度)，降低费用，提供有关加到公路上的轮载的资料等。现行WIM系统有这样一些缺点精确度比静态过磅系统差，安装和维修困难。此外WIM系统要根据动态过磅资料求出静态过磅值在校准方面也有好些问题。
WIM系统通常具有一对磅称并排装设在州际公路的一个车道中，一个磅称用来在卡车驶到磅称上时称重卡车两端的一个车轮。不然也可以只设一个磅称，占据整个车道，用来称重卡车的驱动桥。无论哪一种情况，磅称一般包括一固定在路面底下混凝土中的底座、一与路面齐平的称重平台和装在平台底板之间的若干测力传感器，用以提供表示车轮或驱动桥通过平台上时所加负荷的信号。
显然这样的系统经常是处于受糟踏的状态的，这包括在车辆来往方向上往往引起平台在水平方向上与底座作相对运动的负荷，和往往使平台垂直向上偏离底座的负荷。车辆以高速公路速度驶过时对公路有一个很大的吸力，这个向上的力在车辆通过磅称上时作用于磅称平台。解决这个问题的一般方法是加大平台的质量，使平台质量非常大。但这种解决方法使系统在获取过磅资料方面反应速度较慢。
另一种解决方法是用螺栓将平台固定到底座上。可是螺栓又不能上得太紧，而且必须允许在平台与底座之间作相对垂直运动，以便各测力传感器在负荷作用下能挠曲。螺栓中的这个游隙也使平台与底座之间能产生一定量的水平相对运动。另一个缺点是对趋于使平台抬离底座的力缺乏垂直方向的有力的约束作用。因此这种“防松螺栓”的配置使平台可以运动，从而产生很大的冲击力和震动力。随着时间的推移，这会使螺栓剪断，装置大量磨损和开裂，称重精确度下降，更需要定期维修。
本发明提供一种基本上解决了上述现行WIM系统的问题并消除其缺点的WIM磅秤系统和称重方法。
本发明提供的行驶中车辆的过磅设备包括一固定在车辆来往通道中地平面底下的路基上的底座和一接纳行驶中的车辆各车轮的平台。底座和平台之间设有若干测力传感装置，以提供指示车轮加到平台上的载荷的信号。平台和底座之间连接有初始负荷或预加负荷施加装置，该装置可在垂直方向作相对运动，并阻止水平方向的相对运动。
该装置最好具有至少一个挠性臂或抗压构件，用以在车流方向上在平台和底座之间水平延伸，并往平台上施加一预加负荷。该臂在其长度方向上是刚硬的，以阻止平台与底座之间的水平方向的相对运动，在垂直方向上则具有挠性，以便能施以预加负荷，并在平台与底座之间作相对垂直运动。
通过在挠性臂上预先调定的一个足够大的向下作用力克服车辆驶过时所产生的向上作用力，可使平台的质量较低，从而提高系统的反应速度。
众所周知，利用挠性构件可以阻止水平力，同时对垂直力只起微弱的阻止作用。在本发明中，由于提高了挠性构件的垂直刚性并通过挠性构件的垂直偏转而给平台预先加了负荷，因而磅秤平台的调整时间和总的稳定度都大大改善了。
图1 是实施本发明WIM系统的一个方框图。
图2 是实施本发明WIM称重组件的一个平面图。
图3 是图2组件中底座的一个平面图。
图4 是沿图3的4-4线截取的纵向剖视图。
图5 是磅秤组件的一个称重平台的底视图。
图6 是沿图5的6-6线截取的视图。
图7 是沿图2的7-7线截取的部分纵向剖视图。
图8 是沿图2的8-8线截取的部分纵向剖视图。
图9 是沿图2的9-9线截取的部分纵向剖视图。
参看图1。本发明的WIM系统的一个实施例包括一总编号为10的磅秤组件，安装在(例如)按箭头方向行驶的车辆的通道中州际公路的一个车道上。磅称组件10包括一左侧车轮磅秤12和一右侧车轮磅秤14，安置在驶来的卡车或其它有待过磅的车辆各车轮的通道中。当然也可以用占据车道的整个宽度称重汽车驱动桥用的单个磅秤代替一对车轮磅秤。
各车轮磅秤12、14包括若干测力传感器，由这些测力传感器给接线箱16、17分别提供电信号，在接线箱16、17中，各电信号按周知的方式组合，形成表示加到磅秤12和14上的动态车轮负荷的模拟信号。信号从接线箱16和17接到模拟多路转换器20，从模拟多路转换器20接到信号调节单元22，由信号调节单元22将信号加以调节，以输入到模/数(A/D)转换器25中。各信号由A/D转换器25转换成数字形式，再提供到数字信号处理单元28，供某些操作用。来自处理器28的信号就供到计算机30上。
图1的系统构成一个取样数据系统。车轮磅秤12和14是这样安置和选取规格的，以使卡车两端的两个车轮通过各磅秤并产生模拟动态负荷信号。来自各车轮磅秤12和14的信号又由多路转换器20转接到A/D转换器25，由A/D转换器25产生信号的数字样本。然后各信号通过处理器28供到计算机30，在计算机30中可进行各种运算和计算，以产生有关行驶中车辆的重量的信息以及监视公路载荷和使用情况的其它有用信息。
现在参看图2。磅秤组件10包括有待固定到公路路面底下混凝土中且支撑着图1的车轮台式磅秤12和14的底座50。一套挠性抗压构件将各磅秤平台12和14固定到底座50上，图2中部分示出了平台14的情况。如图2至4所示，底座50包括一对侧面通道52和53，焊接到相应的终端通道55和56，一个中心底板58和两个侧面底板59和60。底座周围每相隔一段距离的位置上设有混凝土固定件65，用以将底座、固定到公路车道路面底下的混凝土中。一垂直支撑板69在终端通道55和56之间的中间延伸。底座50对称于垂直板69的中心线，从图中可以看到，左半部支撑着磅秤平台12，而右半部支撑着一模一样的磅秤平台14，下面即将介绍它们的支撑方式。
各侧面底板59、60的出口端和中心底板58在垂直板69各侧的出口端设有一个挠性抗压构件固定块70。固定块70焊接或用其它适当方法固定到终端通道56和/或底板58-60上。各侧面底板59、60的各端和中心底板58在垂直板69两侧的各端还设有承载销固定块75。固定块75可以焊接到通道55和56上。磅秤平台12、14支撑在固定块75上，并按下面即将谈到的方式经由连接到固定块70的挠性抗压构件固定到底座50上。
如图5和6所示，各磅秤平台12、14包括装设在一对垂直延伸到平台各端的底板83、84的端部角铁79、80上的顶板77。一对侧板86、87沿顶板77和底板83、84之间平台12的纵向延伸。一对垂直支撑板90在平台中心从平台的一侧延伸到另一侧，且顶板77和底板83、84之间的平台各侧设有一对联接板92。测力传感器安装杆95焊接到各角铁79、80各端，以便按下面即将谈到的方式连接到各测力传感器上。挠性固定杆97焊接到各侧板86、87，以便按本发明的下述方式通过挠性抗压构件将磅秤平台安装到底座50上。各挠性固定杆由焊接或其它适当方式固定到侧板86或87上的垂直延伸板98支撑着。
各磅称平台12、14四角通过装在磅秤平台上安装杆95与底座上承载销固定块75之间的测力传感器杆支撑。该装配方式如图7所示，其中测力传感器105一端连接到安装杆95上，另一端则压在承载销固定块75上。如此装配时，行驶中车辆的车轮加到磅秤平台12、14上的负荷引起测力传感器105发生挠曲。各应变计(图中未示出)产生与所加负荷成正比的信号，通过电缆106传送出去，然后按上面参照图1说明的方式进行处理。
如上所述，各磅秤平台12、14一定要固定到称重组件的底座50上，使平台牢牢固定就位，但同时还必须使测力传感器105可以挠曲。按照本发明，这是通过连接在各磅秤平台与底座50之间的一个或一个以上(最好是两个)的挠性抗压构件以独特而有利的方式完成的。各抗压构件的连接方式给各磅秤平台施加一垂直预加负荷，使其牢牢固定就位。图2、8和9示出了平台14与底座50之间的一对完全相同的挠性抗压构件的其中一个的连接方式。从图中可以看到，挠性抗压构件110的一端用螺栓112和螺母113连接到磅秤平台14的挠性固定杆97上。抗压构件110的另一端则借助于夹板115和延伸入固定块70上带丝扣的孔口中的螺栓116夹持在底座50的挠性固定块70上。平台上的挠性固定杆97比底座上的挠性固定块70高，因而上紧螺栓112和116时，抗压构件110挠曲，于是就有一个向下作用力加到平台上。预加负荷力的大小可采用垫圈连同螺栓112和螺母113加以调节。当然这个垂直预加负荷总的大小应足以克服行驶中的车辆所产生的趋于使平台抬离底座的力。现已发现，平台称重量约为600磅时，每个抗压构件施加大约700磅的预加负荷就会产生令人满意的效果，这时底座上每个平台的负荷约为2000磅。
预加负荷可按要求预先在制造厂调定，这是本发明的一个优点。为此，磅秤系统是在制造厂装配的，各抗压构件110所要求的预加负荷则通过在螺栓112和螺母113之间塞入适当厚度的垫圈或垫片施加的。相同的预加负荷可以在现场采用厚度相同的垫圈或垫片。
抗压构件110及其配对件在车辆流动的方向上延伸，且受到来往车流沿长度方向的作用力。抗压构件顽强地承受住磅秤平台上因车辆刹车或加速所产生的平行于车辆流动方向的力。各抗压构件最好安装在称重组件的出口端，以使其因车辆刹车所产生的力而受压时沿长度方向受力。各抗压构件还承受磅秤平台在横切车辆流动方向移动而产生的力，但在该横切方向上的所需刚硬性可以小得多。各抗压构件在垂直方向上施加预加负荷，使平台牢牢地固定就位。在预加负荷的作用下挠曲的同时，抗压构件的挠性却仍然比测力传感器105大得多，而且使各测力传感器可以挠曲而不致对加到各测力传感器的负荷的任何主要部分起旁路作用。
这样，挠性抗压构件就成了使平台固定就位有力地阻止磅秤平台在平行车辆流动方向和垂直上举方向上的运动同时又可较自由地为进行称量而作垂直方向运动的装置。磅秤平台总的稳定度和调整时间，通过增加各抗压构件在垂直方向的刚性和借助于抗压构件施加的预加负荷而得到显著改善。
本领域的技术人员都知道，挠性抗压构件也可用本说明书所述方式以外的方式把它们配置和连接在磅秤平台和底座之间，同样可以保持本发明的优点和仍然达到预期的目的。
权利要求
1.一种用于行驶中车辆的称重设备，该设备包括一固定在车辆来往通道中的路基上的底座；一称重平台，装在所述底座上，供接纳行驶中车辆的车轮；测力传感装置，设在底座与平台之间，用以提供表示各车轮加到平台上的负荷的信号；和挠性装置，连接在平台与底座之间，以便可作垂直相对运动，并阻止底座和平台之间的水平相对运动和垂直提升力。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述挠性装置包括一挠性臂及其连接装置，该挠性臂在平台和底座之后的长度方向延伸，且阻止平台与底座之间的水平相对运动，并可挠曲，使平台与底座之间可以作垂直相对运动，挠性臂连接装置则在平台与底座之间施加垂直预加负荷。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，它包括调定装置，用以将所述垂直预加负荷调整到某预定值。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括第二挠性臂，沿长度方向延伸在平台与底座之间。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述挠性装置连接在平台与底座之间，平行于车辆流动的方向，且包括挠曲装置，用以使所述挠性装置挠曲，以便给所述平台施加向下的预加负荷。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，它包括挠曲装置，用以使所述挠性装置挠曲一预定量，以便在所述平台与基座之间施加一个预定的预加负荷。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述挠性装置连接在称重平台的车辆出口端与底座的车辆出口端之间，从而使车辆在所述平台上减速时势必使所述挠性装置压缩。
8.一种车辆过磅设备，包括一固定在路基上的底座;一装在底座上的磅秤平台，以接纳车辆车轮;设在底座与平台之间的测力传感装置，用以提供表示车轮加到平台上的负荷的信号;至少一个挠性抗压构件，沿长度方向连接在平台与底座之间，且平行于车辆趋向和偏离所述平台的运动方向，所述抗压构件的长度大于其厚度，因而对沿其长度方向施加的负荷起阻止作用，而对横切其长度方向施加的负荷相当顺应;还有负荷预加装置，以利用所述挠性抗压构件在垂直方向上给所述平台施加预加负荷。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，它包括挠曲装置，用以挠曲所述挠性抗压构件，使其往所述平台上施加预定的预加负荷。
10.一种连接车辆磅秤中的称重平台与底座的方法，该车辆磅秤包括一装在路基中的底座;一装在该底座上的称重平台，用以接纳车辆车轮;和设在所述称重平台与底座之间的测力传感装置，以产生表示所述车轮加到所述平台上的负荷的信号;所述方法包括下列步骤连接一抗压构件，使其在所述平台与底座之间在车辆趋向和偏离平台运动的长度方向上延伸，所述抗压构件阻止沿其长度方向作用的力，但对横切其长度方向的力相当顺应，从而使所述抗压构件阻止平台与底座之间的相对水平运动，并使平台与底座可作相对垂直运动;以及利用抗压构件在垂直方向上给平台预加负荷。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，它包括使抗压构件挠曲预定量，以便往平台上加预定的预加负荷的步骤。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，它包括使抗压构件挠曲，使其给平台加预加负荷的步骤。
全文摘要
行驶中的车辆过磅设备，包括固定到车道路基的底座和装在底座上用以接纳车轮的磅秤平台。底座与平台间设有若干测力计，以产生表示车轮加到平台上的负荷信号。平台与底座之间接有一对挠性抗压构件，用以施加预负荷，使平台与底座可作相对垂直运动，但不能作相对水平运动。所述构件沿车辆流动的长度方向延伸，并阻止该方向上的负荷，而顺应垂直方向的负荷，使其可施加预负荷，并使测力计挠曲。由测力计信号转换成数字式再算出车辆的重量。
文档编号G01G19/02GK1049716SQ90107298
公开日1991年3月6日 申请日期1990年8月22日 优先权日1989年8月22日
发明者奈杰尔·G·米尔斯 申请人:托利多磅秤公司