Análisis de incertidumbre de medición de la verificación remota de las características de medición de la escala de camiones dinámicos

Análisis de incertidumbre de medición de la verificación remota de las características de medición de la escala de camiones dinámicos

Palabra clave:Escala de camiones dinámico,pesaje dinámico,escalas dinámicas

【Abstracto】: La frecuencia actual de la calibración periódica para las escalas automáticas de vehículos de carretera (en adelante, denominadas escalas dinámicas de camiones) no puede satisfacer las necesidades del trabajo de aplicación de la ley actual fuera del sitio. Se necesita tecnología de la información para implementar pruebas diferenciadas y precisas para garantizar la confiabilidad de pesar datos. Este artículo establece un modelo de evaluación de incertidumbre de medición basado en el método de verificación remota del rendimiento metrológico, analiza las fuentes de diversas incertidumbres y se centra en el impacto de la conducción anormal, la velocidad, el consumo de combustible, etc. sobre la incertidumbre de medición del pesaje dinámico. Desde una perspectiva técnica, proporciona una base analítica para la confiabilidad de los datos de pesaje dinámico y el soporte técnico para el uso preciso de los equipos de pesaje dinámico de la carretera.

Introducción:

La sobrecarga de transporte en las carreteras puede dañar las estructuras de carreteras y puentes, causar fácilmente accidentes de tráfico y amenazar la seguridad de la vida y la propiedad de las personas. Desde 2013, varias regiones en todo el país han llevado a cabo sucesivamente el trabajo de aplicación de la ley que no es del sitio para el control de la sobrecarga de carreteras, toman medidas enérgicas en los comportamientos de transporte ilegales graves y graves y garantizando la seguridad del transporte de tráfico vial. La escala de camiones dinámicos es un equipo de pesaje clave en el sistema de aplicación de la ley que no es de sitio para el control de sobrecarga de carreteras, y sus valores de medición precisos y confiables son el requisito previo para implementar el control de sobrecarga tecnológica. Sin embargo, debido al hecho de que las escalas dinámicas de camiones miden los vehículos de carga en movimiento, su precisión de medición está estrechamente relacionada con los hábitos de conducción del conductor, la velocidad de funcionamiento del vehículo, el tipo estructural y otros factores. Según estadísticas incompletas, la tasa de aprobación de verificación promedio de las escalas dinámicas de camiones instaladas en una determinada sección de carreteras del área de muestra permanece en alrededor del 65% después de un ciclo operativo (generalmente 6 meses). Un número considerable de escalas dinámicas de camiones, después de correr durante un período de tiempo, ya no puede mantener su precisión de medición en el nivel de calibración. De hecho, talescalas dinámicasya se consideran inexactos, y existe una gran incertidumbre en los resultados del peso total del vehículo dado, lo que representa un riesgo para la autopista sobre la aplicación de la ley. Para resolver el problema de la medición inexacta deescalas de camiones dinámicosDurante el período de calibración, al considerar el costo de las pruebas, la investigación del proyecto propone un método de verificación remota para escalas de camiones dinámicos basados en la tecnología de Internet de las cosas, lo que implementa pruebas diferenciadas y precisas de escalas dinámicas de camiones en puntos de aplicación de la ley que no son sitios durante el período de calibración, para mejorar la credibilidad de los datos dinámicos de peso de las escalas dinámicas.

1: Mecanismo de verificación remota

La verificación remota es la aplicación de la tecnología de Internet de las cosas para evaluar el cumplimiento del rendimiento de las escalas dinámicas de las escalas dinámicas de punto de aplicación de la ley sin sitio a través de métodos de verificación remota. En comparación con la verificación periódica diaria, su método de verificación remota tiene diferencias significativas con respecto a los métodos de verificación tradicionales. La verificación remota se logra pasando el verificadoescalas dinámicasa través de un vehículo de referencia acordado a una velocidad de funcionamiento regular. Elescalas dinámicastransmite los resultados de pesaje relevantes, la velocidad de funcionamiento y los datos de imágenes al sistema de verificación a través del Internet de las cosas. Después del cálculo del sistema de verificación, determina si el error de medición dinámica del verificadoescalas dinámicaspermanece dentro del límite de control correspondiente. El límite de control se establece de acuerdo con los requisitos de error verificados durante el uso de laescalas dinámicas(Por lo general, considerando el doble del error durante la verificación), cuando el error de medición dinámica de la escala de camión dinámica verificada se acerca o excede el límite de control correspondiente, el sistema de verificación proporcionará información de advertencia correspondiente para recordar a la unidad de usuario de escala de camiones dinámico que lo analice y procese de manera oportuna, mejorando la confiabilidad del rendimiento de peso y la operación de la escala dinámica de camiones.

2: Modelo matemático para la verificación remota

La verificación remota deescalas dinámicases en realidad el proceso de comparación de los resultados de medición cargados a través del Internet de las cosas con el peso total de referencia del vehículo estándar de verificación. Para mejorar la credibilidad de la verificación remota, también se debe considerar la incertidumbre de los resultados de la medición de datos de pesaje dinámico durante el proceso de verificación. Este artículo se centra en las condiciones de trabajo reales de las escalas de camiones dinámicos en los puntos de aplicación de la ley que no son del sitio, como la velocidad y la conducción anormal, y propone un método de evaluación de incertidumbre.

La escala dinámica de camiones del sistema de aplicación de la ley que no es de sitio para el control de sobrecarga generalmente se instala en superficies de carretera ordinarias, con un rango de velocidad de pesaje de (0.5-100) km/h. La estructura de pesaje incluye principalmente carga del eje, cuarzo, placa plana, tira estrecha, placa curva y otras formas. El nivel de precisión del peso total del vehículo es principalmente nivel 5 y nivel 10 [4]. La verificación remota sigue el plan de verificación, utilizando un vehículo de referencia para realizar una o más pruebas en la escala de camiones dinámicos. Los resultados de la prueba se cargan al sistema de verificación, y luego los resultados de verificación se calculan de acuerdo con la Fórmula 1 para evaluar si la escala de camiones dinámicos está en un estado normal basado en los límites de control establecidos. Los vehículos de verificación (vehículos de referencia) pueden usar estándares de medición público social, como vehículos de inspección de diversas instituciones de medición legal, o usar vehículos sociales específicos, como vehículos de rescate de carreteras que pesan todo el vehículo a través de instrumentos de pesaje controlados. Diferente de la calibración periódica deescala dinámicaS, los vehículos de referencia de verificación remota pueden seleccionar uno o varios de los siguientes vehículos en función de las condiciones de funcionamiento de la carretera reales: vehículos rígidos de doble eje, tres vehículos rígidos de eje/cuatro eje, vehículos articulados con cuatro o más ejes, etc. [como vehículos de referencia de verificación]. Durante la verificación, el vehículo de referencia pasa a través del verificadoescalas dinámicasA una velocidad de funcionamiento regular, y el sistema de verificación remota carga los datos de pesaje recopilados, datos de velocidad de funcionamiento, datos de imagen capturados, etc. a la plataforma del sistema de verificación para el cálculo y el procesamiento.

En la fórmula: - El valor de medición de error dinámico relativo del vehículo de escala de camiones dinámico verificado;

TMF -REF: verifique el peso total del vehículo de referencia;

TMF - VEHÍCULO DE REFERENCIA DE VERIFICACIÓN Peso total mostrado por el equilibrio dinámico;

1):Cuando | |> 2mpev, indica que el rendimiento dinámico del verificadoescala de camiones dinámicoha superado los requisitos del límite de control, y su error de medición dinámica ya no puede cumplir con los requisitos de uso. Se debe administrar un mensaje de advertencia, y el uso debe suspenderse hasta que se complete la reparación y la calibración se califica nuevamente antes de su uso;

2):Cuando mpev

3):Cuando | | ≤ MPEV, indica que el rendimiento dinámico de la escala de camiones dinámicos verificados es normal y debe administrarse de acuerdo con el equipo normal. El error absoluto máximo permitido (MPEV) del peso total del vehículo durante el pesaje dinámico se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1 Error absoluto máximo permitido del peso total del vehículo MPEV

3: Análisis y cálculo de fuentes de incertidumbre

Based on the analysis of the characteristics of remote verification system for dynamic vehicle scales and off-site law enforcement dynamic weighing, the sources of measurement uncertainty for remote dynamic weighing errors mainly consist of two parts: the first part is the uncertainty component introduced during the dynamic performance verification process of dynamic vehicle scales, mainly including measurement repeatability, dynamic vehicle scale resolution, changes in vehicle operating speed, abnormal driving, and fuel consumption pérdidas durante la verificación remota de los vehículos de verificación; La segunda parte es verificar los componentes de incertidumbre introducidos al medir el peso total del vehículo a través de una escala de control. Este método de verificación toma elescalas dinámicas DCS-30B instalado en un punto de aplicación de la ley que no es del sitio como ejemplo (con una carga máxima del eje de 30T, un valor de división dinámica de 50 kg, un nivel de precisión de 5 y un límite de velocidad de carretera de 60 km/h en el punto de aplicación de la ley). Basado en la situación real de más vehículos que se ejecutan en la sección de la carretera, tres vehículos rígidos de eje (denominados "tres eje") y los vehículos articulados de seis ejes (denominados "exle") se utilizan como vehículos de verificación, y el peso total de los vehículos se determina que es 26.5T (tres ejes) y 42.8t (seis ejes) mediante el control de la escala. Elescalas dinámicas se verifica de forma remota por el vehículo de verificación, y se proporciona el análisis de incertidumbre de medición y el cálculo de los resultados de verificación.

3.1: El componente de incertidumbre estándar U (TMV) introducido por la variable de entrada TMV

La fuente de incertidumbre estándar U (TMV) de la cantidad de entrada TMV proviene principalmente de los componentes de incertidumbre introducidos por la repetibilidad, la resolución, la verificación de la pérdida de consumo de combustible del vehículo, los cambios de operación de velocidad y la conducción anormal de las escalas dinámicas de camiones.

3.1.1: Verifique la incertidumbre de la repetibilidad u 1

Verifique la incertidumbre de repetibilidad y analice la evaluación de la Clase A. Verifique que el vehículo pase a través del punto de verificación a una velocidad típica de 40 km/h (velocidad aproximadamente constante) en esta sección de la carretera, con un total de 10 verificaciones. Los datos se muestran en la Tabla 2. Use la fórmula de Bessel para calcular y verificar la incertidumbre de la repetibilidad, como se muestra en las fórmulas (2) - (4).

Tabla 2: Incertidumbre u 1 para verificar la repetibilidad (unidad: kg)

Nota: M es el número real de verificaciones, y en el caso, se verificó una vez, por lo que M = 1.

3.1.2: Verifique la incertidumbre u 2 causada por la resolución de las lecturas de instrumentos de pesaje

Debido al valor de división d de la escala de camiones dinámicos que es de 50 kg, el componente de incertidumbre causado por el valor de división de la escala de camiones dinámicos es:

2 u = 0.29d = 14.5kg

3.1.3: Incertidumbre causada por el consumo de combustible del vehículo u 3

Después de varias pruebas y verificaciones, se ha verificado el consumo real de combustible del vehículo de referencia y el consumo de combustible teórico específico proporcionado por el fabricante. Por ejemplo, el consumo de combustible de un vehículo de dos ejes es de 22 kg/100 km, un vehículo de tres ejes es de 29 kg/100 km, un vehículo de cuatro ejes es de 35 kg/100 km y un vehículo de seis ejes es de 40 kg/100 km; La verificación real una vez se calcula en función de 100 kilómetros de operación. Suponiendo que el impacto del consumo de combustible sigue una distribución uniforme, luego:

3.1.4: Incertidumbre causada por los cambios en la velocidad del vehículo u 4

JJG907-2006 "Las regulaciones de verificación para instrumentos de pesaje automáticos de vehículos dinámicos de carretera" no especifican el rango de velocidad específico para las pruebas, por lo que el límite de velocidad para las escalas dinámicas de camiones en puntos de aplicación de la ley que no son sitios se toma como el valor mínimo del límite de velocidad de la carretera y el límite de velocidad de la escala dinámica de la escala de camiones. Bajo el límite de velocidad, se usaron diferentes velocidades del vehículo con un intervalo de 5 km/h para realizar análisis de pesaje y estadística en la escala dinámica en el punto de evaluación. El error de pesaje dinámico de la escala dinámica del vehículo en este punto de verificación no cambió en más del 0,47% dentro del rango operativo de las velocidades máximas y mínimas. Suponiendo una mitad de ancho de 0.47%/2 y siguiendo una distribución uniforme:

3.1.5: Análisis de incertidumbre introducido por la conducción anormal u 5

En circunstancias normales, un camión solo puede obtener resultados de pesaje relativamente precisos cuando pasa suavemente y uniformemente a través del área de pesaje a una velocidad especificada. Sin embargo, en el proceso real, un número considerable de camiones adoptará métodos de conducción anormales para pasar a través del área de pesaje, como cruzar carriles, aplicar frenos, cortar la velocidad, cambiar de marcha y cruzar carriles. A partir de los datos experimentales, algunos resultados de conducción anormales pueden cumplir con los requisitos del nivel 5. Según las estadísticas de datos de los puntos de aplicación de la ley fuera del sitio, la probabilidad de vehículos de conducción normal es de aproximadamente el 95%. Suponiendo que los vehículos de conducción normales siguen una distribución normal, la relación entre la probabilidad P y el factor de confianza K bajo distribución normal se muestra como k = 1.96; Al mismo tiempo, según el período estadístico, el error relativo del valor promedio mostrado del vehículo varía entre -0.35% y+0.47%. Tomando la mitad del ancho como la mitad del intervalo de error relativo del valor promedio mostrado, luego U 5:

3.1.6: Síntesis del componente de incertidumbre estándar U (TMV) introducido por la entrada TMV

El componente de incertidumbre estándar U (TMV) introducido por la cantidad de entrada TMV se obtiene de los cinco componentes anteriores. La verificación de la repetibilidad y la resolución de la escala de verificación, el consumo de combustible, los cambios de velocidad y la conducción anormal no están relacionadas. Por lo tanto,

Por lo tanto, la evaluación de incertidumbre de la medición de error dinámico da como resultado la verificación remota de la escala de camiones dinámicos en el caso puede cumplir con los requisitos.

4: Conclusión

A través del análisis del impacto de la incertidumbre de la verificación remota deescalas de camiones dinámicos, se descubrió que, además de la repetibilidad de la medición, los cambios en la velocidad de funcionamiento del vehículo y la conducción anormal tienen un impacto significativo en el rendimiento metrológico de las escalas de camiones dinámicos no sitios, lo que puede causar fácilmente una controversia significativa en la aplicación de la ley de sobrecarga de carreteras. Por lo tanto, es crucial controlar y limitar efectivamente el paso de los vehículos de carga a través de escalas dinámicas de camiones, y aprovechar los resultados dinámicos de peso de las escalas dinámicas. Para reducir el impacto de la conducción anormal en los resultados de pesaje dinámico, es necesario implementar medidas como el aislamiento y la captura del carril duro e identificar fenómenos de conducción anormales para mejorar aún más el sistema de aplicación de la ley fuera del sitio. Al mismo tiempo, el establecimiento y la implementación limitada de los sistemas de verificación remotos pueden identificar con mayor precisión el rendimiento de medición de las escalas dinámicas de camiones en uso, descubrir oportunamente los riesgos y los peligros ocultos en la operación de escalas dinámicas de camiones, mejorar efectivamente la confiabilidad y precisión de los datos de pesaje y proporcionar un buen apoyo técnico para la ley fuera del sitio en las carreteras. Este proyecto ha recibido el apoyo del Proyecto de Tecnología del Sistema de Supervisión del Mercado Provincial de Zhejiang (Número de proyecto: 20200306), que ha proporcionado un apoyo de financiación para la investigación sin problemas del proyecto. ¡Nos gustaría expresar nuestra gratitud!