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雙秤臺軸計(jì)量地磅系統(tǒng)優(yōu)勢及應(yīng)用效果分析

本文依托當(dāng)前公路運(yùn)輸計(jì)重收費(fèi)工作實(shí)際介紹了雙秤臺軸計(jì)重地磅系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)及工作原理，并對比單秤臺軸計(jì)重地磅系統(tǒng)分析了其優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合某高速公路某收費(fèi)站雙秤臺地磅計(jì)重設(shè)備使用實(shí)例評述了雙秤臺地磅計(jì)重設(shè)備的使用效果。

一、概述

近年來高速公路建設(shè)掀起一個(gè)個(gè)高潮，公路運(yùn)輸對積極拉動國民經(jīng)濟(jì)的增長起到了重要的作用。但是車輛超載現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，公路損壞嚴(yán)重。計(jì)重收費(fèi)以實(shí)測的車貨總重為基礎(chǔ)，比較準(zhǔn)確合理地反映了車輛在收費(fèi)公路上對道路的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，真正體現(xiàn)了公平合理的收費(fèi)原則，并對公路保護(hù)起到了積極的作用。

自2004年某計(jì)重收費(fèi)政策實(shí)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(shè)備時(shí)，采用變速、沖磅、跳磅、走S型、壓秤邊、跳稱等違規(guī)方法，不僅對稱重設(shè)備造成沖擊，產(chǎn)生誤差，還減少設(shè)備使用壽命，同時(shí)造成通行費(fèi)流失，因此秤臺的選擇與改造尤為重要。

目前市面上針對計(jì)重收費(fèi)效果較好的有三種秤臺：整車稱重技術(shù)方案，由于該方案成本高，目前使用較少；單秤臺軸計(jì)重方案，該方案是老方案以前推廣較多；雙秤臺軸計(jì)重方案；本文介紹雙秤臺地磅計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)。

二、雙秤臺地磅系統(tǒng)構(gòu)成特點(diǎn)及各部分工作方法

地磅稱重系統(tǒng)是一個(gè)完整的、可以獨(dú)立工作的子系統(tǒng)，相對于車道控制機(jī)來說，該系統(tǒng)可以視為獨(dú)立外設(shè)，地磅稱重系統(tǒng)主要包括五個(gè)部分：

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(gè)稱重傳感器，這些傳感器共同承擔(dān)秤臺上行駛車輛的重量。傳感器受力后，傳感器彈性發(fā)送形變導(dǎo)致傳感器電阻發(fā)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(fā)生變化。

2. 輪胎判別器

輪軸判別傳感器、輪軸識別秤臺和相關(guān)線纜等。

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

3. 紅外線車輛分離器；由紅外線發(fā)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(fā)射和接收來實(shí)現(xiàn)對車輛的同步掃描，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，從而實(shí)現(xiàn)對車輛數(shù)據(jù)的綜合檢測。

4.數(shù)據(jù)采集處理器稱重?cái)?shù)據(jù)采集處理單元示單元校準(zhǔn)單元等。

數(shù)據(jù)采集處理器是整個(gè)系統(tǒng)的控制部分，負(fù)責(zé)處理稱重傳感器、車輛分離器送來的信息，經(jīng)專門的程序分析和處理計(jì)算出其軸重、軸組和速度，并依次計(jì)算出車輛總重。同時(shí)根據(jù)上級計(jì)算機(jī)的要求傳送車輛載荷信息，并控制相應(yīng)的報(bào)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(jìn)行貝塞爾及多階處理分析，有效識別駕駛?cè)藛T諸多作弊行為，從而減少收費(fèi)流失。

5. 線圈檢測器；環(huán)形收尾線圈、線圈檢測器、信號線纜等。

設(shè)置在車道內(nèi)的車輛檢測器為感應(yīng)線圈車輛檢測器，可在紅外光柵車輛分離器發(fā)生故障時(shí)，線圈用于輔助實(shí)現(xiàn)車輛分離和收尾功能。車輛檢測器通過電磁感應(yīng)來進(jìn)行檢測車輛的分離，當(dāng)車輛通過時(shí)，車輛觸發(fā)環(huán)形線圈產(chǎn)生電磁感應(yīng)，經(jīng)過線纜傳到數(shù)據(jù)采集的線圈卡，車輛檢測器具有成本低、安裝簡單方便、施工zui小等特點(diǎn)。

三、雙秤臺工作原理

地磅收費(fèi)稱重系統(tǒng)開啟并進(jìn)入工作狀態(tài)，車輛從計(jì)重收費(fèi)車道前端經(jīng)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(dá)收費(fèi)亭停車。輪胎識別稱重模塊根據(jù)秤臺傳感器受力狀況計(jì)算出每軸的內(nèi)碼變化量，同時(shí)計(jì)算出每軸通過秤臺的速度。輪胎識別稱重模塊根據(jù)輪胎判別器傳感受力狀況計(jì)算出每軸輪胎數(shù)量。輪胎識別稱重模塊把每軸的內(nèi)碼變化量、速度、輪胎壓點(diǎn)數(shù)量通過RS232/RS485串口發(fā)送給稱重處理器.紅外線車輛分離檢測器一個(gè)車輛結(jié)束信號,并把有無車輛的信息隨時(shí)傳遞給稱重處理器。稱重處理器根據(jù)收到的每軸的內(nèi)碼變化量、速度、輪胎壓點(diǎn)數(shù)量及有無車輛的信息，依據(jù)一定的算法，形成一個(gè)整車稱重信息，具體信息包含軸重、連軸信息、軸型、車胎數(shù)、聯(lián)軸重量、軸距、重量，處理器將信息傳送重處理器上顯示出來，同時(shí)將這些信息通過RS232/RS485串口收費(fèi)車道計(jì)算機(jī),雙秤臺稱重系統(tǒng)構(gòu)成圖見圖1.

四、單秤臺與雙秤臺的對比

雙秤臺存在系統(tǒng)容錯(cuò)性強(qiáng)、信息量大、重復(fù)性好、精度高的特點(diǎn)：雙秤臺精度高，稱重爭議少；輪軸判斷故障次數(shù)少；車輛信息丟失故障少；逃費(fèi)漏洞少。

1.單雙秤臺簡要指標(biāo)比較

以下數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)月統(tǒng)計(jì)及企業(yè)長期調(diào)查數(shù)據(jù)得來，單秤臺和雙秤臺計(jì)重對比情況見表

單秤臺其寬度較短，加之車輛通過時(shí)采取搓磅，走S型、沖磅等，因此多軸、丟軸、稱重不準(zhǔn)確或無稱重信息等情況時(shí)有發(fā)生，其穩(wěn)定性能相對較差。單秤臺測試在正常通過時(shí)數(shù)據(jù)相差較大，司機(jī)常常還得要求復(fù)稱，造成車道擁堵，嚴(yán)重影響站口收費(fèi)秩序。

雙秤臺其寬度擴(kuò)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(shè)備；橫向拉力傳感器數(shù)量翻倍。當(dāng)車輛沖磅、跳磅或走型時(shí)，其稱重?cái)?shù)據(jù)反而據(jù)高，只有勻速過磅其稱重?cái)?shù)據(jù)才為正常，而且比單秤臺計(jì)重?cái)?shù)據(jù)度高。

通過表1及長期觀察統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，雙秤臺,在軸重精度、防逃費(fèi)、壽命、維護(hù)費(fèi)用明顯優(yōu)于單秤臺。

2. 單雙秤臺實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

在開通試運(yùn)行期間，我們特地找了兩輛卡車分別在雙秤臺和單秤臺計(jì)重設(shè)備上進(jìn)行了相關(guān)測試數(shù)據(jù)，見表2～3.

兩輛車在單秤臺計(jì)重設(shè)備上勻速過磅與跳磅的噸位數(shù)據(jù)變化極為明顯，其浮動率也都因此而較大；而從雙秤臺計(jì)重設(shè)備上勻速過磅與跳磅對比數(shù)據(jù)可以看出，其噸位數(shù)據(jù)浮動率都很小，其中第二輛車跳磅后的噸位數(shù)據(jù)甚至要比勻速過磅的噸位數(shù)據(jù)還要略高。由此可以看出，雙秤臺計(jì)重設(shè)備在度明顯優(yōu)于單秤臺。

一臺21噸卡車在單雙秤臺上的點(diǎn)剎（拖磅）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比情況見表4.

同一臺卡車在單雙秤臺上的點(diǎn)剎數(shù)據(jù)極為不同，偏差率單秤臺誤差嚴(yán)重，雙秤臺誤差較低。由此可以看出，雙秤臺可以有效防止點(diǎn)剎逃費(fèi)行為的發(fā)生。

雙秤臺以其車輛計(jì)重信息丟失率低、測檢精度高之優(yōu)勢，有效避免了車輛多次復(fù)稱現(xiàn)象，同時(shí)極大地減少了因車道稱重?cái)?shù)據(jù)爭議投訴事件的發(fā)生。雙秤臺安裝的多個(gè)橫向拉力傳感器，有效杜絕了車輛走S型逃費(fèi)現(xiàn)象;自雙秤臺使用以來,多軸、丟軸現(xiàn)象也極少發(fā)生;其穩(wěn)定性恰好彌補(bǔ)了單秤臺的缺陷.

五、應(yīng)用效果

高速公路某收費(fèi)站自雙秤臺計(jì)重設(shè)備安裝使用后，我們分別采集了相關(guān)收費(fèi)站雙秤臺計(jì)重設(shè)備投入使用后一個(gè)月收費(fèi)數(shù)據(jù)與單秤臺使用前一個(gè)月進(jìn)行了對比（暫未考慮到車輛載重、車流結(jié)構(gòu)、行車?yán)锍痰纫蛩兀谋?/span>5中可以看出超載數(shù)量明顯增加效果良好。

六、結(jié)束語

目前全國各地原有高速公路都已經(jīng)更換了計(jì)重設(shè)備。管理處雙秤臺覆蓋率達(dá)到90%以上，其它多個(gè)高速管理處都已經(jīng)更新大部分秤臺為雙秤臺。雙秤臺以其*的*性得到了廣泛的應(yīng)用。

經(jīng)過對雙稱臺原理和實(shí)際使用效果的分析，可以證明雙稱臺有效提高了超重監(jiān)測的精度。另外，隨著計(jì)重系統(tǒng)的不斷發(fā)展，高精度、低成本的動態(tài)稱重系統(tǒng)將會成為主要研究方向。