應變式汽車軸重動態(tài)測量系統(tǒng)性能增長研究.pdf

1、車輛超載是造成道路損壞的重要原因。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國總的公路里程數(shù)已位居世界前列，超載現(xiàn)象已成為交通運輸中日益突出的問題，國家每年因超載產(chǎn)生的額外道路維修保養(yǎng)費用高達幾百億元，超載造成的車毀人亡和橋梁倒塌等惡性事故時有發(fā)生，造成了生命和財產(chǎn)的重大損失?？焖?、準確地測量車輛軸重和總重等交通數(shù)據(jù)對于公路的執(zhí)法、運營、管理等方面具有重要意義。 目前國內(nèi)超載檢測中廣泛使用的應變式汽車軸重秤普遍存在車輛過秤速度慢、檢測效率過低的

2、問題，主要原因是所采用的信號處理方法無法有效去除汽車動態(tài)稱重信號中的動態(tài)載荷。因此針對應變式汽車軸重秤的信號特點開展動態(tài)稱重信號處理研究，提高稱重效率和精度具有重要的理論意義和工程應用價值。本文以上海市科技攻關項目(N0.035115003)為依托，對應變式汽車軸重秤的動態(tài)稱重信號處理方法進行了深入研究，旨在保證稱重精度滿足計量要求的同時明顯提高稱重效率，改善現(xiàn)有應變式軸重秤限速過低的現(xiàn)狀。 論文深入分析了動態(tài)稱重信號的構(gòu)成，構(gòu)

3、建了動態(tài)稱重實驗平臺，提出了基于動態(tài)載荷分離的軸重信號處理方法，著重解決動態(tài)載荷對稱重精度影響的問題，采用經(jīng)驗模態(tài)分解和非線性擬合等方法明顯提高了車輛通過速度，為動態(tài)稱重信號的處理提供了新思路和新方法。本文具體研究工作分為以下幾個方面： 1.在充分了解汽車動態(tài)稱重國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎上，對目前國內(nèi)外主要動態(tài)稱重方式的特點進行了分析和比較；討論和分析了應變式軸重秤中應用的主要數(shù)據(jù)處理方法以及這些方法存在的問題；指出了動態(tài)載荷是影響

4、動態(tài)稱重效率和精度的關鍵因素。 2.動態(tài)載荷分析研究。以1/4車輛模型和道路不平整度模型為基礎進行車-路動力學分析，研究路面平整度、車速、載重、懸架系統(tǒng)等因素對動態(tài)載荷的影響，揭示動態(tài)載荷的性質(zhì)、特點以及對動態(tài)稱重精度的影響。 3.動態(tài)稱重系統(tǒng)的設計。在比較各種稱重傳感器和秤臺結(jié)構(gòu)形式的基礎上，設計了壓縮圓板式稱重傳感器和框式箱式組合秤臺，對傳感器彈性體進行了有限元分析，為應變片粘貼位置的選擇提供了依據(jù)；編制了相應的軟件

5、程序進行稱重系統(tǒng)控制和信號采集。 4.汽車秤動態(tài)校正研究。依據(jù)兩自由度動態(tài)稱重模型，設計了長秤臺汽車秤的自適應動態(tài)校正算法，縮短了稱重信號到達平穩(wěn)狀態(tài)的時間，進行了實際動態(tài)校正實驗，結(jié)果表明可以有效縮短信號到達平穩(wěn)狀態(tài)的時間。 5.基于經(jīng)驗模態(tài)分解的稱重信號處理。在介紹經(jīng)驗模態(tài)分解概念和步驟的基礎上，指出了模態(tài)分解中存在的端點效應和虛假模態(tài)問題，并分析了它們對稱重精度的影響，給出了All模型端點延拓法和相關系數(shù)法來分別處

6、理端點效應和虛假模態(tài)，對實際軸重信號進行模態(tài)分解，在車速不高于20km/h時，最大軸重誤差為7.38％。 6.基于非線性擬合的稱重信號處理。根據(jù)軸重信號的參數(shù)方程和實際采樣信號，建立目標方程；在分析、比較各種優(yōu)化方法特點的基礎上，選擇Levenberg-Marquardt方法進行參數(shù)估計；根據(jù)軸重信號特點，選擇MUSIC頻譜分析方法進行信號頻率估計，減少待估計參數(shù)的個數(shù)；根據(jù)估計的參數(shù)重建軸重信號，分離實際信號中的動態(tài)載荷，在車

7、速不高于15km/h時，最大軸重誤差為5.24％。 7.將BP和RBF網(wǎng)絡用于較高速稱重時軸重信號的辨識。分析了網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡參數(shù)以及網(wǎng)絡輸入?yún)?shù)對軸重估計的影響，通過提取采樣信號特征量，建立特征量和軸重的映射關系；通過實驗對比了兩種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡輸入?yún)?shù)對軸重估計的影響，結(jié)果表明：在網(wǎng)絡輸入中增加軸距參數(shù)可以提高軸重估計精度；RBF網(wǎng)絡估計的實時性能優(yōu)于BP網(wǎng)絡。 論文最后對所做工作和實驗結(jié)果進行了總結(jié)，指出下一步的研