浅析双秤台轴计重系统

王晓荣，娄艳艳，邓 炜

(湖北省交通运输厅通信信息中心，湖北 武汉 430030)

浅析双秤台轴计重系统

王晓荣，娄艳艳，邓 炜

(湖北省交通运输厅通信信息中心，湖北 武汉 430030)

文章依托当前公路运输计重收费工作实际，介绍了双秤台轴计重系统的构成、特点及工作原理，并对比单秤台轴计重系统分析了其优点，同时结合汉十高速公路某收费站双秤台计重设备使用实例，评述了双秤台计重设备的使用效果。

双秤台；单秤台；称重系统；数据采集器；线圈

0 引言

近年来高速公路建设掀起一个个高潮，公路运输对积极拉动国民经济的增长起到了重要的作用。但是车辆超载现象日趋严重，公路损坏严重。计重收费以实测的车货总重为基础，比较准确合理地反映了车辆在收费公路上对道路的经济补偿，真正体现了公平合理的收费原则[1]，并对公路保护起到了积极的作用。

自2004年湖北计重收费政策实施以来，超载车辆得到了有效控制。但是，部分车辆通过称重设备时，采用变速、冲磅、跳磅、走S型、压秤边、跳称等违规方法，不仅对称重设备造成冲击，产生误差，还减少设备使用寿命[2]，同时造成通行费流失，因此秤台的选择与改造尤为重要。

目前市面上针对计重收费效果较好的有三种秤台：(1)整车称重技术方案，由于该方案成本高， 目前使用较少；(2)单秤台轴计重方案，该方案是老方案，以前推广较多；(3)双秤台轴计重方案[3]。本文介绍双秤台计重收费系统。

1 双秤台系统构成、特点及各部分工作方法

称重系统是一个完整的、可以独立工作的子系统，相对于车道控制机来说，该系统可以视为独立外设，称重系统主要包括五个部分：

1.1 双秤台秤体：主辅式轴组秤台、称重传感器、信号电缆和安装部件等

秤台共有多个称重传感器，这些传感器共同承担秤台上行驶车辆的重量。传感器受力后，传感器弹性发送形变，导致传感器电阻发生变化，从而在传感器桥路拱桥电压一致的情况下，使传感器输出端电压发生变化[4]。

1.2 轮胎判别器：轮轴判别传感器、轮轴识别秤台和相关线缆等

轮胎判别器由多个高灵敏度传感器排列组成，压力感应式传感器作为信号采集单元，通过被轮胎压力触发传感器的数量来检测轮胎总宽度，再根据轮胎总宽度判断单双胎。

1.3 红外线车辆分离器；由红外线发射器、接收器和信号控制器三部分组成

红外线车辆分离器是通过线性排列的红外光发射和接收来实现对车辆的同步扫描，并将光信号转换为电信号，从而实现对车辆数据的综合检测。

1.4 数据采集处理器；称重数据采集处理单元、显示单元、校准单元等

数据采集处理器是整个系统的控制部分，负责处理称重传感器、车辆分离器送来的信息，经专门的程序分析和处理计算出其轴重、轴组和速度，并依次计算出车辆总重。同时根据上级计算机的要求传送车辆载荷信息，并控制相应的报警装置。其中，处理器中集成的软件防作弊功能可通过对传感器波形进行贝塞尔及多阶处理分析，有效识别驾驶人员诸多作弊行为，从而减少收费流失。

1.5 线圈检测器；环形收尾线圈、线圈检测器、信号线缆等

设置在车道内的车辆检测器为感应线圈车辆检测器，可在红外光栅车辆分离器发生故障时，线圈用于辅助实现车辆分离和收尾功能。车辆检测器通过电磁感应来进行检测车辆的分离，当车辆通过时，车辆触发环形线圈产生电磁感应，经过线缆传到数据采集的线圈卡。车辆检测器具有成本低、安装简单方便、施工最小等特点。

2 双秤台工作原理

收费称重系统开启并进入工作状态，车辆从计重收费车道前端经过减速带减速后，以低速依次通过称重台、轮胎判别器、红外线车辆分离器，到达收费亭停车。轮胎识别称重模块根据秤台传感器受力状况计算出每轴的内码变化量，同时计算出每轴通过秤台的速度。轮胎识别称重模块根据轮胎判别器传感受力状况计算出每轴轮胎数量。轮胎识别称重模块把每轴的内码变化量、速度、轮胎压点数量通过RS232/RS485串口发送给称重处理器。红外线车辆分离检测器一个车辆结束信号，并把有无车辆的信息随时传递给称重处理器。称重处理器根据收到的每轴的内码变化量、速度、轮胎压点数量及有无车辆的信息，依据一定的算法，形成一个整车称重信息，具体信息包含轴重、连轴信息、轴型、车胎数、联轴重量、轴距、重量，处理器将信息传输到称重处理器上显示出来，同时将这些信息通过RS232/RS485串口收费车道计算机。双秤台称重系统构成图见图1。

图1 双秤台称重系统构成图

3 单秤台与双秤台的对比

双秤台存在系统容错性强、信息量大、重复性好，精度高的特点：(1)双秤台精度高，称重争议少；(2)轮轴判断故障次数少；(3)车辆信息丢失故障少；(4)逃费漏洞少。

3.1 单双秤台简要指标比较

以下数据根据数月统计及企业长期调查数据得来，单秤台和双秤台计重对比情况见表1。

表1 单秤台和双秤台计重情况对比表

单秤台其宽度较短，加之车辆通过时采取搓磅，走S型、冲磅等，因此多轴、丢轴、称重不准确或无称重信息等情况时有发生，其稳定性能相对较差。单秤台测试在正常通过时数据相差较大，司机常常还得要求复称，造成车道拥堵，严重影响站口收费秩序。

双秤台其宽度扩大将近两倍，加之双秤台增加了车轴识别辅助功能、车辆分离线圈设备；横向拉力传感器数量翻倍。当车辆冲磅、跳磅或走S型时，其称重数据反而据高，只有匀速过磅其称重数据才为正常，而且比单秤台计重数据精准度高。

通过表1及长期观察统计数据可以看出，双秤台在轴重精度，防逃费、寿命、维护费用明显优于单秤台。

3.2 单双秤台实验数据对比

在开通试运行期间，我们特地找了两辆卡车分别在双秤台和单秤台计重设备上进行了相关测试，数据见表2～3。

表2 卡车1单双秤台称重数值对比表

表3 卡车2单双秤台称重数值对比表

两辆车在单秤台计重设备上匀速过磅与跳磅的吨位数据变化极为明显，其浮动率也都因此而较大；而从双秤台计重设备上匀速过磅与跳磅对比数据可以看出，其吨位数据浮动率都很小，其中第二辆车跳磅后的吨位数据甚至要比匀速过磅的吨位数据还要略高。由此可以看出，双秤台计重设备在精确度明显优于单秤台。

一台21吨卡车在单双秤台上的点刹(拖磅)实验数据对比情况见表4。

表4 21吨卡车在单双秤台点刹实验数据表

同一台卡车在单双秤台上的点刹数据极为不同，偏差率单秤台误差严重，双秤台误差较低。由此可以看出，双秤台可以有效防止点刹逃费行为的发生。

双秤台以其车辆计重信息丢失率低、测检精度高之优势，有效避免了车辆多次复称现象，同时极大地减少了因车道称重数据争议投诉事件的发生。双秤台安装的多个横向拉力传感器，有效杜绝了车辆走S型逃费现象；自双秤台使用以来，多轴、丢轴现象也极少发生；其稳定性恰好弥补了单秤台的缺陷。

3 应用效果

汉十高速公路某收费站自双秤台计重设备安装使用后，我们分别采集了相关收费站双秤台计重设备投入使用后一个月收费数据与单秤台使用前一个月进行了对比(暂未考虑到车辆载重、车流结构、行车里程等因素)。从表5中可以看出超载数量明显增加，效果良好。

表5 单双秤台使用对比表

4 结语

目前，全国各地原有高速公路都已经更换了计重设备。湖北汉十管理处双秤台覆盖率达到90%以上，湖北其它鄂西、京珠、随岳等多个高速管理处都已经更新大部分秤台为双秤台。双秤台以其独特的优越性得到了广泛的应用。

经过对双称台原理和实际使用效果的分析，可以证明双称台有效提高了超重监测的精度。另外，随着计重系统的不断发展，高精度、低成本的动态称重系统将会成为主要研究方向。

[1]党新义.甘肃省高等级公路计重收费系统设计[D]. 西安：长安大学，2010.

[2]何仲祥.计重收费系统精度影响因素及容错分析[C].中国公路学会计算机应用分会2008年学术年会论文集，2008.

[3]彭 文.高速公路双秤台计重设备应用分析[J].中国交通信息化，2013.12：84.

[4]周春波，李 强.倾斜路面情况下计重收费系统解决方案[C].第13届中国高速公路信息化研讨会论文集，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

王晓荣，主要研究方向：高速公路机电工程；

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.06.019

1673-4874(2015)06-0077-03

2015-05-06

娄艳艳，主要研究方向：高速公路机电工程；

邓 炜，硕士，主要研究方向：高速公路机电工程。