JPH11148852A - 車両重量計測方法および車両重量計測装置 - Google Patents

車両重量計測方法および車両重量計測装置

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JPH11148852A
JPH11148852A JP31375097A JP31375097A JPH11148852A JP H11148852 A JPH11148852 A JP H11148852A JP 31375097 A JP31375097 A JP 31375097A JP 31375097 A JP31375097 A JP 31375097A JP H11148852 A JPH11148852 A JP H11148852A
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vehicle
sensor
weight
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JP31375097A
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Kazuo Hocchi
和夫 発知
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】路面凹凸などの影響で振動する走行車両の軸重
を補正して、精度良くその軸重を測定できるようにする
こと。 【解決手段】走行する車両4の軸重を、車両走行路面に
車両の進行方向に等間隔配置した車両のタイヤ踏圧を検
出するための複数のピエゾセンサ2a,2b,〜と、車両走行
路面であってピエゾセンサ配置領域最終段位置のつぎ若
しくは、ピエゾセンサ配置領域の手前に配置されて敷設
されるタイヤ踏圧検出用のロードセル1a,1b と、複数の
ピエゾセンサによる検出出力にて走行車両の軸重と軸振
動の変動の様子を検出し、変動の傾向と検出した軸重の
平均値(中心値)から求めた最終段のロードセルの位置
での偏差を、当該ロードセルから得た軸重に対して補正
することにより、当該走行車両の静止軸重相当の荷重を
測定値として得る演算手段23とを具備することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は走行中の車両重量を
高精度に測定できるようにした重量計測方法および車両
重量計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】走行中の車両重量を測定する重量計測装
置がある。これは一例を示すと、図8の如きであり、荷
重対応に検出信号を出力するロードセルベンディングプ
レート(以下、ロードセルと呼ぶ)1a,1bを荷重検
出センサとして道路3の路面に敷設し、道路3を走行す
る車両4のタイヤ踏圧を受けたロードセル1a,1bの
検出信号をもとに、計測値を求めるといった構造であ
る。
【0003】しかし、このような従来装置の場合、車両
4が静止状態か、または、ごく低速で走行中である場合
での車両重量は高精度で計測可能であるが、車速が速く
なると路面の凹凸や車両自体の振動の影響により車体が
振動するので、路面に接地しているタイヤへの負荷が変
動し、これにより車両が荷重検出センサを乗り越える際
に荷重検出センサが受ける負荷は静止状態での車両重量
による負荷と比べると差異がある場合があるため、車両
重量の計測値に誤差を生じていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の車
両重量計測装置は、ロードセルを荷重検出センサとして
道路の路面に敷設し、道路を走行する車両のタイヤ踏圧
を受けたロードセルの検出信号を元に、計測値を求める
といった構造であり、そのため、車両の走行速度が速い
場合には路面の凹凸により車体の振動が大きくなること
によりタイヤ踏圧が変動することから、精度の高い重量
測定ができにくい問題があった。
【0005】貨物トラックやトレーラなどの過積載は、
事故のもとであり、また、路面の舗装を痛めるので、そ
の監視や取り締まりには車両重量計測装置は欠かせない
ものであるが、走行中の車両の重量を精度良く計測でき
る技術の開発が急務である。そこで、この発明の目的と
するところは、走行中の車両重量を高精度に測定できる
ようにした重量計測装置および車両重量計測方法を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成する。すなわち、荷重セン
サにより車両の重量を測定する車両重量測定装置におい
て、車両走行路に、車両の進行方向に順に配置された複
数の荷重センサと、前記複数の荷重センサのうち、荷重
決定するための荷重決定センサと原点位置対応のセンサ
を任意に設定すると共に、各荷重センサで検出した荷重
データから多項式近似を行い、原点を位相原点となるよ
うにした近似多項式の周波数解析により、求められたn
個の周波数のi番目の周波数fi とその振幅Ai ,位相
φi,及び原点から荷重決定センサまでの距離x,車両
速度vとにより、 にて補正荷重ys を求め、この求めた補正荷重ys と、
荷重決定センサにより検出した荷重Lとから、 W=L−ys にて車両重量Wを求める演算手段とを備えることを特徴
とする。
【0007】このような構成の本発明システムは、複数
の荷重センサを車両の走行方向に順に設置し、これら複
数の荷重センサのうち、荷重決定センサを任意に設定す
ると共に、原点位置となるセンサを任意に設定してあ
り、演算手段は車両通過時に各荷重センサで検出した荷
重データから多項式近似を行い、原点を位相原点となる
ようにした近似多項式の周波数解析により、求められた
n個の周波数のi番目の周波数fi とその振幅Ai ,位
相φi ,及び原点から荷重決定センサまでの距離x,車
両速度vとにより、 にて補正荷重をys を求める。そして、この求めた補正
荷重ys と、荷重決定センサにより検出した荷重Lとか
ら、 W=L−ys にて車両重量Wを求める。
【0008】本発明では、路面における車両の走行方向
に順に敷設された複数の荷重センサ例えばピエゾセンサ
により得られる車両重量および通過時間を車両振動の量
子化データと捉え、このデータを用いて振動の周波数解
析を行い車両振動波形を再合成し、得られた車両振動の
再合成波形を用いて既知の距離離れた荷重センサ例え
ば、ロードセル等による荷重決定センサを通過する時点
での車両振動状態を推定し、振動中心値からの偏差分を
求め、この偏差分、荷重決定センサ(ロードセル等)に
より得られた車両重量計測値に対し、補正することによ
り、走行時の車両振動成分を除去して静止状態での車両
重量に近づける。
【0009】従って、このような本発明によれば、路面
凹凸などの影響で振動する走行中の車両の軸重を補正し
て、精度良くその真の軸重を測定することができるよう
になる車両重量計測方法および車両重量計測装置を提供
できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。 (第1の実施例)図1及び図2に本装置の構成例を示
す。図1は道路路面におけるセンサの配置例であり、1
a,1bは荷重センサとしてのロードセルベンディング
プレート(以下、ロードセルと呼ぶ)、そして、2a,
2b,2c,… は荷重センサとしてのピエゾセンサで
ある。ピエゾセンサ2a,2b,2c,… は圧電素子
を用いたセンサであり、圧力を受けると受けた圧力対応
に瞬時的に電気信号を出力するセンサである。
【0011】これらのピエゾセンサ2a,2b,2c,
…は細長い形状であり、それぞれ道路の車両走行方向に
向かって一定の間隔を置き配置されると共に、道路3の
横断方向にその長手方向を沿わせて敷設されている。
【0012】ロードセル1a,1bは受けた荷重対応の
電気信号を得ることができるセンサであって、この場
合、長方形状のものであり、走行車両4のタイヤの左右
両輪を別々に検出できるように道路3に左右に並べて配
置されている。そして、道路を一方向に走行する車両4
が最初にピエゾセンサ2a,2b,2c,…を順に踏
み、最後にロードセル1a,1bを踏んで通過するかた
ちとなるようにこれらを順に配置してある。
【0013】図2に本装置のシステム構成をブロック図
で示す。図中、I/F 21はインタフェースであり、
ピエゾセンサ2a,2b,2c,… の検出出力やロー
ドセル1a,1bの検出出力を取り込むためのインタフ
ェースである。22はA/D変換器であり、I/F 2
1を介して取り込まれたピエゾセンサ2a,2b,2
c,…やロードセル1a,1bの検出出力をサンプリン
グしてディジタル信号に変換するものである。
【0014】また、23は演算処理部であり、この演算
処理部23はA/D変換器22にて得たピエゾセンサ2
a,2b,2c,…の出力を複数の多項式近似により連
続データに変換する処理をし、この得られた連続データ
から、周波数解析法により周波数成分(A:振幅、f:
周波数、φ:位相)を抽出すると共に、得られた周波数
成分を用いて、次の(1) 式により動軸重波形の再合成処
理を行う。
【0015】 (i ,n=1,2,3,… …)ここで、fi は原点を
位相原点となるようにした近似多項式の周波数解析によ
り求められたn個の周波数のi番目の周波数、Ai はf
i の振幅,位相φi はfiの位相、xは原点位置(この
例の場合、ピエゾセンサの配置領域における最初のピエ
ゾセンサの配置位置)から荷重決定センサ(この例の場
合、ロードセル)までの距離、vは車両速度である。
【0016】荷重決定センサはこの例の場合、ロードセ
ル1a,1bであり、距離xの原点となるものはピエゾ
センサ2a,2b,2c,…のうちのロードセル1a,
1bから最も遠く離れたピエゾセンサ2aである。
【0017】そして、更に演算処理部23はロードセル
1a,1bによる軸重サンプル値(検出荷重L)及びロ
ードセル位置の車両動軸重振動中心値からの偏差分(補
正荷重ys )を用いて、次の(2) 式により車両の静止軸
重Wを車両重量として得るといった機能を有する。
【0018】W=L−ys …(2) また、24はこの求められた静止軸重を表示したり、印
字したりする出力部である。
【0019】このような構成の本装置の作用を図3に示
す処理の流れに沿って具体的に説明をする。車両4が走
行して来て道路3の路面におけるセンサ敷設位置の領域
を通過したとする。このとき、車両4は路面に敷設され
たピエゾセンサ2a,2b,2c,…を順に踏み、そし
て、最後にロードセル1a,1bを踏んでいくことにな
る。
【0020】その際に、踏圧を受けた各ピエゾセンサ2
a,2b,2c,…及びロードセル1a,1bからは、
それぞれ受けた踏圧に対応した信号が得られることにな
る。これらの信号はI/F 21を介してA/D変換器
22に入力され、ここでディジタル信号に変換される
(量子化データ化)。これが複数ピエゾセンサによる車
両軸重サンプリングであり(図3のステップS1)、こ
れによって、図4に符号Lを付して示す如きの量子化デ
ータが得られる。
【0021】このようにして、路面の凹凸などの影響に
より通過車両4の変動している軸重を、ピエゾセンサ2
a,2b,2c,…は通過時点の瞬時値としてそれぞれ
抽出し、A/D変換部23によってディジタル変換する
ことで量子化データとなる。ピエゾセンサ2a,2b,
2c,…の検出出力から得た各量子化データやロードセ
ル1a,1bの検出出力から得た量子化データLは図示
しないメモリに記憶され、ピエゾセンサ2a,2b,2
c,…やロードセル1a,1bの量子化データが揃った
段階で、演算処理部23は処理を開始する。
【0022】すなわち、ピエゾセンサ2a,2b,2
c,…の量子化データ化された瞬時値は演算処理部23
において次のように処理される。演算処理部23では、
この入力をまずはじめに複数の多項式近似により量子化
データの連続データ化する(ステップS2)。
【0023】この結果、得られたものが図4に示す符号
D1を付した連続データである。このようにして量子化
データ(ピエゾセンサ2a,2b,2c,…の出力)を
複数の多項式近似により図4に示す如き連続データD1
に変換する。
【0024】次に、演算処理部23は、連続データD1
に対して周波数解析法による周波数成分f1,f2,f
3,…の抽出を行う(ステップS3)。得られた連続デ
ータD1から、周波数解析法により抽出された周波数成
分(A:振幅、f:周波数、φ:位相)は例えば、図5
に示す如きである。
【0025】次に演算処理部23は、動軸重波形Wrsの
再合成処理を行う(ステップS4)。すなわち、演算処
理部23は、得られた周波数成分f1,f2、f3,…
を用いて、(1)式の処理(ys=ΣAi sin{2πfi×
(x/v )+φi })を実行することにより、動軸重波形
Wrsの再合成を行う。
【0026】図4に符号Wrsを付して示す点線の部分が
再合成された動軸重波形Wrsである。この動軸重波形W
rsから次に演算処理部23は偏差分ys を求め、これよ
り、車両の静止軸重Wを求める処理を行う(ステップS
5)。
【0027】すなわち、次に演算処理部23は、車両の
静止軸重Wを求める処理を行うが、これは、ロードセル
1a,1bによる軸重サンプル値L及びロードセル1
a,1bにおける車両動軸重振動中心値からの偏差分y
s を用いて、上記(2) 式の演算により求める。
【0028】そして、求められた静止軸重Wは出力部2
5に出力されて表示または印字され、または、記憶手段
に記憶される。以上の演算処理部24での処理の流れを
概念で示すと図6の如きである。すなわち、複数のセン
サ2a,2b,2c,…,1a,1bから車両のタイヤ
踏圧による踏圧対応の検出信号を得、これをサンプリン
グして量子化し(図6(a))、次にこの量子化したデ
ータをもとに、多項式近似による内挿により、連続デー
タ化する(図6(b))。
【0029】次に、この連続データを所定時間単位Δt
でサンプリングし、周波数解析して周波数成分を得る
(図6(c))。そして、動軸重波形Wrsを再合成し
て、ロードセル1a,1b位置Pにおいての波形を予測
し、この予測値と波形振動中心位置(中心値)との間の
偏差分ys を推定する(図6(d))。
【0030】そして、車両のロードセル1a,1b位置
での軸重サンプリング値Lに対してこの偏差分ys を補
正することにより、車両4の静止軸重Wに相当する値が
得られることになる。
【0031】このように、走行する車両の軸重を、車両
走行路面に車両の進行方向に等間隔配置した車両のタイ
ヤ踏圧を検出するためのピエゾセンサと最終段位置に設
けたロードセルとにより検出し、車両の進行方向に順に
配列された複数のピエゾセンサによる検出出力にて走行
車両の軸重と軸振動の変動の様子を検出し、変動の傾向
と検出した軸重の平均値(中心値)から求めた最終段の
ロードセルの位置での偏差を、当該ロードセルの検出出
力である軸重に対して補正することにより、当該走行車
両の静止軸重相当の荷重を測定値として得ることができ
るようにしたものである。
【0032】従って、路面凹凸などの影響で振動する走
行中の車両の軸重を補正して、精度良くその真の軸重を
測定することができるようになる。なお、上述の例で
は、ロードセル1a,1bが最終段にある構成であった
が、軸振動の傾向がわかればロードセル1a,1bが最
前段にあったとしてもロードセル位置での偏差分を求め
ることはできるわけであり、ロードセルによる車両の軸
重検出値の補正を行って真の軸重を求めることができ
る。その例を図7に示し、第2の実施例として説明す
る。
【0033】(第2の実施例)第2の実施例において
も、システム構成は図2と同じでよい。図7は道路3に
おける車両測定領域の領域最前段の位置にまずロードセ
ル1a,1bが配置され、所定の距離をおいて複数のピ
エゾセンサ2a,2b,2c,…,2m,…,2n-1,
2nを等間隔で順に領域の最終段位置まで配置する。従
って、この例の場合、最終段センサはピエゾセンサ2n
である。
【0034】この図7の構成の場合、ロードセル1a,
1bの検出出力、ピエゾセンサ2a,2b,2c,…,
2m,…,2n-1,2nの検出出力が揃った段階で、上
述同様の処理を施せばよい。
【0035】すなわち、車両4が走行して来て道路3の
路面におけるセンサ敷設位置の領域を通過したとする。
このとき、車両4は路面に敷設されたロードセル1a,
1bをまず最初に踏み、その後にピエゾセンサ2a,2
b,2c,…を順に踏み、そして、最後にピエゾセンサ
2nを踏んでいくことになる。
【0036】その際に、踏圧を受けたロードセル1a,
1b及び各ピエゾセンサ2a,2b,2c,…2nから
は、それぞれ受けた踏圧に対応した信号が得られること
になる。
【0037】これらの信号はI/F 21を介してA/
D変換器22に入力され、ここでディジタル信号に変換
される(量子化データ化)。これが複数ピエゾセンサに
よる車両軸重サンプリングであり(図3のステップS
1)、これによって、図4のL如き量子化データが得ら
れる。
【0038】このようにして、路面の凹凸などの影響に
より通過車両4の変動している軸重を、ピエゾセンサ2
a,2b,2c,…は通過時点の瞬時値としてそれぞれ
抽出し、また、ロードセル1a,1bは荷重を受けてい
る間、その荷重対応に抽出し、これらをA/D変換部2
3によってディジタル変換することで量子化データとな
る。ピエゾセンサ2a,2b,2c,…の検出出力から
得た各量子化データやロードセル1a,1bの検出出力
から得た量子化データLは図示しないメモリに記憶さ
れ、ピエゾセンサ2a,2b,2c,…やロードセル1
a,1bの量子化データが揃った段階で、演算処理部2
3は処理を開始する。
【0039】すなわち、ピエゾセンサ2a,2b,2
c,…の量子化データ化された瞬時値は演算処理部23
において次のように処理される。演算処理部23では、
この入力をまずはじめに複数の多項式近似により量子化
データの連続データ化する(ステップS2)。
【0040】この結果、得られたものが図4に示す符号
D1を付した連続データである。このようにして量子化
データ(ピエゾセンサ2a,2b,2c,…の出力)を
複数の多項式近似により図4に示す如き連続データD1
に変換する。
【0041】次に、演算処理部23は、連続データD1
に対して周波数解析法による周波数成分f1,f2,f
3,…の抽出を行う(ステップS3)。得られた連続デ
ータD1から、周波数解析法により抽出された周波数成
分(A:振幅、f:周波数、φ:位相)は例えば、図5
に示す如きである。
【0042】次に演算処理部23は、動軸重波形Wrsの
再合成処理を行う(ステップS4)。すなわち、演算処
理部23は、得られた周波数成分f1,f2、f3,…
を用いて、上記(1) 式の処理を実行することにより、動
軸重波形Wrsの再合成を行う(図7参照;図7に符号W
rsを付して示す点線の部分が再合成された動軸重波形W
rsである)。
【0043】この動軸重波形Wrsから次に演算処理部2
3は偏差分ys を求め、これより、車両の静止軸重Wを
求める処理を行う(ステップS5)。すなわち、次に演
算処理部23は、車両の静止軸重Wを求める処理を行う
が、これは、ロードセル1a,1bによる軸重サンプル
値L及びロードセル1a,1bにおける車両動軸重振動
中心値からの偏差分ys を用いて、上記(2) 式の演算に
より求める。
【0044】そして、求められた静止軸重Wは出力部2
5に出力されて表示または印字され、または、記憶手段
に記憶される。このように、走行する車両の軸重を、車
両走行路面に車両の進行方向に等間隔配置した車両のタ
イヤ踏圧を検出するための複数のピエゾセンサとこれら
ピエゾセンサ配置領域より手前の最前段位置に設けたロ
ードセルとにより検出し、複数のピエゾセンサによる検
出出力にて走行車両の軸重と軸振動の変動の様子を検出
し、変動の傾向と検出した軸重の平均値(中心値)から
求めた最前段のロードセルの位置での偏差を、当該ロー
ドセルの検出出力である軸重に対して補正することによ
り、当該走行車両の静止軸重相当の荷重を測定値として
得ることができるようにしたものである。
【0045】従って、路面凹凸などの影響で振動する走
行中の車両の軸重を補正して、精度良くその真の軸重を
測定することができるようになる。尚、この例において
も、ロードセルを荷重決定センサに使用し、ロードセル
から最も遠く離れた位置のピエゾセンサの配置位置を原
点としていることは左記の例と同じである。
【0046】また、本発明は上述した実施例に限定する
ことなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して
実施可能である。例えば、上記実施例では荷重センサと
してピエゾセンサやロードセルを用いる例を示したが、
これ以外の荷重センサを用いても実施可能である。
【0047】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
路面凹凸などの影響で振動する走行中の車両の軸重を補
正して、精度良くその真の軸重を測定することができる
ようになる車両重量計測方法および車両重量計測装置を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムにおけるセンサの道路路面配置例を説明する図。
【図2】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムの構成例を説明するための図。
【図3】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムの処理の流れを説明するフローチャート。
【図4】本発明を説明するための図であって、本発明の
第1の実施例の処理の例を説明するための図。
【図5】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムにおける周波数解析により得られた周波数成分の
例を示す図。
【図6】本発明を説明するための図であって、本発明シ
ステムの作用を説明するための図。
【図7】本発明を説明するための図であって、本発明の
第2の実施例の処理を説明するための図。
【図8】従来例を説明するための図。
【符号の説明】
1a,1b…荷重センサとしてのロードセルベンディン
グプレート(ロードセル) 2a,2b,2c,… 荷重センサとしてのピエゾセン
サ 3…路面 4…車両 21…I/F(インタフェース) 22…A/D(アナログ/ディジタル)変換器 23…演算処理部 24…出力部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】荷重センサにより車両の重量を測定する車
    両重量測定法において、 複数の荷重センサを車両の走行方向に順に設置し、 これら複数の荷重センサのうち、荷重決定センサを任意
    に設定すると共に、原点位置となるセンサを任意に設定
    し、 車両通過時に各荷重センサで検出した荷重データから多
    項式近似を行い、原点を位相原点となるようにした近似
    多項式の周波数解析により、求められたn個の周波数の
    i番目の周波数fi とその振幅Ai ,位相φi ,及び原
    点から荷重決定センサまでの距離x,車両速度vとによ
    り、 にて補正荷重をys を求めると共に、この求めた補正荷
    重ys と、荷重決定センサにより検出した荷重Lとか
    ら、 W=L−ys にて車両重量Wを求めることを特徴とした車両重量測定
    方法。
  2. 【請求項2】荷重センサにより車両の重量を測定する車
    両重量測定装置において、 車両走行路に、車両の進行方向に順に配置された複数の
    荷重センサと、 前記複数の荷重センサのうち、荷重決定するための荷重
    決定センサと原点位置対応のセンサを任意に設定すると
    共に、各荷重センサで検出した荷重データから多項式近
    似を行い、原点を位相原点となるようにした近似多項式
    の周波数解析により、求められたn個の周波数のi番目
    の周波数fi とその振幅Ai ,位相φi,及び原点から
    荷重決定センサまでの距離x,車両速度vとにより、 にて補正荷重ys を求め、この求めた補正荷重ys と、
    荷重決定センサにより検出した荷重Lとから、 W=L−ys にて車両重量Wを求める演算手段とを備えることを特徴
    とする車両重量測定装置。
  3. 【請求項3】走行する車両の軸重を、車両走行路面に車
    両の進行方向に等間隔配置した車両のタイヤ踏圧を検出
    するための複数のピエゾセンサと、 車両走行路面であってピエゾセンサ配置領域最終段位置
    のつぎ若しくは、ピエゾセンサ配置領域の手前に配置さ
    れて敷設されるタイヤ踏圧検出用のロードセルと、 複数のピエゾセンサによる検出出力にて走行車両の軸重
    と軸振動の変動の様子を検出し、変動の傾向と検出した
    軸重の平均値(中心値)から求めた最終段のロードセル
    の位置での偏差を、当該ロードセルから得た軸重に対し
    て補正することにより、当該走行車両の静止軸重相当の
    荷重を測定値として得る演算手段とを具備したことを特
    徴とする車両重量測定装置。
JP31375097A 1997-11-14 1997-11-14 車両重量計測方法および車両重量計測装置 Withdrawn JPH11148852A (ja)

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