Взвешивание грузов на автомобильных весах с разными характеристиками:особенности подсчета прихода и расхода. — Измерения — Главный форум метрологов

Экспериментальные исследования

2.1. Методика и объекты исследований

С целью экспериментальной проверки высказанных положений был проведен цикл натурных исследований на 5 весах поосного взвешивания 3 типов, включенных в Государственный реестр средств измерений (табл. 1). Среди них были одни портативные подкладные автомобильные весы под условным индексом «П», сертифицированные по ГОСТ 53228-2008, и 2 пары стационарных весов «В» и «Т» для поосного взвешивания автомобилей в движении.

Таблица 1

В эксперименте использовались 3 грузовых транспортных средства (ТС) с различным числом осей и разными типами подвески (табл. 2). Все автомобили были произведены заводом «МАЗ» и находились в полностью исправном техническом состоянии

Таблица 2

Сокращения, принятые в таблице 2: Р – рессорная подвеска, РБ – рессорно-балансирная подвеска, ПП – пневмоподвеска

В качестве эталонного двухосного транспортного средства на рессорной подвеске (Э2ТС) использовался двухосный грузовик «МАЗ-5336». Специализированная весоповерочная лаборатория «ТЕНЗО-М» (СПВЛ), созданная на базе седельного тягача «МАЗ-543205» с полуприцепом-контейнеровозом «МТМ-933060», играла роль ТС с двухосной тележкой на рессорной подвеске.

Трехосную тележку с пневмоподвеской имел полуприцеп «МАЗ-975800», буксируемый седельным тягачом «МАЗ-5440А9». Значения необходимых для экспериментов осевых нагрузок достигались размещением в кузовах Э2ТС и автомобиля с пневмоподвеской (ТСПП) двухтонных гирь класса М1, которые надежно фиксировались от смещения.

Статическое взвешивание автомобилей на портативных весах «П» осуществлялось поосно в следующей последовательности: Э2ТС, СПВЛ и ТСПП по 5 циклов в одном и по 5 циклов во встречном направлении. Для этого был сформирован своеобразный «метрологический караван» (рис.5).

Рис.5. «Метрологический караван» из трех ТС, использовавшихся для исследования процесса поосного статического взвешивания на портативных подкладных весах типа «П»

В среднем, взвешивание одной оси (заезд, фиксация результата и съезд) требовало от 1 до 3 минут рабочего времени. Эта работа выполнялась на территории «ТЕНЗО-М» и в целом заняла около 4 часов.

Перед началом эксперимента весы «П» на месте были проверены прямым нагружением 2-тонными гирями класса М1 по ГОСТ 7328-2001 до их максимальной нагрузки, равной 20 т. Погрешность не превышала ± е = 10 кг. Общая масса Э2ТС в начале эксперимента составляла 9,16 т, а масса СПВЛ и ТСПП – 30,42 и 33,1 т соответственно.

На стационарных весах СПВК «метрологический караван» из трех ТС, выстроенных в той же очередности, двигался по замкнутому маршруту сначала через одни, а потом через другие весы, установленные на встречном направлении (рис.6). И так 10 кругов в движении и 5 кругов в статике.

Рис.6. Траектория движения «метрологического каравана» через стационарные весы поосного взвешивания в движении типа «В» и «Р», установленные на стационарных постах весового контроля

2.2. Результаты статического взвешивания

Уже первые полученные в эксперименте данные принесли ожидаемый результат – величины разброса результатов измерений осевой нагрузки по одноименным осям Э2ТС и двух других ТС (СПВЛ и ТСПП) существенно отличаются. У автомобилей с двух- и трехосными тележками разбросы осевых нагрузок на порядок выше.

Оказалось, что разброс результатов десятикратных измерений осевой нагрузки второй оси Э2ТС от среднего портативными весами «П» не превышает ±22 кг (приближенно удвоенной их предельной погрешности), а полной массы ±12 кг (рис.7). На этих графиках построено изменение величины

Δ2i = (Nп2i – Nп2 ср), (6)

где Nп2i – измеренное значение осевой нагрузки второй оси при i-том взвешивании,Nп2ср – среднее значение осевой нагрузки второй оси за 10 циклов.

Рис.7. Отклонения значений осевой нагрузки вторых осей Э2ТС и ТСПП, полученные на портативных весах в процессе 10 циклов статического взвешивания

Просматривается систематика, связанная с направлением заезда автомобиля на весы, – первые пять замеров дают отклонение в плюс, а вторые – в минус. Обусловлено это, скорее всего, выработкой топлива в процессе эксперимента, влиянием горизонтальных сил от тормоза автомобиля и систематическим смещением пятна контакта шин на платформе, а также конструкцией автомобиля, допускающей небольшое перераспределение нагрузок между осями.

Разброс результатов десятикратных измерений осевой нагрузки второй оси ТСПП (рис.8.) был на порядок большим, чем у Э2ТС. Отклонения измеренной величины от средней изменялись в пределах от -300 до 460 кг (от -2,9 до 4,5 кН). Таким образом, отклонения измеренных значений осевой нагрузки превышали величину предельной погрешности весов в 30…45 раз!

Рис.8. Измерение осевых нагрузок ТСПП портативными подкладными весами «П»

Учитывая, что время круга «метрологического каравана» не превышало 20…25 минут, можно с уверенностью сказать, что причиной большого разброса полученных значений осевой нагрузки второй оси была нестабильность (вариация) самой измеряемой величины во времени и пространстве.

Причина вариации – перераспределение нагрузок между осями одной тележки вследствие наличия вертикальных составляющих сил в реактивных тягах и моментов трения покоя в их шарнирах, о которых упоминалось выше. Этот факт, к сожалению, неизвестен большинству заинтересованных лиц, круг которых включает и водителей, и метрологов, и работников, в обязанности которых входит осуществление контроля за величинами осевых нагрузок и полной массы большегрузных транспортных средств.

Для дальнейшего анализа работы весов и влияния подвески автомобиля на результаты измерений использовалась величина среднеквадратического отклонения (СКО), рассчитывавшаяся по 10-точечному массиву данных измеренных осевых нагрузок и полной массы. Предварительно с использованием критерия Пирсона была проверена и подтвердилась гипотеза о нормальности закона распределения всего массива результатов измерений.

Δ = ± 3*СКО = ΔВА ΔТС, (7)

где ΔВА – предельная погрешность весов,

ΔТС – предельные отклонения осевых нагрузок и полной массы Мп

Разбросы измеренных осевых нагрузок и полной массы автомобилей с двух — и трехосными тележками существенно выше, чем у Э2ТС. У СПВЛ с двухосной рессорной подвеской и ТСПП с трехосной тележкой полуприцепа на пневмоподвеске, величина «Δ» измеренных значений осевых нагрузок составляет ± (160…530) и ± (90…650) кг соответственно, что в 10…65 раз превышает погрешность весов (рис.9)!

Рис.9. Предельные величины отклонений осевых нагрузок и полной массы Э2ТС, СПВЛ и ТСПП, полученные при поосном взвешивании на портативных подкладных весах «П»

Следует осознать смысл и важные последствия полученных результатов. Из проведенного эксперимента следует, что осевые нагрузки ТС с числом осей более двух, в зависимости от момента их измерения, меняются в пределах ±Δ = 650 кг, а величина полной массы Мп, найденной суммированием измеренных последовательно измеренных осевых нагрузок, в пределах ±Δ = 450 кг. По отношению к измеряемым величинам это составит ± 7 и 1,5% для осевых нагрузок и полной массы соответственно.

Полученные различия в выборках измеренных осевых нагрузок двухосного и многоосных ТС обусловлены именно различием работы подвесок, а не весов. Весы исправны – ведь многоосные ТС взвешивались поочередно с эталонным двухосным грузовиком, для которого результаты практически идеальные.

Полученные результаты говорят о том, что при единичном взвешивании измерить точно осевые нагрузки многоосного автомобиля с погрешностью, не превышающей погрешность используемых осевых весов, невозможно! Нельзя использовать метод поосного последовательного взвешивания и при определении массы грузов в коммерческих целях. Даже дешевых — таких, как песок, щебень или мусор.

Однако, на практике в ряде случаев без поосного взвешивания не обойтись. Прежде всего, при контроле допустимых осевых нагрузок ТС на дорожное полотно. В зависимости от геометрии подвески и сезонных ограничений их величины не должны превышать 6…12 т (59…118 кН) на ось.

2.3. Результаты взвешивания в движении

Можно предположить, что при поосном взвешивании в движении автомобиль, проходя весы, движется равномерно, и приложенные к элементам подвески вертикальные паразитные силы остаются почти постоянными и не меняют свой знак. Поэтому, если водитель не предпринимает каких-то специальных действий, влияющих на результат измерений, определение осевых нагрузок и полной массы будет проходить с меньшими методическими погрешностями, чем в статике. Иными словами, вариация осевых нагрузок может быть меньшей, чем при статическом взвешивании (с остановками).

Разброс «Δ» измеренных осевых нагрузок находится в пределах от 40 до 480 кг (0,4…4,7 кН) у весов «В1» и от 15 до 270 кг (0,15…2,6 кН) у весов «В2» (рис.10).

Рис.10. Предельные величины разброса осевых нагрузок и полной массы ТС, определенные при взвешивании в движении на весах «В1» (слева) и «В2»

Разброс «Δ» полной массы, определенной суммированием последовательно измеренных осевых нагрузок, несколько выше и составил от 270 до 820 кг и от 40…300 кг для весов «В1» и «В2» соответственно. Полученные разбросы измеренных в движении осевых нагрузок несколько ниже результатов статического взвешивания на портативных весах «П» и весах «В1» и «В2» в режиме статического взвешивания.

Однако, разброс значений общей массы по результатам измерений в движении оказался существенно большим. Таким образом, высказанная выше гипотеза об уменьшении вариации величин осевых нагрузок в движении вследствие уменьшения влияния сил трения покоя и реакций в элементах подвески не подтвердилась.

Общая масса Э2ТС в начале эксперимента составляла 17,91 т, а масса СПВЛ и ТСПП – 29,59 и 36,18 т соответственно.

На первый взгляд кажется, что весы «В2» работают точнее, поскольку разброс измеренных значений осевых нагрузок на них меньше. Качество измерений в движении (Э2ТС) даже приближается к заявленным характеристикам режима статического взвешивания.

Анализ показал, что дело здесь не в весах, а в качестве самих проездов по ним, которые выполнялись одними и теми же водителями. Весы были произведены, смонтированы и поверены на месте одновременно. На них было установлено одно и то же программное обеспечение.

Дело в том, что участок федеральной дороги и прилегающих весовых площадок имеет небольшой продольный уклон, в результате чего проезд через весы «В2» водители осуществляют на пониженной передаче «внатяг» (в гору) более равномерно, не пользуясь педалью тормоза (рис.11).

Весы «В1» они проезжали под уклон, притормаживая двигателем и тормозами, что приводило к непрерывному перераспределению нагрузок между осями. Кроме этого, перед весами «В1» нет прямолинейного участка дороги достаточной длины, на котором водители могли стабилизировать параметры движения автомобиля.

Рис.11. Взвешивание большегрузного ТС в движении на весах типа «В»

Картина качественно повторяется и на весах «Р1» и «Р2» другого типа, широко используемых на СПВК, установленных на федеральных дорогах РФ. Разброс «Δ» осевых нагрузок при их измерении в движении на весах «Р1» и «Р2» составлял от 130 до 560 кг (1,3…5,5 кН)

Рис.12. Предельные величины разброса осевых нагрузок и полной массы ТС, определенные при взвешивании в движении на весах «Р1» (слева) и «Р2»

Большие численные значения «Δ» на весах «Р1» и «Р2», по сравнению с весами «В1» и «В2», обусловлены их более «почтенным» возрастом и, главное, наличием серьезных повреждений дорожного покрытия на подъездных участках (рис.13).

Рис.13. Недопустимые выбоины дорожного покрытия глубиной около 100 мм на подъезде к весам «В2»

Если бы наши водителя, участвовавшие в эксперименте, не объезжали бы старательно их, разброс был бы существенно большим. Согласно описаниям типа весов «Р» и «В» такие повреждения подъездных участков дороги, естественно, недопустимы. Зная это, водители и владельцы ТС, штрафуемые за перегруз, могли бы легко выигрывать судебные процессы у контролирующих инстанций.

Допустимая нагрузка на ось транспортного средства

Постановление Правительства РФ от 15.04.2022 N 272 (ред. от 23.05.2020) «Об утверждении Правил перевозок грузов автомобильным транспортом»

1. В скобках приведены значения для осей с двускатными (колесо транспортного средства, имеющее две шины) колесами, без скобок — для осей с односкатными колесами (колесо транспортного средства, имеющее одну шину).

2. Группы сближенных осей, имеющие в своем составе оси с односкатными и двускатными колесами, следует рассматривать как группы сближенных осей, имеющие в своем составе оси с односкатными колесами.

3. Для групп сближенных сдвоенных и строенных осей допустимая нагрузка на ось определяется путем деления допустимой нагрузки на группу осей на соответствующее количество осей в группе, за исключением случаев, указанных в пункте 4 настоящих примечаний.

4. Допускается неравномерное распределение нагрузки по осям для групп сближенных сдвоенных и строенных осей, если нагрузка на группу осей не превышает допустимую нагрузку на соответствующую группу осей, и нагрузка на каждую ось в группе осей не превышает допустимую нагрузку на соответствующую одиночную ось с односкатными или двускатными колесами.

5. При наличии в группах осей различных значений межосевых расстояний каждому расстоянию между осями присваивается значение, полученное методом арифметического усреднения (суммы всех межосевых расстояний в группе делятся на количество межосевых расстояний в группе).

6. При промерзании грунта земляного полотна под дорожной одеждой на величину 0,4 метра и более допускается увеличивать допустимые нагрузки на ось транспортного средства путем установки владельцем автомобильной дороги соответствующих дорожных знаков и размещения соответствующей информации на своем официальном сайте:

а) при нормативном состоянии автомобильных дорог (при этом допустимая масса транспортного средства определяется в соответствии с приложением N 1 к настоящим Правилам): (в ред. Постановления Правительства РФ от 26.03.2020 N 341)

б) при отсутствии мостов и путепроводов (при этом допустимая масса транспортных средств не нормируется):

Законодательные ограничения максимальных разрешенных масс и допустимых нагрузок.

Калькулятор КТГ — это программа расчета платы, взимаемой с владельцев или пользователей автомобильного транспорта, перевозящего тяжеловесные грузы, при проезде по автомобильным дорогам общего пользования Российской Федерации.

Предельно допустимые значения нагрузок на оси транспортного средства

Предельно допустимые значения нагрузки на ось транспортного средства в разрезе автомобильных дорог общего пользования федерального значения и их участков

Приложение N 2к ПриказуФедерального дорожного агентстваот 9 февраля 2022 г. N 9