JPS5944572B2 - 車両の軸重計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両の軸重計測装置に関するものである。

従来走行中の車両の軸重値、輪重またはこれらを加算し
て重量を計測するのに、路面に応答の速い電気式荷重検
出器を設置し、検出した出力を種紳の方法により処理し
、軸車値とする方法が用いられていた。

その際、検出器は構造上、経済上の理由から走行方向の
長さが約１メ一トル程度のものを用い、軸重よたは輪重
を測定する。

第１図ａは車輪が検出器上を通過する状態を示す図で、
１は車両の車輪を概略的１こ表わし、２は載荷板、３
ａ ｔ ３ ｂは荷重変換器群であり、２および３ ａ
ｔ ３ ｂ等を総称して検出器と言う。

その上を車輪が通過すると、荷重変換器群３ ａ ｔ
３ ｂの出力は、それぞれ第１図すの５ａ、５ｂおよび
その合成波５の高さが真の荷重で、波形としては台形波
が期待される。

しかし検出器の上を通過する車両には振動があり、その
振幅および位相は必ずしも一定ではなく、検出器の出力
は第２図の７または第３図の８のような波形となり、真
の荷重第１図すの４と異なる。

そして車両はほとんどの場合、第２図に点線で示す６の
ようなほぼ正弦的定常振動をしながら検出器の上を通過
する。

第４図ａ、ｂ、ｃ″は荷重変換器群の出力より（１）ピ
ークホールド方式、（１１）分割積分ピークホールド力
式、（ｉ＋＋）積分方式のそれぞれの方式により、軸重
値の求め力を示す図で、９は出力波形、１０は出力波形
を分割積分力式により処理を行った波形、１１は出力波
形を槓分力式により処理を行った波形であり、第５図ａ
、ｂは荷重変換器群の出力波形より積分方式により軸重
値の求め力を示す図で、１２，１３は出力波形を積分方
式により処理を行った波形である。

従来は検出器の出力から次のような処理により求めた値
を軸重値としていた。

（Ｉ）検出器出力波形の最大値（例えば第２図のＩＣま
たは第３図の８ｃ）をとらえ、その値を軸重値とするい
わゆるピークホールド力式。

（ＩＩ） 第４図ａの９の検出器出力波形を第４図す
の１０のよ゛うに、一定の時間間隔で分割し、分割され
た各時間の波形の面積平均化を行い、その最大値をとら
え、軸重値とするいわゆる分割積分ピークホールド方式
。

（Ｉｌ［） 第４図ａの９の検出器出力波形を第４図Ｃ
の１１のように、車輪が検出器上に完全に載り、車輪に
かかる車両の重量いわゆる軸重のすべてが荷重変換器群
上にある状態１１ａから１１ｂ間の面積平均化した値を
軸重値とするいわゆる積分方式。

これらの方式にはそれぞれ次のような欠点があった０ ピークホールド力式（Ｉ）は、車両の振動加速度および
ノイズ等外乱が出力波形にのった場合、その影響をも荷
重変換器群３ ａ ｔ ３ ｂに受ける。

分割積分ピークホールド方式（ｎ）は、尖頭ノイズの影
響がかなり緩和するが、車両の振動加速度の影響を緩和
するまでには到らない。

積分方式（Ｉｌｌ）は、第５図ａのように検出波形の有
効波形内（１２ａと１２ｂ間月こ車両の振動加速度の数
サイクル以上を含む低速走行の場合は有効であるが、第
５図すのように尚速走行の場合は効力を発揮できない。

等の欠点があり、いずれも車両加速度の影響を消去し、
正しい軸車を測定し得るものではなかった。

不発明は動荷重Ｗから加速度ｇを算出し、荷重補正を行
うことを％徴とし、その目的は真の荷重Ｗｏとの誤差が
きわめて・卦さい軸重を計測することにある諷下図面に
より本発明の詳細な説明する。

検出器で得られる動荷重Ｗが車両の振動の位相関係によ
り異なる二つの例を第６図の出力波形１４および第７図
の出力波形１５に示す。

動加重ｗ（才車両の上下加速度！！ｔこよる変動分き真
の荷重（静荷重）Ｗｏの和である。

いま上下加速度を重力の加速度の単位を用い、ｋを振幅
、θを位相、ｔを時間、ｆを前記加速度の周波数とし１
．９＝ｋｓｉｎ（２πｆｔ十〇） −・−
・・−（１）とするさ、動荷重ｗｉ！ ｖｖ−Ｗ’ ｏ ＋ ｋ Ｗ−ｏ ｓ＋ｎ （２πｆＴ
＋θ）−・・−（２）と表わすことができる。

第６図の出力波形１４において、任意の時刻ｔ１．ｔ２
．ｔ３における検出動荷重をそれぞれＷｌ 、 Ｗ２
、 ｗ３とすると、（２）式より連立方程式 が成立し、これを解けは、 が得られる。

すなわち車両の上下加速度の周波数ｆと動荷重を検出す
るサンプリング時刻ｔｌｊｔ２ｊｔ３が決まれば、真の
荷重Ｗ。

が求まる。これらｆ ｔ ｔ＋ｔ ｔ２ｔ ｔｓのうち
、ｔｌｊｔ２ｔｔ３についてはそのサンプリング間隔を
常に一定にして計算処理上は定数として扱うか、または
測定のつど、適当な方法で車速に応じた間隔とし、計算
の過福で、その値を用いて処理することができる。

また車両の上下加速度の周波数ｆは特に計測の対象とな
る重量車の載荷状態では、３ Ｉ−（ｚ前後であること
が経験的に仰られて２す、従ってこイｔをほぼ定数とし
て扱うこともできるし、検出器近傍に振動計を設置して
、これにより車両振動に起因する周波数を検出して、（
６）式に代入すべきｆを得ることもできる。

また、前述のように３点でなく、４点のデータを取って
４連立方程式とし、ｆを未知数とし、θ、に、ｗ−（、
と同様に演算で求めることも可能である。

いずれにしても（６）式の右辺はこれらの設定値または
検出値で構成されることになり、目的とする真の荷重Ｗ
。

を求めることができる。

さらに（６）式右辺にはθを含まないので、位相に無関
係となり、第７図の出力波形１５の場合も、・・記と同
じ条件で考えれば、第６図の出力波形１４と全く同じ結
果が得られることは明白である。

またｆ＝Ｆ１ｔ２−１１＝ｔ３−ｔ２＝Ｔ１ｔ３−１１
＝２Ｔとし、これらを一定数とみなしたときｆ！、（６
）式より次式が得られる。

さらにＣ１＝１／（２２ｃｏｓ２πＦＴ）Ｃ２＝ｃｏｓ
２πＦＴ／（１−ｃｏｓ２πＦＴ）とすると、Ｆお、よ
びＴが一定数であるから、Ｃ１およびＣ２が定数となり
、 Ｗ ＝ＣＩ（Ｗ１＋Ｗ３） Ｃ２Ｗ２ °°曲（
８）（８）式は（６）式と異なり、三角関数を含まない
四則演算式となり、計算が極めて簡単となる。

第８図は本発明の一実施例の構成図である。

第８図において、検出器に含まれる変換器群１６ａおよ
び１６ｂの出力を増幅器１７ａ 、１７ｂで独立して増
幅し、加算器１８で増幅器１７ａ、１７ｂの出力（すな
わち第６図の１４ａ、１４ｂ）を、第６図の出力波形１
４のように合成する。

また１９は比較器であり、あらかじめ比較器１９の動作
点を、抵抗により所望の位置に設定しておき、増幅器１
７ ａ ｔ １７ ｂの出力を、この比較器で比較して
第６図の１１（または第７図の１＋）を検出する。

２１．２２はタイマであり、比較器１９で検出された時
点ｔ１から任意に設定された時点ｔ２ｊｔ３をそれぞれ
検出し、加算器１８のアナログ出力をＡ／Ｄ変換器２３
でデジタル化し、メモリ２４．２５，２６でそれぞれ比
較器１９、タイマ２１．２２の指令に基づき、第６図の
ｗｌ９ｗ２１ｗ３の値を記録する。

２０は比較器であり、第６図の出力波形１４が任意に設
定した値Ｗに達した時点ｐを検出し、演算器２７が演算
準備の状態となり、第６図の出力波形１４がＷの値より
小さくなる時点ｑを検出し、演算器２Ｔがメモリ２４〜
２５のデータと任意に設定された定数とにより、（８）
式により忠実に演算を実行する。

なおｆ ２ ｔｔ） ｔ２） ｔを定数とせず、車両の
振動様態、走行速度に応じて定め、（６）式により真の
荷重Ｗ。

を求める方法もある。演算結果Ｗ。

は表示器２８により表示されるとともに、記録器２９に
より記録される。

以上説明したように、本発明の車両の軸重計測装置は車
両の振動加速度による荷重変動があっても、真の荷重に
きわめて近い計測値を得ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａｌｔ車輪が検出器上を通過する状態を示す図、
第１図すは第１図ａの検出器の上を車輪が通過するとき
の荷重変換器群の出力波形図、第２図および第３図は車
両振動の１位相の相異による荷重変換器群の出力波形図
、第４図ａｙｂ、ｃは荷重変換器群の出力より（ｉ）ピ
ークホールド方式、（１［）分割積分ピークホールド方
式、（面積分力式のそれぞれの方式により軸重値の求め
方を示す図、第５図ａｐｂは荷重変換器群の出力波形よ
り積分方式により軸重値の求め力を示す図、第６図、第
７図は荷重変換器群の出力波形図、第８図は本発明の一
実施例の構成図である。 １・・・・・・車輪、２・・・・・・載荷叡、３ ａ
ｔ ３ ｂ・・・・・・荷重変換器群、４・・・・・・
真の荷重、５．５ ａ ） ５ ｂ ・・・・・・荷重
変換器群の出力波形、６・・・・・・車両の上下加速度
の想像波形、？、８，９・・・・・・出力波形、１０・
・・・・・出力波形を分割積分力式により処理を行った
波形、１１．１２，１３・・・・・・出力波形を積分方
式により処理を行った波形、１４，１５・・・・・・出
力波形、１６ａ、１６ｂ・・・・・・荷重変換器群、１
７ａ、１７ｂ・・・・・・増幅器、１８・・・・・・加
算器、１９．２０・・・・・・比較器、２Ｌ２２・・間
タイス２３・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、２４，２５，２
６・・・・・・メモリ、２７・・・・・・演算器、２８
・・・・・・表示器、２９・・・・・・記録器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車両の通過する路面に電気式荷重検出器を設置し、
   この検出器上に車輪が完全にのった状態で、時間ｔ、、
   ｔ２）ｔｓにおける検出器の出力Ｗｌ。 ｗ２．Ｗ３を測定し、ｆを車両の上下加速度の周波数と
   して、 なる式より、軸重値Ｗ。 を求めることを特徴とする車両の軸重計測装置。 ２ 車両の通過する路面に電気式荷重検出器を設置し、
   この検出器上に車輪が完全にのった状態で、時間ｔ１．
   ｔ２．ｔ３における検出器の出力Ｗｌｊｗ２ 、 Ｗ３
   を測定し、かつ ｔ２−ｔ１＝ｔ３ ｔ２＝Ｔ、ｔ３ ｔｌ＝２Ｔとし
   、ｆを車両の上下加速度の周波数とし、かつｆ＝Ｆとし
   て、ＴおよびＦを一定数とし、 Ｃ，＝１／（２−２ｃｏｓ２πＦＴ）、Ｃ２＝ｃｏｓ２
   πＦＴ／ （１−ｃｏｓ２７ｒＦＴ）として、Ｗｏ＝Ｃ
   Ｉ（Ｗ１＋Ｗ３） Ｃ２Ｗ２なる式より軸重値Ｗ。 を求めることを特徴とする車両の軸重計測装置。