本文介紹了動態(tài)汽車衡專利技術(shù)發(fā)展趨勢；分析了秤臺式、彎板式和石英晶 體式動態(tài)汽車衡的具體發(fā)展方向，秤臺式是目前研究的主要方向，石英晶體式是研究的新熱 點(diǎn)；提出提高效率和準(zhǔn)確性以及去除不規(guī)范行車誤差是專利技術(shù)研究的主要問題。
一、前言 隨著交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，為保障道路、橋梁交 通安全，快速準(zhǔn)確計(jì)量收費(fèi)，動態(tài)汽車衡得到廣 泛應(yīng)用和較大發(fā)展。專利通常代表企業(yè)研發(fā)應(yīng)用 的新技術(shù)，對動態(tài)汽車衡中國專利的分析在一定 程度反映了該領(lǐng)域的國內(nèi)技術(shù)發(fā)展趨勢和方向。
二、動態(tài)汽車衡專利申請量的分析 動態(tài)汽車衡技術(shù)發(fā)展很快，專利申請量在迅 速增加，從 2008 年的 33 件到 2017 年的 158 件申 請，10 年增長大約 5 倍，申請總量達(dá)到 972 件。 總申請人多達(dá) 530 名，其中前 12 名申請人共申請 了 261 件，占總數(shù)量的 27%，顯示動態(tài)汽車衡專 利技術(shù)發(fā)展來源非常廣泛，但技術(shù)集中度相對較 高。申請來源省份前 8 名依次為北京、河南、陜 西、山東、重慶、四川、山西、江蘇，占總申請 量的 58%，專利技術(shù)發(fā)展來源地相對集中。
三、動態(tài)汽車衡的幾種主要專利技術(shù)發(fā)展分 析 動態(tài)汽車衡依據(jù)稱量結(jié)構(gòu)主要可以分為秤臺 式、彎板式和石英晶體式三類[1]，下面對這幾種形 式的動態(tài)汽車衡技術(shù)發(fā)展進(jìn)行分析。

（一） 秤臺式動態(tài)汽車衡 秤臺式動態(tài)汽車衡主要可以分為整車式和軸 重 （組） 式，主要稱量結(jié)構(gòu)包括秤臺、壓力傳感 器，壓力傳感器記錄下車輛通過秤臺時(shí)的重量， 其申請量占了總申請的主要部分。 整車式的秤臺較長以容納整車測量全重，稱 量精度高，但體積大制造安裝困難，一次一車效率低，高速下測量誤差較大。其專利技術(shù)發(fā)展主 要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面： 第一，拼接秤臺，降低結(jié)構(gòu)難度。整車秤臺 被分為上秤秤臺、中間秤臺和下秤秤臺，拼接后 形成整車秤臺，其進(jìn)一步改進(jìn)在三個(gè)秤臺中間設(shè) 置多個(gè)輔助秤臺用于分離車輛，提高準(zhǔn)確性。 第二，秤臺兩端設(shè)置軸識別器，從而識別上 下秤車輛的軸數(shù)、速度和車輛通行狀態(tài)，結(jié)合分 車信號實(shí)現(xiàn)多車連續(xù)稱重，提高效率，其進(jìn)一步 改進(jìn)在秤臺中間再增加一個(gè)軸識別器，識別同軸 上下秤臺情況。 第三，整車與軸重式秤臺形成組合，提高測 量精度。在整車秤臺前串聯(lián)安裝軸重秤臺，利用 軸重式秤臺獲取軸重相關(guān)參數(shù)以及提示車輛行駛 狀態(tài)，并與整車秤臺數(shù)據(jù)相比較結(jié)合確定整車重 量，提高了測量精度和防作弊能力。整車和軸重 組合秤進(jìn)一步具有多種改進(jìn)方式，包括縮短整車 秤臺面，并將軸重秤設(shè)置在整車秤后，在整車秤 臺面長度不足時(shí)聯(lián)合軸重秤實(shí)現(xiàn)整車稱量；在整 車秤臺前后均安裝軸重秤臺進(jìn)一步提高準(zhǔn)確性； 將軸重式秤臺安裝在整車秤臺上；將軸重秤臺替 換為彎板、石英晶體式、分體式、便攜式等并設(shè) 置多道。 第四，傾斜安裝。通過在傳感器和臺面之間 設(shè)置帶傾斜表面的墊塊使傳感器仍然垂直受力， 實(shí)現(xiàn)了臺面的傾斜安裝，從而可以適應(yīng)更多的使 用環(huán)境。 軸重秤臺式動態(tài)汽車衡的秤臺較短，稱量各 軸重累計(jì)得到整車重量，連續(xù)稱量效率較高，稱 量精度相對低于整車秤臺式動態(tài)汽車衡，易受不 規(guī)范行車干擾。其專利技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下 三個(gè)方面： 第一，加長秤臺，從而可以稱量二軸或三軸 軸組重，形成軸組秤，減小聯(lián)軸相互影響引起的 稱量誤差，提高稱量精度；還可以設(shè)置多道軸重 秤臺以同時(shí)稱量聯(lián)軸軸組。 第二，設(shè)置前后兩個(gè)軸重秤的組合形式，產(chǎn) 生不同傳感器時(shí)序波形可以提高對行駛狀態(tài)的分 析能力。設(shè)置方式如圖 1 所示，包括間隔布設(shè)兩 塊軸重秤，利用每個(gè)軸通過兩軸重秤的時(shí)間確定 速度以計(jì)算軸距，從而確定軸重秤上有效重量， 其中一個(gè)軸重秤還可以替換為并排或交錯的單輪 稱重結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高對作弊行駛的判斷能力；或 者兩個(gè)軸重秤具有不同的傳感器布設(shè)方式，利用 傳感器測量的時(shí)序判斷車輛的行駛狀態(tài)；或者將 兩塊軸重秤設(shè)置為沿行車方向長度不同的主輔臺 面，提高波形時(shí)序判斷能力，其進(jìn)一步改進(jìn)在兩 塊臺面拼接處各突出一塊構(gòu)成交錯，使兩側(cè)車輪 先后進(jìn)入第二臺面。 第三，在兩秤臺之間設(shè)置水平力傳感器，對 稱重信號進(jìn)行補(bǔ)償。

（二） 彎板式動態(tài)汽車衡 彎板式動態(tài)汽車衡包括彎板和支撐框架，彎 板在車輪碾壓時(shí)彎曲變形，通過應(yīng)變片測量形變 以計(jì)算車輪重量，可以在較高車速進(jìn)行稱量。彎 板式的安裝和維護(hù)相比秤臺較小，但壽命較低， 需經(jīng)常校正[1]。彎板動態(tài)汽車衡的申請量相對較 少，并逐漸下降。 彎板式動態(tài)汽車衡的專利技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn) 在以下幾個(gè)方面： 第一，左右兩塊彎板前后交錯式安裝，以便 判斷行駛狀態(tài)減少無效數(shù)據(jù)，提高準(zhǔn)確性；其中 彎板前后交錯方式包括具有重疊部分，便于判斷 聯(lián)軸，或者前后錯開一定距離，從而對不同時(shí)間 獲得的重量進(jìn)行平均提高測量精度，或者階梯式 布置三塊彎板用于超寬車道。 第二，設(shè)置多組彎板，以便于識別不規(guī)范行 車并提高速度計(jì)算準(zhǔn)確性，減小聯(lián)軸誤差； 第三，改進(jìn)傳感器應(yīng)變梁槽結(jié)構(gòu)以及傳感器， 提高測量精度和壽命，其中包括采用光纖光柵傳 感器。

（三） 石英晶體式動態(tài)汽車衡 石英晶體式動態(tài)汽車衡包括具有空腔的受力 型材和石英晶體傳感器，石英晶體感應(yīng)傳力塊傳 導(dǎo)的壓力產(chǎn)生電荷，測量該電荷以計(jì)算車輪重量， 可用于高車速的動態(tài)稱量，安裝方便，精度高， 動態(tài)量程寬，工作特性穩(wěn)定[2]。石英晶體式動態(tài)汽 車衡申請主要在 2015 年 ~2017 年。 石英晶體式動態(tài)汽車衡專利技術(shù)發(fā)展主要體 現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 第一，受力型材的結(jié)構(gòu)。包括設(shè)置限位結(jié)構(gòu)， 在傳力塊上設(shè)置凹槽緩解受力不均，型材設(shè)置為 上下分體減小水平力干擾，圓管型空腔調(diào)整為八 邊形增加靈敏度，電極和絕緣膜制作為單面導(dǎo)電 膜從而減小公差使受力更均勻，以及調(diào)整型材變 形部分具有不同的厚度提高使用壽命。 第二，不同陣列布置方式，提高測量準(zhǔn)確性。 包括多組平行交錯的傳感器提高行駛狀態(tài)判斷能 力，其改進(jìn)如圖 2 所示，包括不同的傳感器組間 距，設(shè)置不同前后交錯順序；以及由兩根或多根 傳感器前后構(gòu)成一組，多組左右交錯布置，以減 少路面不平整和非勻速通過造成的誤差。 第三，測量車輪位置補(bǔ)償傳感器不同位置的 測量誤差。包括設(shè)置位置傳感器感應(yīng)車輛行駛偏 移位置；以及在垂直行車方向的傳感器前后增加 斜埋的傳感器，利用車輪速度和通過前后傳感器 時(shí)間差獲得行駛距離，再基于傾斜角度確定車輪 行駛的位置。 四、結(jié)語 本文對動態(tài)汽車衡的專利技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了分 析梳理，動態(tài)汽車衡的技術(shù)發(fā)展速度很快，技術(shù) 發(fā)展來源相對集中；秤臺式是目前研究的主要方 向，石英晶體式是最新發(fā)展的研究方向；動態(tài)汽 車衡專利技術(shù)研究主要解決高效同時(shí)準(zhǔn)確測量， 以及去除不規(guī)范行車造成誤差問題。