本文介紹了動(dòng)態(tài)汽車衡專利技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)；分析了秤臺(tái)式、彎板式和石英晶 體式動(dòng)態(tài)汽車衡的具體發(fā)展方向，秤臺(tái)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(wèn)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(dòng)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(duì)動(dòng)態(tài)汽車衡中國(guó)專利的分析在一定 程度反映了該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和方向。
二、動(dòng)態(tài)汽車衡專利申請(qǐng)量的分析 動(dòng)態(tài)汽車衡技術(shù)發(fā)展很快，專利申請(qǐng)量在迅 速增加，從 2008 年的 33 件到 2017 年的 158 件申 請(qǐng)，10 年增長(zhǎng)大約 5 倍，申請(qǐng)總量達(dá)到 972 件。 總申請(qǐng)人多達(dá) 530 名，其中前 12 名申請(qǐng)人共申請(qǐng) 了 261 件，占總數(shù)量的 27%，顯示動(dòng)態(tài)汽車衡專 利技術(shù)發(fā)展來(lái)源非常廣泛，但技術(shù)集中度相對(duì)較 高。申請(qǐng)來(lái)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(qǐng) 量的 58%，專利技術(shù)發(fā)展來(lái)源地相對(duì)集中。
三、動(dòng)態(tài)汽車衡的幾種主要專利技術(shù)發(fā)展分 析 動(dòng)態(tài)汽車衡依據(jù)稱量結(jié)構(gòu)主要可以分為秤臺(tái) 式、彎板式和石英晶體式三類[1]，下面對(duì)這幾種形 式的動(dòng)態(tài)汽車衡技術(shù)發(fā)展進(jìn)行分析。

（一） 秤臺(tái)式動(dòng)態(tài)汽車衡 秤臺(tái)式動(dòng)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(tái)、壓力傳感 器，壓力傳感器記錄下車輛通過(guò)秤臺(tái)時(shí)的重量， 其申請(qǐng)量占了總申請(qǐng)的主要部分。 整車式的秤臺(tái)較長(zhǎng)以容納整車測(cè)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(cè)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(tái)，降低結(jié)構(gòu)難度。整車秤臺(tái) 被分為上秤秤臺(tái)、中間秤臺(tái)和下秤秤臺(tái)，拼接后 形成整車秤臺(tái)，其進(jìn)一步改進(jìn)在三個(gè)秤臺(tái)中間設(shè) 置多個(gè)輔助秤臺(tái)用于分離車輛，提高準(zhǔn)確性。 第二，秤臺(tái)兩端設(shè)置軸識(shí)別器，從而識(shí)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(hào)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(tái)中間再增加一個(gè)軸識(shí)別器，識(shí)別同軸 上下秤臺(tái)情況。 第三，整車與軸重式秤臺(tái)形成組合，提高測(cè) 量精度。在整車秤臺(tái)前串聯(lián)安裝軸重秤臺(tái)，利用 軸重式秤臺(tái)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(tái)數(shù)據(jù)相比較結(jié)合確定整車重 量，提高了測(cè)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(tái)面，并將軸重秤設(shè)置在整車秤后，在整車秤 臺(tái)面長(zhǎng)度不足時(shí)聯(lián)合軸重秤實(shí)現(xiàn)整車稱量；在整 車秤臺(tái)前后均安裝軸重秤臺(tái)進(jìn)一步提高準(zhǔn)確性； 將軸重式秤臺(tái)安裝在整車秤臺(tái)上；將軸重秤臺(tái)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(guò)在傳感器和臺(tái)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(tái)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(tái)式動(dòng)態(tài)汽車衡的秤臺(tái)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(duì)低于整車秤臺(tái)式動(dòng)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(zhǎng)秤臺(tái)，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(tái)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(duì)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(guò)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(cuò)的單輪 稱重結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高對(duì)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(cè)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(zhǎng)度不同的主輔臺(tái) 面，提高波形時(shí)序判斷能力，其進(jìn)一步改進(jìn)在兩 塊臺(tái)面拼接處各突出一塊構(gòu)成交錯(cuò)，使兩側(cè)車輪 先后進(jìn)入第二臺(tái)面。 第三，在兩秤臺(tái)之間設(shè)置水平力傳感器，對(duì) 稱重信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。

（二） 彎板式動(dòng)態(tài)汽車衡 彎板式動(dòng)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(guò)應(yīng)變片測(cè)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(tái)較小，但壽命較低， 需經(jīng)常校正[1]。彎板動(dòng)態(tài)汽車衡的申請(qǐng)量相對(duì)較 少，并逐漸下降。 彎板式動(dòng)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(cuò)式安裝，以便 判斷行駛狀態(tài)減少無(wú)效數(shù)據(jù)，提高準(zhǔn)確性；其中 彎板前后交錯(cuò)方式包括具有重疊部分，便于判斷 聯(lián)軸，或者前后錯(cuò)開(kāi)一定距離，從而對(duì)不同時(shí)間 獲得的重量進(jìn)行平均提高測(cè)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(shí)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(cè)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(dòng)態(tài)汽車衡 石英晶體式動(dòng)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(cè)量該電荷以計(jì)算車輪重量， 可用于高車速的動(dòng)態(tài)稱量，安裝方便，精度高， 動(dòng)態(tài)量程寬，工作特性穩(wěn)定[2]。石英晶體式動(dòng)態(tài)汽 車衡申請(qǐng)主要在 2015 年 ~2017 年。 石英晶體式動(dòng)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(cè)量準(zhǔn)確性。 包括多組平行交錯(cuò)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(cuò)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(cuò)布置，以減 少路面不平整和非勻速通過(guò)造成的誤差。 第三，測(cè)量車輪位置補(bǔ)償傳感器不同位置的 測(cè)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(guò)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(yǔ) 本文對(duì)動(dòng)態(tài)汽車衡的專利技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了分 析梳理，動(dòng)態(tài)汽車衡的技術(shù)發(fā)展速度很快，技術(shù) 發(fā)展來(lái)源相對(duì)集中；秤臺(tái)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(dòng)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(cè)量， 以及去除不規(guī)范行車造成誤差問(wèn)題。