Pesquisa sobre as fontes de erros de detecção sem parar e soluções técnicas para o layout de unidades de pesagem

Pesquisa sobre as fontes de erros de detecção sem parar e soluções técnicas para o layout de unidades de pesagem

Palavra -chave:Detecção ininterrupta, Assim,Sistema de pesagem dinâmica, Assim,Veículo de transporte de rodovias

【Resumo】:Através da exploração e análise das fontes de erros de detecção ininterruptos, são propostos os problemas que foram estudados e precisam ser estudados e resolvidos. Alguns resultados de pesquisa sobre algoritmos dinâmicos de pesagem são analisados e comparados, e as direções futuras de desenvolvimento são apontadas. Com base nos antecedentes da aplicação da tecnologia de veículos de transporte de rodovias da China para controle de sobrecarga, este estudo entende objetivamente o uso de vários sistemas de pesagem dinâmica em aplicações práticas de engenharia e os problemas existentes que precisam ser resolvidos. By studying the effects of wide and narrow weighing units commonly used in non-stop detection on vehicle speed, acceleration, tire driving force, tire pressure, tire shape, tire width, motion trajectory, as well as problems such as crossing, changing lanes, parallel, and variable speed in the measurement area, the influence of tire pressure on narrow width weighing units such as quartz crystal or narrow strip type was tested, and the adaptability of different width weighing units to As diferenças de precisão de velocidade de alta e baixa velocidade foram verificadas. Na premissa de entender a influência da pressão e da velocidade dos pneus, o estudo adotou unidades estreitas e amplas de pesagem. A solução de implantação combinada, através da instalação e verificação reais, foi confirmada preliminarmente que esse esquema de implantação de combinação complementar de produtos tem certas vantagens para alcançar a verdadeira precisão de 5 níveis e é digna de mais exploração e pesquisa da indústria.

EUntroduction:

A detecção de sobrecarga de veículos é um componente importante do campo de controle de sobrecarga. A sobrecarga é o principal fator que afeta a segurança da operação do veículo. Os veículos sobrecarregados operam sob a sobrecarga por um longo tempo, e sua frenagem, operação e outro desempenho de segurança são significativamente reduzidos. Eles são propensos a situações perigosas, como explosões de pneus, falhas de freio, fraturas da mola da placa de aço e fraturas do eixo. De acordo com os cálculos relevantes das instituições estrangeiras, se os veículos que viajam na estrada estiverem sobrecarregados em cerca de 50%, a vida útil normal da estrada será reduzida em cerca de 80%. Portanto, medir com precisão a capacidade de carga real dos veículos de transporte é particularmente importante para a supervisão eficaz e a aplicação da lei pelos departamentos de administração de acordo com a lei. Além disso, a análise de big data da capacidade de carga do veículo é de grande importância para o design de rodovias e pontes. De acordo com a análise dos especialistas domésticos, o aumento do sobrepeso do veículo e seus danos à superfície da estrada estão aumentando geometricamente. Um caminhão que excede o limite em 10% causará um aumento de 40% nos danos nas estradas. Os danos causados por um veículo com sobrepeso de 36T na estrada são equivalentes aos danos causados por 9600 carros pequenos de 9600 1,8T; Se a carga do eixo de um veículo exceder 30% do limite, a vida útil da estrada será reduzida em 56%, resultando em um aumento acentuado nos custos de manutenção da estrada e em uma vida útil reduzida da superfície da estrada. No contexto da tecnologia de veículos de transporte de rodovias da China para controle de sobrecarga, a fim de garantir a operação normal das rodovias e promover o desenvolvimento saudável do setor de transporte de rodovias, o país aumentou seus esforços, investimentos e regulamentos legais para o controle de sobrecarga. Por exemplo, nas "Opiniões do Escritório Geral do Conselho de Estado sobre a implementação de projetos de segurança e proteção contra a vida" (Escritório do Conselho Estadual [2014] nº 55), é proposto "promover ativamente a aplicação de novas tecnologias e meios de tecnologia da informação e investem continuamente em equipamentos de gerenciamento, como monitoramento de tecnologia de tráfego". O Ministério dos Transportes declarou claramente nas "várias opiniões sobre o fortalecimento da construção da aplicação da lei da administração de rodovias" (Jiaogaolu FA [2014] No. 106) que "nos esforçaremos pelo apoio da administração e da relevante de departamentos relevantes. The revised draft of the "Management Measures for the Governance of Illegal Over limit Transportation on Highways" (Ministry Order No. 2) requires that "highway management agencies should, according to the needs of protecting highways, set up technical monitoring equipment such as vehicle weighing and detection at important sections and nodes of the highway network such as the main channels for cargo transportation, important bridge entrances, and highway entrances, and investigate and punish illegal over limit transportation behaviors de acordo com a lei.

1: as fontes de erro emDetecção ininterruptae os problemas que precisam ser estudados e resolvidos mais

A detecção sem parada pertence inteiramente à pesagem dinâmica. Os veículos passam pela seção de medição de carga do eixo a uma certa velocidade, e a detecção de carga do eixo é realizada por várias unidades de pesagem, como placa plana, placa curva, cristal de quartzo, tira estreita e placa estreita dispostas na seção. Devido ao curto tempo de trabalho da tabela de unidade de pesagem dos pneus e à interferência causada por fatores objetivos ou subjetivos na mesa, além da carga real do eixo, como velocidade do veículo, aceleração, força de acionamento dos pneus, pressão dos pneus, formato de pneu, largura de pneus, reflexão de movimento e velocidade de interrupção, como a área de interrupção, a mudança de paralelo e a velocidade de paralelo e a velocidade da paraladura e a velocidade das medidas. Esses fatores apresentam grandes dificuldades para alcançar a medição de alta precisão na pesagem dinâmica e é comum que as aplicações práticas excedam os regulamentos de erro de detecção de 5 níveis. Portanto, como medir com precisão o verdadeiro peso sob a influência de fatores de interferência aleatórios e incertos sempre foram a dificuldade técnica e a chave dos sistemas de pesagem dinâmica.

1.1: estudando eficazpesagem dinâmicaAlgoritmos, o impacto de alguns sinais de interferência pode ser reduzido. Devido ao fato de a interferência de vibração do carro ser um sinal de baixa frequência, os sinais de carga do eixo também são sinais de baixa frequência. Portanto, métodos simples de filtragem não podem remover efetivamente várias interferências de baixa frequência. Em termos de pesquisa dinâmica de algoritmos, o conteúdo da pesquisa inclui principalmente duas partes: denoising pré -processamento e cálculo do peso do eixo das rodas. Em aplicações de engenharia, o pré -processamento de denoising adota principalmente o método médio de filtragem e o método de filtragem digital FIR. O método médio de filtragem tem um efeito de filtragem significativo no ruído branco aleatório, mas pode reduzir a amplitude efetiva do sinal e causar erros de resultado da medição. O método de filtragem digital da FIR utiliza as características de sinais eficazes e ruído de interferência em diferentes filtros digitais de frequência para projetar (passa alta, passa-baixa e passa-banda), que têm efeitos significativos de filtragem na interferência periódica, mas o efeito de supressão nos sinais aleatórios não é ideal. Em termos de cálculo do peso do eixo, de acordo com a largura diferente da superfície da força da unidade de pesagem, ele pode ser dividido em dois tipos: unidades de pesagem larga (como placa plana tipo de placa de 900 mm de largura) e unidades de pesagem estreitas (como o cristal de quartzo tipo 50 mm de largura, tipo estreito, tipo 70 mm de largura). Entre eles, as unidades de pesagem amplas têm uma área de força maior que a largura da trilha da roda, e o valor de pico de sua forma de onda pode caracterizar o peso atual da roda. A unidade de pesagem estreita é uma pista de roda com uma área de força menor que a largura da roda. Nesse caso, a forma de onda precisa ser integrada e o valor integrado é usado para caracterizar o peso da roda atual da roda. Devido ao fato de que a pesagem dinâmica é um processo de medição dinâmica e acoplado a vários fatores, existem muitos fatores que afetam a precisão dos resultados da pesagem dinâmica do veículo. Portanto, instituições de pesquisa e estudiosos nacionais e estrangeiros conduziram vários estudos exploratórios sobre a precisão da pesagem dinâmica. O método de DV, o método de identificação do sistema e o método da rede neural foram aplicados gradualmente na tecnologia de pesagem dinâmica, alcançando certos resultados. O método DV mede primeiro os dados de aceleração, velocidade e deslocamento do veículo, resolve o sistema de equações diferenciais através de métodos numéricos e, em seguida, obtém as informações de carga do eixo do carro. A desvantagem desse método é que ele mede várias variáveis e é suscetível à interferência de ruído. O método de identificação do sistema é estabelecer um modelo de resposta de entrada e saída para o sistema de pesagem e usar esse modelo para reverter calcular o peso do eixo do veículo.

Este método tem alta precisão de medição e é adequado para medição de alta velocidade, mas requer alta aplicabilidade e precisão de modelo na solução de parâmetros-chave. O método de rede neural é uma abordagem orientada a dados para a construção de modelos de pesagem. São necessários fatores que afetam os resultados da medição do peso do eixo como entrada para a rede neural e o peso do eixo do carro como saídas. Por meio de experimentos, uma grande quantidade de dados é coletada como o conjunto de treinamento para a rede neural. Ao definir funções de perda apropriadas, a relação de mapeamento entre a entrada e a saída da rede neural é treinada. Suas vantagens estão em sua excelente capacidade de mapeamento não linear (vantagem significativa para modelos complexos), computação paralela (melhorando a velocidade computacional), alta precisão e adaptabilidade. A desvantagem é que ela requer um grande número de amostras experimentais para treinamento, e o custo da aquisição de dados é alto. Em termos de direção futura de desenvolvimento, com a introdução gradual de tecnologias como o IoT Big Data e a inteligência artificial, é necessário continuar pesquisando modelos de algoritmo dinâmico. Esperamos confiar nesses novos meios e métodos tecnológicos para otimizar continuamente os problemas dinâmicos de algoritmo.

1.2: Em aplicações práticas de engenharia, ainda existem alguns problemas que precisam ser abordados com base no uso devários sistemas de pesagem dinâmica

(1) No desenvolvimento de sistemas de pesagem dinâmica, a unidade de pesagem, como o componente principal dos produtos de detecção de sobrecarga, é a base para garantir o desempenho do equipamento de detecção de sobrecarga. As unidades de pesagem amplas e estreitas existentes são geralmente conectadas em paralelo com medidores de tensão ou unidades de detecção dentro, que não podem distinguir a posição de pesagem e não conseguem identificar de forma inteligente a largura do pneu. Portanto, é difícil resolver o problema de identificar a posição do veículo e a área de pressão dos pneus quando dois veículos cruzam a pista em paralelo, e a precisão da medição também é limitada ao atravessar a pista, e a estabilidade precisa ser melhorada.

(2) Em termos de precisão da medição, o processamento dinâmico de sinal de pesagem é uma tecnologia -chave nos sistemas de pesagem. Na engenharia, ainda permanece no nível de algoritmos simples de extração de peso com base em valores médios (unidades de pesagem ampla) ou valores integrais (unidades de pesagem estreitas). Nos processos reais de detecção, é difícil se adaptar a fatores ambientais (temperatura, umidade, pressão dos pneus, suavidade da superfície da estrada, etc.) e interferência da direção não padrão, o que representa um alto risco de detecção falsa e detecção perdida e pode facilmente levar a disputas policiais.

(3) Em termos de reconhecimento inteligente, a razão subjacente ao sobrepeso é impulsionada pelos interesses. Por um período considerável de tempo, o fenômeno do sobrepeso é difícil de erradicar. É necessário estudar algoritmos para medir impressões de pneus de veículos (incluindo largura de pneus, pneus únicos e duplos e tipo de pneu), velocidade (incluindo mudanças na velocidade e aceleração do veículo) e a distância entre eixos, com base em um novo tipo de unidade de pesagem e identificação de estados de direção anormal, como cruzamento de faixa, mudança de faixa, paralelo, aceleração/desaceleração. O reconhecimento inteligente de alguns veículos está tentando todos os meios para encontrar brechas no sistema de pesagem dinâmica, evitando o problema da incapacidade do sistema de reconhecer e sobrepear penalidades por meio de paradas de emergência, direção ultra lenta e outros meios.

2: Pesquisa sobre a relação entre pressão dos pneus e calibração e aplicação dinâmica de pesos, bem como o esquema técnico para pesar o layout da unidade

De acordo com os padrões relevantes para veículos de frete, o comprimento normal do piso do pneu do veículo está dentro de 225 mm. Portanto, para unidades de pesagem ampla, como placas planas (como largura de 900 mm), o método de pesagem real é a roda inteira. No caso de piso inconsistente de pneus causado pela pressão dos pneus, é improvável que cause erros significativos na calibração e no uso real. No entanto, para unidades de pesagem estreitas, como o tipo de cristal de quartzo (por exemplo, 50 mm de largura) e tipo de tira estreita (por exemplo, 70 mm de largura), elas pertencem ao método de pesagem do pneu local e, teoricamente, a pressão dos pneus causará certos erros. Representamos a pressão do pneu na superfície da estrada como P, o peso da roda como f e a área do pneu em contato com a superfície da estrada como S, que pode ser expressa usando a fórmula de pressão: p = f/s. Para unidades de pesagem estreitas, mantendo o peso da roda F constante, alteramos a pressão do ar enchendo o pneu com ar. Medimos o comprimento da impressão dos pneus em contato com o solo usando um método especial e obtemos um conjunto de dados através de uma unidade de pesagem de faixa estreita (largura de 70 mm) com base em experimentos. A relação entre o comprimento do contato do solo do pneu (por exemplo, impressão de pneus) e o coeficiente de peso para eixos de pneus únicos e duplos é mostrado na Figura 1 e na Figura 2, respectivamente.

Figura 1 eixo de pneu único

Figura 2 eixo de roda dupla

No gráfico, pode -se observar que diferentes pressões de pneus podem causar alterações no tempo de contato entre o pneu e o solo. O coeficiente de peso no gráfico é na verdade um coeficiente proporcional formado pelas alterações em P e S. através da análise e visualização dos dados, pode -se concluir que, quando a pressão do pneu muda devido à inflação e deflação, há uma relação linear entre o comprimento de contato da mesma roda e o coeficiente de peso ao passar pela unidade de pesagem estreita na área de medição. No entanto, o intervalo de partida do coeficiente linear correspondente a diferentes pressões dos pneus é diferente, e o coeficiente de peso ajustado pelos dados também é diferente. Análises adicionais mostram que, quando a pressão do pneu muda, a largura do contato do pneu com o solo não muda significativamente, enquanto o comprimento do contato do pneu (ou seja, o comprimento do contato do pneu na direção de direção) muda significativamente. Isso significa que a área de pressão dos pneus aplicada à unidade de pesagem, que é o produto da largura da unidade de pesagem de tira estreita de 70 mm e a largura do contato do pneu, não muda significativamente. Portanto, quando a deflação causa pressão insuficiente do pneu, a área de pressão causa diretamente uma mudança significativa na área total do contato do pneu com a superfície da estrada. De acordo com a curva de identificação dos veículos na figura e a análise dos dados medidos, pode -se concluir que, entre os 9 conjuntos de dados utilizados para ajuste de eixo único, 90% dos novos 12 veículos apresentam alta pressão dos pneus, resultando em um coeficiente de ajuste maior e um valor menor de peso. Ao inserir todos os dados, 80% dos novos veículos de 15º peso (não esvaziados) têm maior pressão dos pneus do que o mesmo veículo de 15º peso (esvaziado), resultando em um menor valor de peso. O carro 125 é muito antigo, com baixa pressão dos pneus e um grande coeficiente de peso real. No entanto, o coeficiente de peso ajustado é muito pequeno e o valor de peso calculado é muito grande. Através dos experimentos e análises acima, concluímos que a pressão dos pneus pode causar erros noSistema de pesagem dinâmicaconstruído por unidades de pesagem estreitas. Como a pressão dos pneus é desconhecida nos veículos reais e a pressão de cada pneu nem sempre é padronizada, é quase impossível estabelecer e compensar modelos de erro de pesagem com base no tamanho da pressão. Portanto, na prática, o erro de pesagem introduzido por unidades de pesagem estreita devido à pressão dos pneus é ignorada. Além disso, na prática, embora a ampla unidade de pesagem não seja afetada pela pressão dos pneus, sua precisão dinâmica se deteriora em velocidades superiores a 80 km/h ou mesmo 60 km/h em comparação com velocidades inferiores a isso. A plataforma ampla significa que a resposta dinâmica e a precisão de alta velocidade também têm um lado insatisfatório com o aumento da velocidade do veículo. Ainda há muita exploração e significado da pesquisa para todo o sistema alcançar realmente a precisão do nível 5 e atende totalmente ao padrão de precisão do nível 5 em uso. Atualmente, as unidades de pesagem estreitas são enterradas em pelo menos 2 linhas, e as unidades do tipo cristalino de quartzo são enterradas em mais de 4 linhas. No entanto, aumentar o número de linhas pode melhorar a precisão da redução do salto do eixo e de outras situações, mas ainda não afeta a pressão dos pneus. Portanto, queremos encontrar uma solução técnica que possa manter as vantagens de precisão em baixas velocidades abaixo de 60 km/h e a velocidades do veículo acima de 60 km/h, alcançar vantagens complementares nas características técnicas do produto e alcançar uma pesagem mais precisa em uma ampla faixa de velocidade, melhorando assim as vantagens de precisão de todo o sistema de detecção não-STOP. Adotamos uma solução de combinar unidades de pesagem estreitas (como tipo de tira estreita de 70 mm de largura) e unidades de pesagem ampla (como o tipo de placa estreita de 300 mm de largura) para construir um sistema de pesagem dinâmico, como mostra a Figura 3.

Figura 3 Esquema de layout de combinação de faixa estreita de 2 fileiras e placa estreita de 1 lina

A situação de instalação do local de teste concluída de acordo com o plano de layout na Figura 3 é mostrada na Figura 4.

Figura 4 Local de instalação de tira estreita e unidades de pesagem de placa estreita

Tomando o veículo de 4 eixos, que é difícil de pesar com precisão, como exemplo, os dados preliminares medidos obtidos no local de teste são mostrados na Figura 5. Descobrimos que esse layout tem vantagens óbvias e pode obter uma cobertura efetiva de velocidade de medição para velocidade alta e baixa. A placa estreita de 300 mm de largura de pesagem não apenas complementa a influência das mudanças na pressão dos pneus, mas também complementa as deficiências da unidade de pesagem estreita de tira de 70 mm de largura em termos de precisão abaixo de 10 km/h. Esse esquema de layout de combinação de produtos complementares não exige o método tradicional de aumentar o número de linhas para melhorar repetidamente a precisão e aumentar os custos e é digno de mais exploração e pesquisa do setor. Olhando para o futuro, da perspectiva de melhorar a precisão da detecção ininterrupta, ainda temos muitos tópicos que vale a pena explorar. Esperamos que a engenharia do setor e o pessoal técnico possa continuar a explorar e fazer contribuições tecnológicas para a inovação de aplicativos de produtos nesse campo.