現有規範的車輛荷載一（yī）般適用於新橋設計，對於精度要求（qiú）較高的既有（yǒu）橋梁承載力評估和疲（pí）勞損傷（shāng）評估，需在調查分析的基礎上，建立實際運行車輛荷（hé）載模型。實際車輛荷載的大小和交通量、車重、車流密度、車輛空間分布（bù）等參數有關，需要通（tōng）過先進的儀器（qì）設備獲得高速（sù）行駛車輛的重量、速度（dù）等參數，於是近年來車輛動態稱（chēng）重（chóng）係統應運而生，在公路養護行業得到越來越多的應用。

１．動態稱重係統簡介

1.1係統組成

車輛動態稱重係統主要部件（jiàn）有軸（zhóu）重（chóng）軸速（sù）儀、視頻攝像機（jī）、數據服務器（qì）等（děng）。

1.2軸重軸速儀

軸重軸速儀是動態稱（chēng）重係統的主要組成部分。軸（zhóu）重軸速（sù）儀還可以細分為控（kòng）製主機、稱重傳感器、地感線（xiàn）圈（quān）車檢器及溫度傳感（gǎn）器等組（zǔ）成部分。

控（kòng）製主機（jī）與道路上的稱重、溫度、地感線圈等傳感器連接並獲取（qǔ）軸重、軸數、軸間距（jù）等23個參數。軸重軸速儀常用的稱重傳感器類型有彎板式、壓電石英式和壓（yā）電薄膜式3種。相比較而（ér）言，壓（yā）電薄膜式（shì）傳感器具有路麵破壞程度小、測速（sù）及測重誤差小、靈（líng）敏度高、施工簡單等優點。

1.3數據服務器

稱重係（xì）統運行時，軸重軸速儀將采集的車輛數據首先實（shí）時存儲在現場的控製主機中，然後傳輸至具有數據存（cún）儲管理和挖掘分析功能的（de）數據服務器上（shàng）。該數據服務（wù）器可以采用實體服（fú）務器搭建，也可以選擇雲服（fú）務器。數據服務器主要用於實現：①接收（shōu）存儲軸重軸（zhóu）速儀檢測到的車（chē）輛總重、軸重、軸數等（děng）實時數據並展示出來；②將軸（zhóu）重軸速儀時間與服務器時間同步，將視頻的時間與軸重儀的時間同步；③交通流量（liàng）視頻（pín）的記錄（lù）及保（bǎo）存。

2.動態稱重（chóng）係統工作（zuò）原（yuán）理

動態稱（chēng）重係（xì）統的關鍵技術是（shì）度量車軸重量，是通過（guò）埋設在路麵（miàn）中的（de）稱重傳感器實現的。稱重傳感（gǎn）器能夠將作用其上的車輛輪軸壓（yā）力轉換為電壓信號，通過電壓信號分析可以計算車軸作用時間，通過電壓的大小計算出相應車軸重量。稱重係統常在同一車道間隔一定距離布設兩根稱重傳感器（qì）來得到軸重和軸速。具體工作原理為：同一車道2條稱重傳感器（qì）相距L，同一車軸經（jīng）過2條傳感器（qì）的時（shí）間分別（bié）為（wéi）t1、t2，兩個傳（chuán）感器分別測得的軸重量為w1、w2，則可（kě）根據式（1）、式（2）分別計算得出軸重和軸速。

除了度量車軸重量，動態稱重（chóng）係統還有一（yī）項較為（wéi）關鍵的技術（shù）是區分（fèn）跟隨車輛。當車輛通（tōng）過地感線圈感應區域時，地感應線圈的感應值發生改變，引起控製主（zhǔ）機內部感應探測器振動頻率的變（biàn）化，主機通過頻率變化判定是否有車輛通過地感線圈。通過金屬底盤激活地感應線圈的時（shí）間結合車速即可計算得出車輛底盤長度。感應信號也用來區別前車及後（hòu）車。

3.錫澄運河大橋動態稱重係統安（ān）裝

3.1係統安裝流程

根（gēn）據需求確定錫澄（chéng）運河大橋動（dòng）態稱（chēng）重係統建設規格為雙向6車道。然後根據現場情況綜合考慮路麵完好狀況、路麵縱坡及供電設施（shī）等因素，做好係統安裝地點的選址工作。確定安裝地點後製（zhì）定係統傳感器布（bù）置方案。單方向3車道約需（xū）要兩天時間完成路麵傳感器安裝（zhuāng）工作。第1天完成車道的（de）切槽和清理，第2天完成槽體的清洗和（hé）傳感器安裝。

3.2係統安裝對既有路麵的影（yǐng）響

係統安裝對道路（lù）狀況、行車舒適性以及行車安全等的影響是道路管養單位需要關注的重點。其實（shí），采用壓電薄膜傳感器的動態稱重係統與（yǔ）高速公路收費（fèi）站常見的靜態稱重係統存（cún）在很大差異。動態稱重係統在安裝傳感器時雖然也需（xū）要在路（lù）麵切槽，但尺寸（cùn）較小。傳感器槽寬2cm、深2cm，感應線圈槽深4cm，寬僅0.5cm，且（qiě）傳感器埋設（shè）後會采用瀝青混凝土路麵專用的灌注（zhù）膠對槽口進行封閉填充，該膠具有很好的粘結性能和力學強度，對路麵（miàn）平整度和（hé）力學性能幾乎（hū）沒有影響。因此，係統安裝對既有路麵以及行車安全的影響基本可以（yǐ）忽略。

3.3係統檢查與維護

係統使用期間的運維工作影響其長（zhǎng）期運（yùn）行可靠性（xìng）和穩定性，因此需要通過外觀檢查來（lái）判斷係統技（jì）術狀況。常見的檢查與維護內容有填縫膠、路麵、采集機（jī）箱、電線束（shù）、地（dì）感線圈、稱重傳感（gǎn）等。

4.動態稱重係統應用

錫澄（chéng）運河大橋動態（tài）稱重係統位（wèi）於江（jiāng）蘇（sū）沿江高速公路江（jiāng）陰段，係統位（wèi）於西側橋頭（tóu）附近，交通（tōng）量較大。係統運行至今采集了大量車輛數據，通（tōng）過對交通量（liàng）、車輛荷載、超載情（qíng）況等指標的（de）統計分析，為道路橋梁管養等工作發揮了重要的作用。

4.1交通量統計分析

係統累計正常運行天數為300天，數據總量約1025萬（wàn）輛，日均交通量約3.4萬輛。據統計，錫澄運河大橋的日均車輛數大體呈現下行略多於上行，且全年車流量起伏不大，2月份上行車流量較大，總體較為平穩，無明顯增大趨勢。

4.2車型統計分析

在車型分布方麵，車輛以二軸車和六軸車為（wéi）主，各約占70%和15%，其他車型所占的比例約15%。根據2016年1—12月六軸車在總車流量中所占比例的變化趨勢，全年六軸車所占（zhàn）比例有明顯（xiǎn）增大趨勢。

4.3超（chāo）載情況統計分析

依據《整治公路貨車違法超限（xiàn）超載行為專項行動方案》（公交路發[2016]124號（hào））的要求進行超載情況的（de）統計分（fèn）析。為了量化實際車流的超重程度，引（yǐn）入超載率和超載比（bǐ）例兩個（gè）指標，計算公（gōng）式是（shì）：

各車型中六軸車的超載比例最大，上行超載比例接近11%，下行接（jiē）近15%，其他車型超載比例均（jun1）較小（xiǎo）。橋梁（liáng）下行的超載比（bǐ）例大於上行，但兩個方（fāng）向車輛的超載率相差不大。

4.4車輛荷載統計分析

車輛荷載的統計分析主要是統計分析了車輛總重在各（gè）區間的分布情況，結果表明：①車（chē）輛總重的概率密度分布主要呈現三峰分布特征，即在2t、15t、35t附近分布（bù）的車輛較多；②上下行車重分布存在明顯差異，上行在50~70t範圍內的重車比例大於（yú）下行；③各車道（dào）車重分布同樣存在明顯差異，行車道內車（chē）輛的重車（chē）比例相比於超車道明顯較大（dà）。

5.結論

（1）采用壓（yā）電薄膜傳感器為（wéi）稱重傳感（gǎn）器的動態稱重係統具（jù）有收費站（zhàn）靜態稱重係（xì）統所不能比擬的優（yōu）勢，值得在高（gāo）速公路網中（zhōng）推廣使（shǐ）用。

（2）為（wéi）了發揮動態稱重係統（tǒng）的價值，除了要保證安裝質量外，還應在日常（cháng）使用中給予充分的維護保養。

（3）動態稱重係統在高速公路養（yǎng）護領（lǐng）域具有（yǒu）較高的應用價值，能夠為道路營運、橋梁精準管養提供堅實的（de）決策依據。

（4）錫澄運河大橋各車道（dào）及兩個方向（xiàng）的（de）荷載都存在一定差異，對（duì）於橋梁和路麵養護來說可以采取差異化對待，以期降低全壽命周期成本，並提高養護（hù）效率。

作者：李 寧（江蘇沿（yán）江高速（sù）公路（lù）有限公司（sī））

本文刊發於《中國高新科技》雜誌2020年第23期

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