动态轴重汽车衡静态称量试验专用砝码的研制

引言伴随着公路运输业的快速发展，近年来我国道路运输货车超载现象较为普遍，车辆在超载的情况下行驶，是造成公路加速损坏、引发交通事故的一个重要原因。公路计重收费是我国目前正在推广的一项公路收费政策，也是我国治理超限超载的一项有效措施。特别是超载严重的货运车辆，它以货车的实际载荷总质量为依据实行计重收费，不仅更好地体现了社会公平，也使交通管理部门根据超重程度进行经济处罚，成为治理超限超载的一种有效手段，而动态轴重汽车衡便是实现计量收费的核心技术设备，按照 JJG 907-2006《动态公路车辆自动衡器》国家计量检定规程以及道路交通管理相关部门的政策法规，在用动态轴重汽车衡应定期进行周期检定。
1　试验方法动态轴重汽车衡是一种对行驶中的机动车进行动态称重的计量仪器。它通过对车辆的各轴或轴组分别进行称量，且能自动累加轴（或轴组）的称量结果，从而确定该车辆的总质量。
1.1　静态试验方法根据 JJG 907-2006《动态公路车辆自动衡器》国家计量检定规程的要求，当动态轴重汽车衡可通过静态称量方式作为集成控制衡器来确定双轴刚性参考车辆单轴载荷约定真值时，应首先对其进行静态加载试验。当静态试验符合要求后，再依次对双轴刚性参考车辆的每个单轴进行称量，记录每个单轴载荷。当两个单轴都称量后，即可计算两个单轴载荷之和——即车辆总质量。根据该方法对车辆适当地加载及卸载，使轴载荷能覆盖衡器的称量范围，以确定静态参考单轴载荷，并计算得到不同载荷状态下参考车辆整车总重的约定真值。
1.2　动态试验方法将已知总质量的参考车辆按规定方向、规定匀速车速下对动态汽车衡进行数次动态试验，获得参考车辆单轴载荷的动态数据。通过计算得到的动态时车辆总质量与静态时确定的整车约定真值进行比较计算，便可确定动态试验是否符合检定规程的允差要求。动态轴重汽车衡进行静态称量测试不仅仅是为了检查计重秤台的固有称量特性，同时还可以发现计重设备安装维护是否良好，是否存在基坑污染、秤台与路基秤框擦靠现象，更是为了确保获得参考车辆约定真值有效性的前提条件。所以，动态轴重汽车衡静态的准确度不仅是对称重设备本身准确度的检定，更是对称重设备安装后的一种质量验收手段。
2　基本原理和设计根据目前高速公路收费口所安装的公路计重收费装置——动态轴重汽车衡（图 1），其实际承载面积较小，宽度只能适应车辆每个单轴依次通过。
目前广泛应用的动态轴重汽车衡的承载台尺寸一般为长（3.2 m）×宽（0.8 m），超宽车道为长（4.0 m） × 宽（0.8 m），承载台面积约为 2.56 m2 和 3.2 m2 。而在静态加载称量试验时，通常采用传统 1 t 的锁形大砝码，其尺寸约为：长（0.8 m）× 宽（0.6 m）× 高（0.52 m），底面积为 0.48 m2 。在砝码进行加、卸载过程中，往往会受限于砝码自身高度和底面积的因素，较难控制加载的高度和实现最大量程的加载，且当砝码叠加过程中若重心不稳，极易造成倾斜和侧翻等问题，存在较大的安全隐患。
传统锁形大砝码叠加示意图为了提高砝码加载的安全系数和工作效率，并适应绝大多数产品试验的使用率，以承载面积最小的动态汽车衡产品作为参考，通过类似堆叠积木的思路和方法，设计一块专用砝码平台承载支架和两种不同外观的扁形砝码来实现叠加，既可有效降低总的叠加高度来减小安全隐患，又可实现满量程静态加载要求。依据 JJG 907-2006 中 6.3.1 条的要求，专用砝码平台承载支架的设计总质量应满足动态轴重汽车衡在初始置零调整范围不大于最大秤量（Max）20% 的要求，使动态汽车衡在初始置零状态下，仍能满足开机示值显示为零点，而不影响之后加、卸载的砝码示值准确度。专用砝码平台承载支架自重约 1.5 t，尺寸约为：长（2.6 m）× 宽（0.60 m）× 高（0.13 m），占地面积均为 1.56 m2 。　砝码平台承载支架外观根据承载支架尺寸，两种不同外观的扁形砝码分别为 M 形和拱形，其标准质量均为 1 t。M 形尺寸约为：长（1.0 m）× 宽（0.70 m）× 高（0.25 m）；拱形尺寸约为：长（1.0 m）× 宽（0.70 m）× 高（0.27 m）；占地面积均为 0.70 m2 。
通过组合叠加的方式，将 3 个 M 形砝码分别扣在专用砝码承载支架上进行组合叠加，不仅可在承载支架的同一水平面上加载 3 个 1 t 扁形砝码，也使扁形砝码有效利用支架横向的上、下空间而向外伸展，降低了砝码叠加的高度。通过合理的叠加，可实现所需量程范围的加载。叠加俯视图，如图 6 所示。
通过最终组合叠加的方式，再根据实际称量要求加载至所需砝码量。由于拱形砝码扣在砝码支架上，其伸展部分与地面脱离并不接触，且脱离地面高度也仅约 2.5 cm，当加载不稳可能出现倾斜时，两边伸展部分也可起到一定缓冲支撑的作用。

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