车辆动态称重系统的补偿算法研究及其软件设计

　　1 引言

　　随着我国市场经济的发展，公路交通运输量迅速增长，各种类型载重车的数量逐年递增。在利益的驱动下，一些运输单位和个人不顾车辆和公路的承载能力及行车安全，在擅自对车辆进行改装后，超限超载运输，使公路、桥梁等基础设施遇到严重破坏，由此而引发的交通事故也日益增多[1]。因此，为了维护国家财产和人民生命安全，保护公路完好畅通，各级主管部门采取了多种措施严格限制超限超载运输车辆的上路通行，而动态称重系统作为完成交通执法所必需的装备，得到了广泛的应用。

　　但是研究表明，随着车辆通过计量平台速度的变化，动态称重系统的测量结果也随之有明显的偏差[2]。这是因为随着车速的提高，影响测量精度的因素，如车辆振动、轮胎状态、重心的位置等等特性值都将产生变化，往往造成测量结果不能真实地反映出车辆的静态轴重值。因此，研究车辆通过计量平台的速度与测量误差的关系，对于保证系统的称量精度，减少不必要的纠纷，促进动态计重收费/ 超限检测系统的有效实施都有非常重要的现实意义。

　　2 补偿算法

　　车辆通过计量平台速度的变化，会对测量结果产生影响，因此，可利用速度作为补偿因子，研究速度与测量结果的关系。根据交通部西部交通建设科技项目，选择一定质量的车辆进行测量，并将测量数据作为统计用量，测得的试验数据如表 1 所示[3]。

　　实测表明，随着车速的提高，车辆动态称量数据逐渐变小，动态称量误差逐步上升。因此，利用当量车速 v 与当量误差 F 的概念，对称量数据进行分析和曲线拟合，可以确定当量车速与当量误差间的回归模型。即用动态称量结果加上以速度补偿因子标定的补偿值 F '，作为修正后的车辆质量，即为数字补偿算法：

　　根据表 1 所示，当车速以 5km/h 以下的速度通过计量平台时，误差较小，可不进行补偿。当车速在 5km/h 以上时，则速度越高误差越大，且当量车速与当量误差存在一定的线性关系[4]。根据一元线性回归理论，可以得到线性回归方程为：

　　表 2 中，车辆的静态总重量为 40.24t，若该车辆在 14.5km/h 的速度下通过计量平台，测得总重为34.16t，而采用一元线性补偿算法修正后，该车辆动态重量为 40.98t，修正精度达到了 98.16%，对其它参数修正后，其修正后精度也基本上高于 2%，完全满足车辆动态称量的需要。

　　实际上，为了更好的拟合车辆动态称量的曲线，可以选择以每5km一个区段，采用一元线性补偿算法进行修正，并将补偿系数列表后，供程序调用。