动态称重(WIM)技术在我国经历了多年的发展,已广泛应用在公路运输计重收费与超限超载检测系统中。目前,广泛应用中的动态称重系统多为轴重式和整车式。前者作为早期产品,采用短秤台结构,称重精度不高却造价低廉;后者作为后续产品,改用长秤台结构,提高了称重精度却降低了过车效率,提高了项目成本。轴组式动态汽车衡在两者基础上结合各自优点,采用单个可以同时容纳三联轴轴组的秤台作为主平台。实现了相对较长的采样时间,提高了采样精度和采集的完整性,避免了轴组被分为多个车轴多次称量而产生的误差,增强了防作弊能力。同时相对整车式降低了施工成本和施工难度,缩短了施工时间,实现了良好的道路环境适应性,成为了动态汽车衡更新换代的首选产品。称重仪表作为系统数据的采集处理单元,车辆轴型识别、轴组载荷及整车总重量的计算等功能都由其来具体实现,其性能决定了整个系统的称重精度和轴型识别率。本文针对轴组式称重仪表的设计提出了相应方案,主要包括仪表模块化硬件的设计与选型、仪表软件多线程开发、称重数据的预处理和专家系统的设计四个部分。本文主要内容如下:第一,介绍了动态称重技术发展的历史背景,论述了现阶段面临的主要问题。针对目前称重产品存在的问题,提出了轴组式动态称重系统及仪表的设计方案。第二,对轴组式动态称重系统的主要组成设备做了详细的介绍,并对各结构的功能及其工作原理进行了说明。依据轴组式动态称重系统设计方案的要求,对仪表硬件电路进行了模块化设计。第三,基于WinCE嵌入式操作系统的多线程模块化编程技术开发的轴组式动态称重仪表的软件设计和基于MCGS组态软件的仪表屏幕程序设计。第四,根据轴组式轴识别信号的特点,论述了上下秤识别、联轴识别功能实现的具体原理;分析了轴组式称重信号的特点,采用加权递推平均滤波算法、平滑滤波算法对称重信号进行了滤波处理,阐述了有效称量段的选取与轴组载荷的计算的方法及依据。第五,根据轴组式动态称重数据的特点,设计了相应专家系统。采用专家系统分析车辆动态称重数据,实现车辆轴型识别功能,提高整车总重量及轴组载荷的称重精度的同时提升了容错运行能力。通过现场测试并依据检定规程对轴组式动态称重系统的称重精度及轴型识别率做了评价。本文主要创新点如下:采用专家系统对动态称重数据进行分析处理,以不同轴型间的显著差异特征作为轴型判别依据,依据轴型识别结果执行相应规则分析有效称量段的数据,完成整车总重量及轴组载荷的匹配与计算。在保证系统稳定可靠运行的同时,提高称重精度及轴型识别率并提升容错运行能力。本课题设计的仪表与配套系统已通过型式评价,整车总重量误差在0.5%以内,双轴刚性参考车辆单轴载荷误差在0.5%以内,其他参考车辆单轴或轴组载荷偏差在1%以内,满足《JJG 907-2006动态汽车衡检定规程》及《GBT21296-2007动态公路车辆自动衡器》中规定的车辆总重量准确度等级1级、单轴或轴组载荷准确度B级首次检定的要求。