出租汽车计价器整车检定装置改造

麦伟明 周天林 徐远新

出租汽车计价器整车检定装置改造

麦伟明1周天林1徐远新2

（1.广东省中山市质量计量监督检测所，广东 中山 528403 2.广州西唐机电科技有限公司，广东 广州 510430）

针对已有出租汽车计价器整车检定装置计数部分和制动系统老化，导致计数不稳定、存在安全隐患等问题，进行检定装置改造。通过改造主滚轮转数的计数功能、电机控制速度装置、计价器管理系统和增加气压刹车功能，实现检定装置主滚轮转数的计数功能准确可靠，提升检定人员的操作安全性，提高检定工作效率。

出租汽车计价器；整车检定装置；改造

0　引言

出租汽车计价器是用于测量出租汽车运营过程中行驶里程及低速状态时的计时时间，并以测得的运营里程及计时时间为依据，计算、显示乘客租车应付费用的一种计量器具。通常利用滚轮测距法或行车测距法定期检定出租汽车计价器计程误差[1]。韩凤旭 等[2]将滚轮测距法检定装置主动轮端部安装的光电式传感器改进为电磁式传感器，解决了检定环境中粉尘对传感器接收信号的影响。汪健等[3]通过在原有检定装置中加装自动刹车装置，减少了检定过程中的安全隐患，提高了检定效率。此外，国内多家单位对出租车计价器检定装置进行过系统设计以及对其执行机构进行优化，都取得较好效果[4-6]。

作者所在单位的滚轮测距法出租汽车计价器整车检定装置由于长时间使用，电子计数部分和制动系统老化，导致计数功能不稳定，且存在一定的安全隐患。为保证检定装置主滚轮转数计数功能准确可靠，提高工作效率并减少安全隐患，确保出租汽车计价器检定工作的有效开展，对该检定装置进行改造。

1　改造内容

出租汽车计价器整车检定装置技术改造主要包括：

1）主滚轮转数计数功能，提高转数计数功能的准确性和可靠性，保障司机和消费者利益；

2）电机控制速度装置，使控制电机转速满足JJG517—2016《出租汽车计价器检定规程》中，主滚轮速度为60 km/h和40 km/h的要求；

3）计价器管理系统，数据采集通信接口与计价器管理系统连接，使检定数据自动采集到计价器管理系统，便于对所在地区出租汽车的计价器进行管理，确保强制检定计量器具的周检率；

4）增加气压刹车功能，以提高检定人员的操作安全性。

2　改造方案

2.1　主滚轮转数的计数功能改造

主滚轮转数的计数部分和电机控制部分采用单独模块设计，避免工作时相互之间的电磁干扰，提高各部分的工作可靠性。主滚轮转数的计数部分组成如图1所示。

图1　主滚轮转数的计数部分组成

2.1.1旋转编码器

出租汽车计价器整车检定装置是检定出租汽车计价器使用误差的标准设备。该装置将出租汽车在道路上行驶的状态模拟成滚轮式结构，主滚轮周长为 l m。由装置的电动机带动主滚轮旋转，旋转编码器与主滚轮轴同轴安装，则旋转编码器和主滚轮的转速一样。由微处理板读取旋转编码器的编码信号，得到旋转圈数及最后一圈的角度，从而计算出租车的行驶距离。旋转编码器将输出脉冲信号直接输入到微处理板，微处理板上单片机的高速计数器对该脉冲信号进行计数。旋转编码器应用电路如图2所示，其中电容16，17，18起到去抖动作用，以防止误判。

图2　旋转编码器应用电路

2.1.2微处理板

微处理板采用信号采集处理板，可完成接收主控制系统的参数（主滚轮旋转速度）、编码器计数、计算出租车速度和结果发送等功能。

1）编码器计数

将旋转编码器的计数脉冲信号连接到微处理板上单片机芯片的中断引脚，在中断处理程序中计算旋转编码器给出的脉冲数。

2）去抖动算法

利用延时和连续采样多次的方法去抖动。算法基本思路如下：

//无效信号滤除

If 脉冲到达 then

记录到达时间

计算与前次脉冲到达间隔

If 间隔小于平均间隔时间的一半以上 then

非正常信号，滤除

Endif

Endif

……

延迟“平均脉冲间隔时间×2/3”，且取样多个，由滤除算法滤除多余的信号

…..

3）计算主滚轮旋转速度

采用1600线旋转编码器，即每圈可产生1600个脉冲数，则主滚轮旋转速度为

=/1600 (1)

式中，为旋转编码器每秒给出的脉冲数，个/s。

旋转编码器与主滚轮同轴，若主滚轮的半径为（m）则主滚轮线速度（km/h）为

4）结果发送

微处理板与主控制系统采用串口通信方式进行通讯。将其计算出的主滚轮线速度发送至主控制系统，用于电机控制模块进行PID速度控制的反馈信号，该值的发送频率为1 Hz。

2.2　电机控制速度装置改造

电机控制部分属于主控制系统，是出租汽车计价器整车检定装置的核心。电机控制部分实现控制主滚轮60 km/h和40 km/h的标准速度功能。通过控制电机转速平稳输出，使出租车车轮的线速度达到检定速度。

电机控制部分组成如图3所示。

图3　电机控制部分组成

2.2.1主控板

主控板采用基于单片SM89516AC的控制板。其通过接收微处理板发送来的主滚轮线速度，以及要达到的计价器标准速度（60 km/h和40 km/h）的差值，利用PID控制原理，输出控制信号（频率值）给变频器，实现电机转速控制功能，保证主滚轮线速度达到标准速度。

2.2.2变频器

采用F800三相变频器，通过改变频率方式实现改变三相电机转速功能。

2.2.3急停装置

由于原检定装置的刹车系统老化，刹车效果不理想，若车辆在滚轮上转动发生侧滑，对检定人员可能造成伤害，存在安全隐患。所以，对旧刹车系统重新更换刹车油泵、刹车片等，并在脚踏刹车装置臂下增加1个推拉汽缸执行器，从而达到在控制室或检定装置旁控制刹车，确保检定人员操作安全，如图4所示。检定人员通过控制双气源开关来控制推拉气缸，当发出刹车指令时，气缸执行拉状态，代替了操作人员用脚踏刹车装置；脚踏刹车装置推动油泵，油泵将压缩油送至3个滚轮刹车机构，达到控制滚轮刹车目的。

图4　气动刹车结构示意图

2.2 4手持控制器

考虑到检定人员在检测过程中可能在控制室或检测部位活动，增加手持控制器，既方便检验操作控制，又增加安全性。

手持控制器包括开始测试、停止测试、参数设置、数据显示等功能。

2.2.5电机控制部分接口设计

1）与主滚轮转数的计数部分接口

主滚轮转数计数部分的微处理板将主滚轮线速度值通过串口发送给电机控制部分的主控板。该值作为电机转速PID控制软件模块的反馈信号。

2）与计价器管理系统接口

电机控制部分与计价器管理系统通过串口进行通信。计价器管理系统与电机控制部分发送以下命令：查询测试参数信息。

电机控制部分向计价器管理系统发送报告测试参数信息和报告测试结果信息。

2.3　计价器管理系统

计价器管理系统主要包括检定数据采集、检定车辆数据录入、检定数据查询、检定证书打印和用户管理等功能。

2.3.1检定数据采集功能

计价器管理系统采集的实时数据包括当前里程、车速、起程、第一续程、第二续程等。数据采集的频率为1 Hz。

计程误差D计算公式为

式中，为计价器显示的计程值，m；为轮胎修正值，%；J为标准装置测量的计程值，m。

2.3.2检定车辆数据录入功能

录入的被检车辆数据，包括车牌、车型、制造厂家、轮胎型号、轮胎修正系数、计价器型号、强检证号、主管部门等。

2.3.3检定数据查询功能

为方便检定人员查询历史数据，提供数据检索功能。检索时，可设置检索条件。检索条件包括车牌号、车型、委托单位、计价器型号、检测时段等。

3　关键改造技术

3.1　车速测量优化技术

改造前，车辆测速系统老化，导致计数误差偏大，从而使车速测量误差增大。改造后，采用高精度旋转编码器进行转速计数，并采用硬件和软件去防抖动技术，减小抖动引起的计数误差。

3.2　变频变速技术

使用F800变频器，通过频率改变实现三相电机的变速。该变频器变速精细，便于对车速的精确控制。

3.3　高精度控速技术

采用PID控制技术，实现出租车标定车速的控制。改造中，控制的反馈值来自轮转数计数部分计算出的当前主滚轮线速度，目标速度为标准检定速度。通过控制三相电机的频率来控制转速，从而达到控制主滚轮达到标准速度目的。

4　结语

出租汽车计价器整车检定装置的计数功能、电机控制部分通过改造，提高了检定数据的准确性、稳定性和可靠性。增加的出租汽车计价器整车检定装置气压刹车功能，消除了安全隐患，提升了检定人员的操作安全性；更新的出租汽车计价器整车检定装置计价器管理系统，提升其智能化、兼容性和操作的简易化，显著提高检定工作效率。该装置经上级计量机构按国家检定规程JJG738—2005《出租汽车计价器标准装置计量检定规程》计量检定合格。

[1]徐平,臧晓伟.出租汽车计价器检定技术发展的回顾与展望[J].上海计量测试,2017,44(2): 45-46.

[2] 韩凤旭,李维华.出租车计价器检定装置主动轮上传感器的改进[J].工业计量,2002(1):53.

[3] 汪健,苗春发,李岩,等.出租汽车计价器使用误差检定装置刹车系统的技术改造[J].中国计量,2008(3):120.

[4] 陶磊,熊俊,徐健等.基于PLC的多路出租汽车计价器本机检定装置的设计[J].计量与测试技术,2015,42(8):35-36.

[5] 赵云丽,柏红梅.出租车计价器检定系统的设计[J].河南科技,2016(13):35-37.

[6] 胡景雁.计价器整车检定装置执行机构的优化[D].长春:长春理工大学,2019.

Modification of Taximeter Verification Device for Vehicle

Mai Weiming1Zhou Tianlin1Xu Yuanxin2

(1.Zhongshan Supervision Testing Institute of Qulity & Metrology, Zhongshan 528403, China 2.Guangzhou LabStone Instrument Technology Co., Ltd. Guangzhou 510430, China)

Aiming at the aging of the counting part and brake system of the whole vehicle verification device of the taxi meter, which leads to the instability of counting and the existence of hidden safety problems, the upgrading and transformation of the verification device are carried out. By upgrading the counting function the main roller, reforming the motor control speed device, improving the management system function of the meter and adding the air brake function，the accuracy and reliability of the speed counting function of the main roller of the verification device are realized, and the operation safety of the verification personnel is greatly improved. At the same time, its management system is intelligent, compatible and easy to operate, which greatly improves the efficiency of verification work.

taximeter; verification device for vehicle; modification

麦伟明，男，1961年生，工程师，主要研究方向：长度力学计量检定校准。E-mail: 13703041146@139.com

周天林，男，1984年生，助理工程师，主要研究方向：力学计量检定校准。E-mail:79429505@qq.com

徐远新，男，1970年，副教授，主要研究方向：包装材料阻隔性测量。E-mail:2521505230@qq.com

TN92

A

1674-2605(2020)04-0012-04

10.3969/j.issn.1674-2605.2020.04.012