為研究路面不平度、汽車行駛速度對動態(tài)稱重結(jié)果的關(guān)系，對隨機路面與汽車動載荷進(jìn)行了理論分析與計算機仿真。以 具有2個自由與動度的1/4汽車模型作為研究對象，建立了路面不平度與汽車動載荷的數(shù)學(xué)模型;并根據(jù)ISO SC2/WG4道路不平 度的五級分類標(biāo)準(zhǔn)，生成隨機路面的不平度序列。通過Maflab/Simulink仿真得到汽車以不同速度通過不同等級的路面時產(chǎn)生的動載 荷。由仿真結(jié)果對比分析可知，當(dāng)汽車通過秤臺時的速度、路面的等級不同時，將會產(chǎn)生不同程度的汽車振動載荷，從而影響動 態(tài)地磅稱重的精度，這為進(jìn)一步提高汽車動態(tài)稱重的精度研究提供了理論依據(jù)。

　　與靜態(tài)地磅相比，動態(tài)地磅具有節(jié)省時間、效率高 和不影響正常交常交通的優(yōu)點。對實現(xiàn)公路交通運輸飽的現(xiàn)代 化具有十分重要的意義。但動態(tài)地磅在稱重時受到各種隨機不確定因素(包括汽車結(jié)構(gòu)、路面激勵、汽車行駛時的 速度、加速度以及自身諧振等)的干擾，對實現(xiàn)高精度動態(tài) 稱重造成了嚴(yán)重的影響。目前，為了提高動態(tài)稱重的精度， 主要側(cè)重于對硬件電路的改善(如硬件抗干擾、高精度A/D 轉(zhuǎn)換)以及稱重信號的算法研究(妯申經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、傳感器輸出 信號的校正算法、數(shù)字濾波算法等)，但缺乏對汽車自身 結(jié)構(gòu)、運動狀況及其動態(tài)載荷方面的深入分析，倒導(dǎo)動態(tài)地磅稱重精度的提高受到了很大的限制。筆者對影響動態(tài)地磅稱重精度的汽車動載荷進(jìn)行了理論分析，推導(dǎo)了 1/4型 汽車隨機振動的狀態(tài)空間模型，以隨機生成的不平整路面作為輸入，通過計算機模擬仿真，對比分析了不同路面、不同車速時汽車振動載荷的情況。

　　1.汽車隨機振動的數(shù)學(xué)模型

　　在動態(tài)地磅稱重過程中，實際作用于秤臺上的力包括 汽車的載荷與汽車的隨機振動產(chǎn)生的動載荷。汽車產(chǎn)生振動的原因主要#3]:稱重臺面(或路面)在汽車輪胎力的作 用下產(chǎn)生了振動，而這振動又反作用于汽車，從而產(chǎn)生汽 車動載荷;汽車本身存在著振動，包括發(fā)動機偏心轉(zhuǎn)動引起 周期性振動動以及輪胎花紋引起的周期性振動等;路面不平度 引起了汽車的振動，不平整的路面作為汽車的一種激勵，使 其在豎直方向上產(chǎn)生了加速度。

　　由于汽車本身引編辰動、輪胎與稱重臺面(或路面) 相互作用產(chǎn)生振動很難定性研究，而且各面不平度是引起 汽車振動的主要因素，本文僅對由路面的不平整引起的汽車 隨機振動進(jìn)行分析。圖1為建立的具有2個自由度的1/4汽 車振動模型，只考慮車身與輪胎及軸的垂麵動，其運動微 分方程為

　　2.隨機路面的生成

　　路面不平度一般月服從Gauss概率分布，是具有各態(tài)歷經(jīng)零均值特性的隨機過程，它通常采用功率譜密度(PSD)來描 述。根據(jù)GB7031—86《車輛振動輸入路面平度表示方法》, PSD可以通過以下表達(dá)式來擬合：

　　3.動態(tài)稱重時的振動載荷方真

　　根據(jù)前面建立的數(shù)學(xué)模型{見式{10))，采用Matlab/ Simulink工具建立計算機仿真模型，如圖4所示。

　　根據(jù)表2選取汽輔型的參數(shù)，以生成的隨 輸入，在10 m/s車速下分別對B級、D級路面進(jìn)行汽車振動 載荷的仿真。仿真結(jié)果如圖5所示。

　　由圖5可以看出，車速為10 m/s時，B級路面產(chǎn)生的zui 大汽車振動載荷不超過17 kN，而在D級路面下產(chǎn)生的zui大 汽車振動載荷竟達(dá)到了 40 kN。

　　在B級路面下，分別對車速為5、10、20、30 m/s時進(jìn) 行汽車振動載荷仿真，結(jié)果如圖6所示。

　　由圖6可以看出，隨著車速增大，汽車振動載荷呈變陡 趨勢，30 m/s車速時動載荷曲線zui陡。另外，5 m/s車速時， zui大汽車振動載荷不超過12 kN，而在30 m/s車速時zui大汽 車振動載荷巳經(jīng)達(dá)到27 kN。

　　由上述汽車振動載荷仿真結(jié)果可知，在相同車速下，路 面的等級_氐，產(chǎn)生振動載荷越大;在相同的路面條件下， 車速越高，產(chǎn)生振動載荷越陡，zui大振動載荷越大。因此， 為了防止動態(tài)稱重時汽車的真實質(zhì)量淹沒在動載荷的干擾 中，應(yīng)選取路面較好的路段安裝動態(tài)汽車衡，同時應(yīng)對動 態(tài)稱重時zui大車速進(jìn)行限制，從而保證動態(tài)汽車衡的稱量 精度。

　　4結(jié)語

　　在對汽車運動理論分析的基礎(chǔ)上對1/4型汽車振動建立了狀態(tài)空間模型，以生成的隨機路面作為輸入，通過 Matlab/Simulink對不同路面、不同車速下的汽車振動載荷進(jìn) 行了仿真。從汽車振動載荷的方真結(jié)果可見，路面不平度作 為汽車的一種激勵，會嚴(yán)重影響到汽車的動載荷的大小，使汽車的真實質(zhì)量被汽車的振動載荷所淹沒;同時車?yán)^高， 汽車的振動載荷曲線越陡，zui大汽車振動載荷呈變大趨勢。 因此在安裝動態(tài)地磅時，應(yīng)選取各面等級較高的路段，同 時應(yīng)對動態(tài)稱量時的zui高車速進(jìn)行限制，以zui大卩踱地減小 汽車振動載荷，保證稱量精度。