专利名称：串联式集装箱车辆动态分箱计重系统及计重方法
技术领域：
本发明涉及一种串联式集装箱车辆动态分箱计重系统及计重方法，主要应用于港 口及公路物流行业的集装箱超载检测领域。
背景技术：
随着我国经济的快速增长及进出口贸易的不断增加，采用集装箱运送大宗货物越 来越受青睐，运输的安全问题也由此提上日程。为保证运输安全，要求每个集装箱的货物重 量不得超过规定重量。2008年9月，交通运输部下达内贸箱超重治理文件，要求港口加强对 超重集装箱的治理，杜绝超重箱进港。目前，各港口一直采用传统方法对串联式集装箱车辆 进行计重，一是采用专用吊装秤分次对其称重，成本高且效率很低；二是采用自动称出总重 后平均分配重量的静态计重方法，由于集装箱装载时货物不均导致重心发生偏移，因此不 仅单箱重量不准确，而且不能限制超重箱。

发明内容
本发明的第一个目的是提供一种串联双集装箱的车辆重车状态下的计重系统，这 种系统能分别判别出每只集装箱的重量。实现第一个目的的技术方案是一种串联式集装箱车辆动态分箱计重系统，包括 动动态轴称重台、动态称检测仪表、数据采集装置、计算机、静态称检测仪表和静态称重台； 所述静态称重台和动态轴称重台按照车辆的前进方向前后依次连接，二者宽度相等且处于 高出地面的同一水平面上；所述动态称检测仪表和静态称检测仪表分别连接动态轴称重台 和静态称重台，并将数据发送到数据采集装置；所述数据采集装置将前述数据发送到计算 机进行分析计算。串联式集装箱车辆动态分箱计重系统还包括信号指示灯；所述信号指示灯与计算 机连接，用于显示测量状态。串联式集装箱车辆动态分箱计重系统还包括打印机；所述打印机与计算机连接， 用于显示输出测量结果。本发明的第二个目的是提供一种串联双集装箱的车辆重车状态下的计重方法，这 种方法能分别判别出每只集装箱的重量，并能自适应修正因货物配置不均导致重心位置随 机偏移带来的影响。实现本发明第二个目的的技术方案是一种串联式集装箱车辆动态分箱计重方法， 包含以下步骤①采集车型数据和集装箱数据，将数据存入计算机；②将集装箱沿其长度方向的货物重心位置的数学模型L1'、前集装箱1的重量数 学模型G1、后集装箱的重量数学模型G2和经过神经网络训练满足误差要求时的各车型的 最佳修正值K存入计算机；③将待测载货车辆以低中速勻速通过动态轴称重台和静态称重台组成的动静态联合称重平台；通过动态轴称重台时依次记录运动状态下载货车辆的各轴重Fi及动态车量 总重Gdyn'；通过静态称重台时记录静态总重(ista ；然后以最佳修正值K对测得的静态总 重(ista与动态总重Gdyn'进行权重W分配并减去空载车辆总重，从而得到货物总重G ；④计算机根据数学模型计算出集装箱沿其长度方向的货物重心位置L1'、前集装 箱的重量Gl和后集装箱的重量G2。所述第①步中，采集的车型数据包括牵引车轴间的距离Hi1、挂车各轴与挂车尾之 间的距离di、中心销与挂车尾之间的距离I3、空载牵引车重量T1、空载挂车重量1~2、空载牵引 车对地压力Fltl ；采集的集装箱数据包括前集装箱长度Ll和后集装箱长度L2。所述第②步中的数学模型结合动力学平衡条件建立，集装箱沿其长度方向的货物
重心L1'的数学模型为
(η -
■A H Ση
/G G为货物总重，Μ" 将两箱货物看作整体并以挂
车力系简化中心为力矩中心的力矩；前集装箱重量数学模型为q后集装箱的
、ζ·=1
重量数学模型为q
4 M”M' i分别为以挂车力系简化中心为力矩中心的力矩， ，
Ll和L2分别为前集装箱和后集装箱的长度。所述第②步中神经网络训练利用自适应算法对因货物配置不均导致的集装箱重 心偏移量进行修正，并得到各车型对应最佳修正值K。所述第②步中的自适应算法是以动态轴称重台(4)测量的各轴重F”货车的行驶 速度V、前集装箱长度Li、后集装箱长度L2作为输入向量，以Gauss径向基函数为隐层节 点，以集装箱分箱重量&、(；2作为输出向量的多输入双输出径向基函数三层前向反馈网络 算法；所述满足神经网络训练误差要求范围为2. 5% -3. 0%。所述第③步中的低中速的速 度范围为5-15km/h。所述第③步的权重W取决于动态轴称重台和静态称重台的测量精度，以最小二乘 误差法计算得到该值。本发明采用上述技术方案得到了以下的有益效果(1)本发明的计重系统包含由动态轴称重台和静态称重台组成的动静态联合称 重平台，根据车辆通过动静态联合称重平台时采集的数据建立基函数三层前向反馈神经网 络动态计算各集装箱重量并建立集装箱沿水平方向的货物重心动态平衡方程，其计算精度 高，能达到0IML(国际法定度量衡组织的法文简称)111级。(2)本发明的计重系统还包括信号指示灯和打印机，方便在测量过程中判断测量 状态以及测量结果的输出。(3)本发明的计重方法将待测车辆以5_15km/h低中速勻速通过动静态联合称重 平台，一次动态测量可分别得到各轴重、总重并输出各集装箱的重量，操作方便，不仅保证 了称重精度，而且提高了装运效率。(4)本发明的计重方法能模拟集装箱重心偏移的随机概率分布，自动调整算法中 各隐节点函数中心、方差以及输出权值，从而得到各集装箱的最优概率修正因子，自适应各 种外界环境变化导致的误差漂移问题。
(5)本发明的计重方法由于能快速对串联式集装箱车辆的各单个集装箱进行超载 检测，因此能对港口装船配载管理、装船吊装时的吊具安全提供保障。


为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对 本发明作进一步详细的说明，其中图1为本发明的串联式集装箱车辆的重车状态示意图。图2为本发明计重系统结构示意图。图中标号为前集装箱1，后集装箱2，车辆后轴3，动态轴重称台4，动态称检测仪 表5，数据采集装置6，计算机7，操作员8，信号指示灯9，打印机10，静态称检测仪表11，静 态称重台12，车辆前轴13，车辆中轴14。
具体实施例方式(实施例1计重系统)见图2，本实施例的串联式集装箱车辆动态分箱计重系统，包括动动态轴称重台 4、动态称检测仪表5、数据采集装置6、计算机7、信号指示灯9、打印机10、静态称检测仪表 11和静态称重台12。静态称重台12和动态轴称重台4按照车辆的前进方向前后依次连接， 二者宽度相等且处于高出地面的同一水平面上；动态称检测仪表5和静态称检测仪表11分 别连接动态轴称重台4和静态称重台12，并将数据发送到数据采集装置6 ；数据采集装置6 将前述数据发送到计算机7进行分析计算。信号指示灯9与计算机7连接，用于显示测量 状态。打印机10与计算机7连接，用于显示输出测量结果。(实施例2计重方法)本实施例的计重方法按照以下步骤进行①采集车型数据和集装箱数据，将数据存入计算机7 ；见图1，采集的车型数据包 括牵引车轴间的距离Hl1、挂车各轴与挂车尾之间的距离屯、中心销与挂车尾之间的距离13、 空载牵弓I车重量T1、空载挂车重量T2、空载牵弓ι车对地压力Fltl ；采集的集装箱数据包括前集 装箱长度Ll和后集装箱长度L2。②将集装箱沿其长度方向的货物重心位置的数学模型L1'、前集装箱1的重量数 学模型G1、后集装箱的重量数学模型G2和经过神经网络训练满足误差要求时的各车型的 最佳修正值K存入计算机7。具体来说利用运动状态下车辆的动力学平衡条件与压力、摩擦力的关系，建
立集装箱沿其长度方向的货物重心位置L1'的数学模型
权利要求
1.一种串联式集装箱车辆动态分箱计重系统，其特征在于包括动动态轴称重台G)、 动态称检测仪表(5)、数据采集装置(6)、计算机(7)、静态称检测仪表(11)和静态称重台 (12)；所述静态称重台(1 和动态轴称重台(4)按照车辆的前进方向前后依次连接，二者 宽度相等且处于高出地面的同一水平面上；所述动态称检测仪表( 和静态称检测仪表 (11)分别连接动态轴称重台(4)和静态称重台(12)，并将数据发送到数据采集装置(6)； 所述数据采集装置(6)将前述数据发送到计算机(7)进行分析计算。
2.根据权利要求1所述的串联式集装箱车辆动态分箱计重系统，其特征在于还包括 信号指示灯(9)；所述信号指示灯(9)与计算机(7)连接，用于显示测量状态。
3.根据权利要求2所述的串联式集装箱车辆动态分箱计重系统，其特征在于还包括 打印机(10)；所述打印机(10)与计算机(7)连接，用于显示输出测量结果。
4.一种串联式集装箱车辆动态分箱计重方法，其特征在于包含以下步骤①采集车型数据和集装箱数据，将数据存入计算机(7)；②将集装箱沿其长度方向的货物重心位置的数学模型Ll'、前集装箱1的重量数学模 型G1、后集装箱的重量数学模型G2和经过神经网络训练满足误差要求时的各车型的最佳 修正值K存入计算机(7)；③将待测载货车辆以低中速勻速通过动态轴称重台(4)和静态称重台(1 组成的动 静态联合称重平台；通过动态轴称重台(4)时依次记录运动状态下载货车辆的各轴重Fi及 动态车量总重Gdyn'；通过静态称重台(1 时记录静态总重(ista;然后以最佳修正值K对 测得的静态总重(^sta与动态总重Gdyn'进行权重W分配并减去空载车辆总重，从而得到货 物总重G ；④计算机(7)根据数学模型计算出集装箱沿其长度方向的货物重心位置Ll'、前集装 箱⑴的重量Gl和后集装箱⑵的重量G2。
5.根据权利要求4所述的串联式集装箱车辆动态分箱计重方法，其特征在于 所述第①步中，采集的车型数据包括牵引车轴间的距离ml、挂车各轴与挂车尾之间的距离di、中心销与挂车尾之间的距离13、空载牵引车重量Tl、空载挂车重量T2、空载牵引车 对地压力FlO ；采集的集装箱数据包括前集装箱长度Ll和后集装箱长度L2。
6.根据权利要求4所述的串联式集装箱车辆动态分箱计重方法，其特征在于所述第②步中的数学模型结合动力学平衡条件建立，集装箱沿其长度方向的货物重心 Ll'的数学模型为
7.根据权利要求6所述的串联式集装箱车辆动态分箱计重方法，其特征在于 所述第②步中神经网络训练利用自适应算法对因货物配置不均导致的集装箱重心偏h Mi、M' i分别为以挂车力系简化中心为力矩中心的移量进行修正，并得到各车型对应最佳修正值K。
8.根据权利要求7所述的串联式集装箱车辆动态分箱计重方法，其特征在于所述第②步中的自适应算法是以动态轴称重台(4)测量的各轴重Fi、货车的行驶速度V、前集装箱 长度Li、后集装箱长度L2作为输入向量，以Gauss径向基函数为隐层节点，以集装箱分箱重 量G1、G2作为输出向量的多输入双输出径向基函数三层前向反馈网络算法；所述满足神经 网络训练误差要求范围为2.5^-3.0 ^
9.根据权利要求4所述的串联式集装箱车辆动态分箱计重方法，其特征在于所述第③步中的低中速的速度范围为5-15km/h。
10.根据权利要求4所述的串联式集装箱车辆动态分箱计重方法，其特征在于所述第 ③步的权重W取决于动态轴称重台(4)和静态称重台(1 的测量精度，以最小二乘误差法 计算得到该值。
全文摘要
本发明公开了一种串联双集装箱的车辆重车状态下的计重系统及计重方法，计重系统，包括动态轴称重台、动态称检测仪表、数据采集装置、计算机、静态称检测仪表和静态称重台；静态称重台和动态轴称重台按照车辆的前进方向前后依次连接，二者宽度相等且处于高出地面的同一水平面上；动态称检测仪表和静态称检测仪表分别连接动态轴称重台和静态称重台，并将数据发送到数据采集装置；数据采集装置将前述数据发送到计算机进行分析计算。根据车辆通过动静态联合称重平台时采集的数据建立基函数三层前向反馈神经网络动态计算各集装箱重量并建立集装箱沿水平方向的货物重心动态平衡方程，计算精度高。
文档编号G01G19/03GK102103009SQ20091031201
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者储建华, 冯宝林, 叶晓东, 宋小波, 徐林森, 王玉, 王琨, 赵江海, 金宏, 骆敏舟 申请人:常州市宏事达电气制造有限公司, 常州机械电子工程研究所