淺析雙秤臺軸計重系統

王曉榮，婁艷艷，鄧 煒

(湖北省交通運輸廳通信信息中心，湖北 武漢 430030)

淺析雙秤臺軸計重系統

王曉榮，婁艷艷，鄧 煒

(湖北省交通運輸廳通信信息中心，湖北 武漢 430030)

文章依托當前公路運輸計重收費工作實際，介紹了雙秤臺軸計重系統的構成、特點及工作原理，并對比單秤臺軸計重系統分析了其優點，同時結合漢十高速公路某收費站雙秤臺計重設備使用實例，評述了雙秤臺計重設備的使用效果。

雙秤臺；單秤臺；稱重系統；數據采集器；線圈

0 引言

近年來高速公路建設掀起一個個高潮，公路運輸對積極拉動國民經濟的增長起到了重要的作用。但是車輛超載現象日趨嚴重，公路損壞嚴重。計重收費以實測的車貨總重為基礎，比較準確合理地反映了車輛在收費公路上對道路的經濟補償，真正體現了公平合理的收費原則[1]，并對公路保護起到了積極的作用。

自2004年湖北計重收費政策實施以來，超載車輛得到了有效控制。但是，部分車輛通過稱重設備時，采用變速、沖磅、跳磅、走S型、壓秤邊、跳稱等違規方法，不僅對稱重設備造成沖擊，產生誤差，還減少設備使用壽命[2]，同時造成通行費流失，因此秤臺的選擇與改造尤為重要。

目前市面上針對計重收費效果較好的有三種秤臺：(1)整車稱重技術方案，由于該方案成本高， 目前使用較少；(2)單秤臺軸計重方案，該方案是老方案，以前推廣較多；(3)雙秤臺軸計重方案[3]。本文介紹雙秤臺計重收費系統。

1 雙秤臺系統構成、特點及各部分工作方法

稱重系統是一個完整的、可以獨立工作的子系統，相對于車道控制機來說，該系統可以視為獨立外設，稱重系統主要包括五個部分：

1.1 雙秤臺秤體：主輔式軸組秤臺、稱重傳感器、信號電纜和安裝部件等

秤臺共有多個稱重傳感器，這些傳感器共同承擔秤臺上行駛車輛的重量。傳感器受力后，傳感器彈性發送形變，導致傳感器電阻發生變化，從而在傳感器橋路拱橋電壓一致的情況下，使傳感器輸出端電壓發生變化[4]。

1.2 輪胎判別器：輪軸判別傳感器、輪軸識別秤臺和相關線纜等

輪胎判別器由多個高靈敏度傳感器排列組成，壓力感應式傳感器作為信號采集單元，通過被輪胎壓力觸發傳感器的數量來檢測輪胎總寬度，再根據輪胎總寬度判斷單雙胎。

1.3 紅外線車輛分離器；由紅外線發射器、接收器和信號控制器三部分組成

紅外線車輛分離器是通過線性排列的紅外光發射和接收來實現對車輛的同步掃描，并將光信號轉換為電信號，從而實現對車輛數據的綜合檢測。

1.4 數據采集處理器；稱重數據采集處理單元、顯示單元、校準單元等

數據采集處理器是整個系統的控制部分，負責處理稱重傳感器、車輛分離器送來的信息，經專門的程序分析和處理計算出其軸重、軸組和速度，并依次計算出車輛總重。同時根據上級計算機的要求傳送車輛載荷信息，并控制相應的報警裝置。其中，處理器中集成的軟件防作弊功能可通過對傳感器波形進行貝塞爾及多階處理分析，有效識別駕駛人員諸多作弊行為，從而減少收費流失。

1.5 線圈檢測器；環形收尾線圈、線圈檢測器、信號線纜等

設置在車道內的車輛檢測器為感應線圈車輛檢測器，可在紅外光柵車輛分離器發生故障時，線圈用于輔助實現車輛分離和收尾功能。車輛檢測器通過電磁感應來進行檢測車輛的分離，當車輛通過時，車輛觸發環形線圈產生電磁感應，經過線纜傳到數據采集的線圈卡。車輛檢測器具有成本低、安裝簡單方便、施工最小等特點。

2 雙秤臺工作原理

收費稱重系統開啟并進入工作狀態，車輛從計重收費車道前端經過減速帶減速后，以低速依次通過稱重臺、輪胎判別器、紅外線車輛分離器，到達收費亭停車。輪胎識別稱重模塊根據秤臺傳感器受力狀況計算出每軸的內碼變化量，同時計算出每軸通過秤臺的速度。輪胎識別稱重模塊根據輪胎判別器傳感受力狀況計算出每軸輪胎數量。輪胎識別稱重模塊把每軸的內碼變化量、速度、輪胎壓點數量通過RS232/RS485串口發送給稱重處理器。紅外線車輛分離檢測器一個車輛結束信號，并把有無車輛的信息隨時傳遞給稱重處理器。稱重處理器根據收到的每軸的內碼變化量、速度、輪胎壓點數量及有無車輛的信息，依據一定的算法，形成一個整車稱重信息，具體信息包含軸重、連軸信息、軸型、車胎數、聯軸重量、軸距、重量，處理器將信息傳輸到稱重處理器上顯示出來，同時將這些信息通過RS232/RS485串口收費車道計算機。雙秤臺稱重系統構成圖見圖1。

圖1 雙秤臺稱重系統構成圖

3 單秤臺與雙秤臺的對比

雙秤臺存在系統容錯性強、信息量大、重復性好，精度高的特點：(1)雙秤臺精度高，稱重爭議少；(2)輪軸判斷故障次數少；(3)車輛信息丟失故障少；(4)逃費漏洞少。

3.1 單雙秤臺簡要指標比較

以下數據根據數月統計及企業長期調查數據得來，單秤臺和雙秤臺計重對比情況見表1。

表1 單秤臺和雙秤臺計重情況對比表

單秤臺其寬度較短，加之車輛通過時采取搓磅，走S型、沖磅等，因此多軸、丟軸、稱重不準確或無稱重信息等情況時有發生，其穩定性能相對較差。單秤臺測試在正常通過時數據相差較大，司機常常還得要求復稱，造成車道擁堵，嚴重影響站口收費秩序。

雙秤臺其寬度擴大將近兩倍，加之雙秤臺增加了車軸識別輔助功能、車輛分離線圈設備；橫向拉力傳感器數量翻倍。當車輛沖磅、跳磅或走S型時，其稱重數據反而據高，只有勻速過磅其稱重數據才為正常，而且比單秤臺計重數據精準度高。

通過表1及長期觀察統計數據可以看出，雙秤臺在軸重精度，防逃費、壽命、維護費用明顯優于單秤臺。

3.2 單雙秤臺實驗數據對比

在開通試運行期間，我們特地找了兩輛卡車分別在雙秤臺和單秤臺計重設備上進行了相關測試，數據見表2～3。

表2 卡車1單雙秤臺稱重數值對比表

表3 卡車2單雙秤臺稱重數值對比表

兩輛車在單秤臺計重設備上勻速過磅與跳磅的噸位數據變化極為明顯，其浮動率也都因此而較大；而從雙秤臺計重設備上勻速過磅與跳磅對比數據可以看出，其噸位數據浮動率都很小，其中第二輛車跳磅后的噸位數據甚至要比勻速過磅的噸位數據還要略高。由此可以看出，雙秤臺計重設備在精確度明顯優于單秤臺。

一臺21噸卡車在單雙秤臺上的點剎(拖磅)實驗數據對比情況見表4。

表4 21噸卡車在單雙秤臺點剎實驗數據表

同一臺卡車在單雙秤臺上的點剎數據極為不同，偏差率單秤臺誤差嚴重，雙秤臺誤差較低。由此可以看出，雙秤臺可以有效防止點剎逃費行為的發生。

雙秤臺以其車輛計重信息丟失率低、測檢精度高之優勢，有效避免了車輛多次復稱現象，同時極大地減少了因車道稱重數據爭議投訴事件的發生。雙秤臺安裝的多個橫向拉力傳感器，有效杜絕了車輛走S型逃費現象；自雙秤臺使用以來，多軸、丟軸現象也極少發生；其穩定性恰好彌補了單秤臺的缺陷。

3 應用效果

漢十高速公路某收費站自雙秤臺計重設備安裝使用后，我們分別采集了相關收費站雙秤臺計重設備投入使用后一個月收費數據與單秤臺使用前一個月進行了對比(暫未考慮到車輛載重、車流結構、行車里程等因素)。從表5中可以看出超載數量明顯增加，效果良好。

表5 單雙秤臺使用對比表

4 結語

目前，全國各地原有高速公路都已經更換了計重設備。湖北漢十管理處雙秤臺覆蓋率達到90%以上，湖北其它鄂西、京珠、隨岳等多個高速管理處都已經更新大部分秤臺為雙秤臺。雙秤臺以其獨特的優越性得到了廣泛的應用。

經過對雙稱臺原理和實際使用效果的分析，可以證明雙稱臺有效提高了超重監測的精度。另外，隨著計重系統的不斷發展，高精度、低成本的動態稱重系統將會成為主要研究方向。

[1]黨新義.甘肅省高等級公路計重收費系統設計[D]. 西安：長安大學，2010.

[2]何仲祥.計重收費系統精度影響因素及容錯分析[C].中國公路學會計算機應用分會2008年學術年會論文集，2008.

[3]彭 文.高速公路雙秤臺計重設備應用分析[J].中國交通信息化，2013.12：84.

[4]周春波，李 強.傾斜路面情況下計重收費系統解決方案[C].第13屆中國高速公路信息化研討會論文集，2011.

Discussions on Dual-scale Platform Axle Weighing System

WANG Xiao-rong，LOU Yan-yan，DENG Wei

(Telecommunication Information Center of Hubei Department of Transportation，Wuhan，Hubei，430030)

Relying on the current practices of highway transport weighing toll work，this article introduced the structure，characteristics and working principle of dual-scale platform axis weighing system，analyzed its ad-vantages compared to single-scale platform axle weighing system，and combined with the usage practices of dual-scale platform weighing device of a toll station in Hanshi Expressway，it reviewed the usage effect of dual-scale platform weighing device.

Dual-scale platform；Single-scale platform；Weighing system；Data acquisition；Coil

王曉榮，主要研究方向：高速公路機電工程；

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.06.019

1673-4874(2015)06-0077-03

2015-05-06

婁艷艷，主要研究方向：高速公路機電工程；

鄧 煒，碩士，主要研究方向：高速公路機電工程。