關(guān)于高速公路多車不間斷整車式計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)的分析

文/貴州中南交通科技有限公司 吳易霖

傳統(tǒng)整車式計(jì)重系統(tǒng)實(shí)行一車一秤計(jì)重方式，在通行信號(hào)燈損壞或司機(jī)不服從指揮情況下，需要管理人員指揮車輛，按照一定順序引導(dǎo)車輛進(jìn)入安裝有稱重設(shè)備的收費(fèi)車道。而高速公路多車不間斷整車式計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)則完全由系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)化，達(dá)到了與軸稱重計(jì)重設(shè)備相同的通行效果，不需要人工干預(yù)，節(jié)省了大量人工投入，使通過(guò)效率大幅度提升，管理成本大幅度降低。

系統(tǒng)組成

計(jì)重系統(tǒng)屬于相對(duì)完善而且能夠單獨(dú)運(yùn)行的子系統(tǒng)，相對(duì)車道控制器來(lái)說(shuō)，多車不間斷整車式收費(fèi)系統(tǒng)屬于一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備。該系統(tǒng)由計(jì)重平臺(tái)、車輛分離器、線圈檢測(cè)器、數(shù)據(jù)采集器以及輪軸識(shí)別器構(gòu)成。

整車式計(jì)重平臺(tái)：由鋼結(jié)構(gòu)稱重平臺(tái)、傳感器、信號(hào)傳輸線等部分構(gòu)成；

車輛分離器：通過(guò)紅外線發(fā)射光幕、獲取光柵裝置以及信號(hào)傳輸線纜等構(gòu)成；

線圈檢測(cè)器：由埋于車道內(nèi)下方的圓形線圈及其檢測(cè)器、信號(hào)線纜等組成；

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖

數(shù)據(jù)采集器：由計(jì)重?cái)?shù)據(jù)處理及收集、接口及控制、電源組成；

輪軸識(shí)別器：由輪胎識(shí)別傳感器及其殼體、數(shù)字接線盒構(gòu)成。

系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)針對(duì)不斷變化的車輛完成精準(zhǔn)稱重，同時(shí)也滿足一秤多車；能夠處理異常的過(guò)車情況，如駕駛員對(duì)計(jì)重?cái)?shù)據(jù)不滿意而重復(fù)倒車上下秤、過(guò)車時(shí)輪胎壓秤邊緣、制動(dòng)及墊稱等情況；秤臺(tái)自身集成軸數(shù)識(shí)別功能，可準(zhǔn)確算出車輛的軸數(shù)；支持對(duì)超長(zhǎng)車輛重量的計(jì)算；針對(duì)那些靜態(tài)和低速通過(guò)車輛實(shí)施稱量，如果車輛有序駛?cè)胧召M(fèi)的專用行車道，同時(shí)輪胎處于稱重平臺(tái)時(shí)，計(jì)重設(shè)備同樣可以自如操作；能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)各種特殊車輛的劃分，確保計(jì)重產(chǎn)生的數(shù)據(jù)同車輛本身數(shù)據(jù)保持一致。

多車不間斷整車式收費(fèi)系統(tǒng)可以收集和產(chǎn)生相對(duì)全面的計(jì)重信息，而且與車輛本身信息保持一致，這些信息主要有軸型、軸重、整體重量等，并登記車輛通過(guò)時(shí)的具體時(shí)間；采用高性能嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)，無(wú)磁盤(pán)操作系統(tǒng)，在自檢異常、通訊失敗或程序錯(cuò)亂時(shí)，處理計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)復(fù)位，并且復(fù)位時(shí)間較快；具有數(shù)字式顯示屏，能夠呈現(xiàn)出每種軸的類型、重量、車輛整體重量和車輛行駛速度；可以測(cè)出汽車駛過(guò)稱重區(qū)域時(shí)的車速，而且還可以測(cè)出車輛是處于前行還是倒退狀態(tài)；能利用數(shù)據(jù)接口迅速地把計(jì)重所獲得的各種信息傳遞到車道工控機(jī)，然后再進(jìn)行系統(tǒng)緩存，確保計(jì)重?cái)?shù)據(jù)與當(dāng)前車輛相互對(duì)應(yīng)；設(shè)備在日常開(kāi)機(jī)時(shí)自動(dòng)自檢、無(wú)車或空閑時(shí)又進(jìn)行自檢、校正和溫補(bǔ)等。

部件發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提示故障信息，提醒用戶及時(shí)處理，并能將故障及自檢信息發(fā)送至車道工控機(jī)；具有進(jìn)入校準(zhǔn)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)。在校準(zhǔn)狀態(tài)下，通過(guò)調(diào)試鍵盤(pán)可以很方便地對(duì)計(jì)重設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)；計(jì)重系統(tǒng)中只要涉及到活動(dòng)金屬這些零件都需要進(jìn)行防銹處理；稱重平臺(tái)表層必須做好防滑處理，從而預(yù)防車輛打滑或者由于表層有結(jié)冰而導(dǎo)致失控現(xiàn)象。

圖2 系統(tǒng)布局

結(jié)構(gòu)介紹

多車不間斷整車式收費(fèi)系統(tǒng)的臺(tái)體結(jié)構(gòu)由四節(jié)秤臺(tái)組成，共12個(gè)稱重傳感器和6個(gè)觸發(fā)器傳感器，其中第一節(jié)為5.1米獨(dú)立秤臺(tái)，其余三節(jié)則采用搭接的方式連接。在整個(gè)汽車衡下秤端嵌入一個(gè)觸發(fā)器結(jié)構(gòu)，用于判斷車輛離開(kāi)汽車衡的軸數(shù)，從而判斷車輛的完全下秤。

系統(tǒng)計(jì)重原理

所有需要繳費(fèi)的車輛在駛向收費(fèi)道的時(shí)候，先要從紅外線車輛分離器駛過(guò)，與此同時(shí)，光幕感應(yīng)因觸動(dòng)開(kāi)始做相應(yīng)緩存，保存上秤車輛有關(guān)信息，系統(tǒng)接收信號(hào)感應(yīng)并識(shí)別車輛駛向，計(jì)重系統(tǒng)便能夠判別有無(wú)車輛上秤。

車輛向秤體行駛時(shí)，進(jìn)入到第一截臺(tái)面，先要駛過(guò)其傳感器，這樣可顯現(xiàn)出已上秤的信息，這時(shí)整車式不間斷稱重平臺(tái)感應(yīng)器因?yàn)樵馐芪镏氐挠绊懀斐筛袘?yīng)器內(nèi)電阻發(fā)生變化，形成對(duì)應(yīng)計(jì)重信號(hào)，而此時(shí)數(shù)字接線盒會(huì)統(tǒng)計(jì)計(jì)重信號(hào)，同時(shí)將其傳送至對(duì)應(yīng)的采集器內(nèi)，且利用采集器中數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字形式信號(hào)，最后由相應(yīng)軟件形成重量信息，獲得車輛處于稱臺(tái)時(shí)的重量。從第四截秤臺(tái)上的感應(yīng)器駛過(guò)后，便得到已下秤的有關(guān)信息；根據(jù)車輛一般駛向，當(dāng)車子進(jìn)入稱臺(tái)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)直接收集前后感應(yīng)器以及計(jì)重的所有信號(hào)，同時(shí)利用輪軸識(shí)別器進(jìn)行傳送到系統(tǒng)之后算出軸的型號(hào)、重量、車子整體重量和速度及通過(guò)時(shí)間等。

車輛遠(yuǎn)離光柵時(shí)，計(jì)重軟件會(huì)依照第一個(gè)傳感器識(shí)別它的軸向，從而精準(zhǔn)判斷車輛行駛方式。如果車輛處于向前行駛狀態(tài)，系統(tǒng)則會(huì)自行根據(jù)它的操作來(lái)確定的計(jì)算重量方式，進(jìn)一步算出車輛整體重量，系統(tǒng)計(jì)重把軸重量、汽車速度和汽車型號(hào)、整體重量這些有關(guān)資料傳輸?shù)杰嚨拦た貦C(jī)上。由工控機(jī)內(nèi)的計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)算出，然后收費(fèi)員根據(jù)這一結(jié)果進(jìn)行具體收費(fèi)。如果過(guò)車方式存在差異，計(jì)重軟件則會(huì)按照對(duì)應(yīng)形式向工控機(jī)傳輸對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)相關(guān)指示。

圖3 工作流程

結(jié)論

綜上所述，多車不間斷整車式稱重系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)收費(fèi)系統(tǒng)而言，具有諸多優(yōu)勢(shì)，并且延續(xù)了傳統(tǒng)系統(tǒng)稱量的精準(zhǔn)性。傳統(tǒng)計(jì)重系統(tǒng)只能對(duì)靜止不動(dòng)的車輛進(jìn)行稱重，而且只能一車一秤，否則將會(huì)造成稱重不準(zhǔn)確的結(jié)果。通過(guò)對(duì)諸多收費(fèi)站運(yùn)用情況進(jìn)行總結(jié)發(fā)現(xiàn)，每一輛車通過(guò)所需時(shí)間大概在1分鐘左右，無(wú)法確保通行效率。而多車不間斷整車式計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)能夠完成連續(xù)過(guò)車以及超長(zhǎng)車輛的稱重，車輛無(wú)需等待。在收費(fèi)廣場(chǎng)和車道中，指揮管理人員在引導(dǎo)輛通行時(shí)，存在極大的安全隱患，使用動(dòng)態(tài)整車計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)，不存在人工引導(dǎo)，極大地提高了人員的安全性。