收费站入口不停车治超计重检测系统的应用

能好、抗冲击力强、使用寿命长等特点，所以， 等分布组合，其目的都是为了提高车辆的精确
弯板式计重系统在高速公路上应用最多，历史使 度和防止车辆作弊。
用时间较长，而且技术也十分成熟。传统的弯板 2.4 整车式
式计重布设都是两块板，但有些生产厂家为了配
整车式计重系统是近几年推广出来的新产
合客户需求和提高车辆计重的准确度，逐渐发展 品、新设备。无可争议，整车式就是整辆车完全
适应各种路况，石英晶体 传感器对横切力不敏感， 坡度及弯度对测量结果影 响小，无需改造道路或收 费广场即可直接安装。
安装简单，施工简便、快 捷，道路结构无损，全密 封结构，免维护，长期稳 定性好。
秤体一般采用 U 型梁秤体结 构，抗冲击能力强，准确度 高，效果好。
称重精确，无称重争议，无 纠纷，经济效益好，反逃费 作用明显，总体通行效率 高。寒冷地区使用：需考虑 辅助加热。
计重传感器时，基于石英的压电效应，石英晶体
2.1 弯板式
产生与动态压力对应的电荷，产生电荷信号，
弯板式计重系统它的传感器是整体式、无机 经电荷放大器将电荷信号转换为电压信号，再
械式取力结构，车辆通过时完全从传感器上通 经过 A/D 转换器将电压信号转为数字信号。石
过，车轮直接作用于传感器之上，其具有稳定性 英条安装组合分别有 4 条、6 条甚至更多石英条
CHEN Wen-long
（Guangdong Longhao Highway Bridge Engineering Co., Ltd., Guangzhou 510623, China）
Abstract: This paper briefly introduces the composition, function, work flow, Technical characteristics and economic comparison of weight measurement system. Based on the practical circumstances, two application examples of technical schemes are put forward for reference. Key words: composition of the system; work flow; technical characteristics; application
1.1 系统的构成及功能 高速公路收费站入口不停车治超计重检测系
统构成包括：计重检测系统、车牌识别系统、计 算机管理系统、车道监控系统、语音对讲及报警 系统等六大系统，见图 1。
图 1 入口不停车治超计重检测系统构成
计重检测系统：对过往车辆进行计重检测， 将检测出来的结果发送到 LED 称重显示屏，提醒 司机该车辆是否超载。车牌识别系统：抓拍每辆
图 2 不停车治超计重检测系统流程
2 计重检测系统技术特点
高速公路收费系统常见的计重设备类型有 弯板式、称台式、石英式和整车式 4 种类型 （见图 3）。它们的传感器工作原理大部分都是 基于电阻应变 （石英式除外，它是属于压电效 应），弹性体在外力作用下产生弹性变形，使粘 贴在他表面的电阻应变片也随同产生变形，电
号，从而完成了将外力变换为电信号的过程。 装 4 只传感器，一共 8 只传感器。一个称台出现
换句话说，计重检测系统中的传感器工作原理 故障时，系统自动启用单称台计量算法，不影
是：当车辆压过铺设在车道路面中的传感器， 响车道整车运行。双称台是箱梁式秤台结构，
传感器受力变形后其桥路输出电压信号，该信 计重准确度较好，可有效识别跳秤、冲秤、
引言
1 计重检测系统概述
随着时代经济的发展趋势，全国的高速公路 建设里程每年都在不断的发生着巨大变化，截止 到 2 014 年底，全国高速公路通车里程已经突破 10 万 km，其里程位居全球第二。但面临着运输 车辆的超载问题随之而来，因为货车超载将会造 成路基路面、桥梁的破坏，容易诱发交通事故， 对周围的环境造成不良影响，而且还降低了道路 的通行率，有关专家曾将车辆超载比喻成“马路 杀手”、“道路的克星”。从目前情况来看，最有 效的治超手段就是运用经济手段和行政手段。运 用经济手段是在收费站各出入口安装固定计重检 测设备实行计重限行，行政手段是路政执法部门 针对违法的运输人员和货运企业实行严厉处罚并 且进行批评与教育。
收稿日期：2015-07-07 作者简介：陈文龙(1983-)，男，工程师 研究方向：高速公路机电工程及公路工程管理
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广东交通职业技术学院学报
第 14 卷
车的车牌号，发送到车道控制计算机进行识别、 记录及存储，对车辆进行有效的管理。计算机管 理系统：主要控制车道外设和自动接收计重仪表 发送过来的检测数据以及抓拍到的车牌图片，然 后自动将车辆信息进行完好的保存和管理。车道 监控系统：主要负责车道里的车辆图像抓拍、收 费亭内监视情况和计重检测数据的发布、显示等 功能。语音对讲及报警系统：遇到该车辆超载或 突发事件可启动声光报警器，通知路政执法部门 和上一级汇报现场情况，及时对现场突发事情作 有效处理。 1.2 计重检测系统工作流程
到三快板组合等计算法。
驶上秤台，计重精确度高，计量误差小，可连续
2.2 称台式
过车，有效杜绝压秤边、跳秤、冲秤、走“S”
称台式计重系统有单称台和双称台，单称 形等特殊车辆。
台遂渐淡出市场，双称台是计重收费系统中应
4 种计重检测设备技术特点如表 1 所示。
表 1 4 种计重检测设备技术特点
技术特点 使用寿命
第14卷 第4期 2 0 1 5 年 12 月
广东交通职业技术学院学报
JOURNAL OF GUANG DONG COMMUNICATION POLYTECHNIC
文章编号：1671-8496-(2015)04-0007-05
Vol.14 No.4
December 2015
收费站入口不停车治超计重检测系统的应用
号通过线缆送至数据采集处理器，数据采集处 “S”形等作弊行为。
理器采集到的模拟信号经过 A/D 转换器将模拟 2.3 石英式
信号转换成数字信号，再经过嵌入式计算机和
石英式计重系统是以石英传感器和电荷放大
专用的计重软件对数字化的波形信号进行计算 器为核心器，它的工作原理是：当车轮压过石英
与分析，最后得出车辆的总重量值。
屏、硬盘录像机、网络交换机等 （见图 5）。
方案二：具备收费广场的收费站，在离收费
方案传输：A、数据传输：治超亭可单独建
岛头80～150 m之间安装治超计重检测设备并单独 立局域网或和收费站交换机联网实现数据共享，
设置一个治超亭配备专业的治超人员。该方案一 以太网交换机之间采用五类非屏蔽双绞线连接；
图 4 不具备收费广场的车道设备布局图（方案一）
方案传输：A、数据传输：车道管理计算机 备有利于管理，但前期投入和后期设备养护花费
可以通过五类非屏蔽双绞线接入放置在车道的广 比较大。
场以太网交换机，再通过单模光纤与站级以太网
主要设备组成：车道摄像机、计重设备包括
交换机相接，收费站设置普通服务器和若干功能 （车辆分离器、称台、轮轴识别器、感应线圈、数
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广东交通职业技术学院学报
第 14 卷
于 20 m，理论上只要安装计重检测设备与收费岛 岛头的距离大于 20 m 就可以，但在实际中考虑 到货车超载要进行车辆调头与劝返和有些收费站 根本不具备收费广场的条件下，因此，本文中提 出两个技术方案应用实例供大家参考。 3.1 技术方案分析
方案一：不具备收费广场的收费站利用现 有收费车道和收费亭设备合并安装使用并利用 收费人员培训成为临时治超员。该方案一般应 用在收费管理小站，收费车道和收费亭合并安
弯板式
寿命长
耐久，适用于高频次使 用，重新铺设路面时可 重复使用。
使用性能
称重测量速度范围宽， 抗冲击能力强，稳定性 好，维修方便。
Байду номын сангаас
优点 缺点
称重准确，设备稳定， 重复性好，易安装，免 维护，抗冲击，通行效 率高。
一般弯板传感器的控制 器质量较差，且多为国 外生产，其维修和服务 难度较高，与路面的结 合时有缝隙，接合部易 损坏。
装有利于节约场地，降低成本，提高工作效 率；缺点就是如果在通行中的货车超载要进行 调头将会给后面来的车辆造成堵塞，降低了车 辆的通行效率。
主要设备组成：车牌识别仪、计重设备包括 （车辆分离器、称台、轮轴识别器、感应线圈、数 据采集处理器、称重仪表等）、车道控制机、票据 打印机、IC 卡读写器、亭内摄像机、对讲机、自 动栏杆机、声光报警器、车道通行灯、天棚信号 灯、计重显示屏、车道网络交换机等 （见图 4）。
（a）、弯板式
（b）、称台式
（c）、石英式
（d）、整车式 图 3 4 种计重检测设备类型
第4期
陈文龙：收费站入口不停车治超计重检测系统的应用
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阻应变片变形后，它的阻值将发生变化，再经 用比较多、技术研究和改进最成熟的产品之
相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信 一。双称台是两个称台相互独立，每个称台安
工作站接入站以太网交换机；B、视频传输：摄 据采集处理器、称重仪表等）、车道控制机、票据
像机均采用网络高清摄像机，收费车道内的车 打印机、亭内摄像机、对讲机、自动栏杆机、声
道、收费亭图像接入收费广场视频以太网交换 光报警器(可选)、车道通行灯 （可选）、计重显示
机，通过单模光纤接入站视频以太网交换机。
陈文龙
（广东龙浩公路桥梁工程有限公司，广东广州 510623）
摘 要：文章简单地介绍了计重检测系统的构成、功能、工作流程、技术特点及经济对比，结合现场实际情
况，提出两个技术方案应用实例供大家参考。
关键词：系统构成；工作流程；技术特点；方案应用
中图分类号： U495
文献标识码：A
Application of Non-stopping Overload Weight Detection System at the Toll Gate Entrance
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图 5 具备收费广场的车道设备布局图（方案二）
传到数字硬盘录像机进行储存和回放。
3.2 经济对比（表 2）
表 2 单个入口车道计重检测设备经济对比
项目
单位
不同类型计重设备的价格/万元
弯板式
称台式
开挖量较大，安装及调试过 程较复杂，需要定期维护。
本身精确度不高、容易作 弊，石英晶体传感器寿命 取决于路面的寿命。
前期投入费用大，土建施工 开挖量大，建设周期长，需 要定期维护，清除垃圾及排 水。
3 计重检测系统技术应用
参照 中华 人民共 和国行 业标准 JTC D80 － 2006 《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规 范》 和相关文件规定：大型货车六个轴的长度小
车辆根据车道指示标志驶入检测车道，经过 车辆分离器时，车牌识别仪启动车牌识别进行图 像抓拍，轮轴识别器进行轴数识别，待车辆完全 通过计重检测区域和车辆分离器后，车辆分离器 会将收尾信息发送到数据采集处理器，然后经过 嵌入式工业计算机和计重专用软件对车辆轴数、 轴重、速度、超限率等参数进行检测和计算，检 测出来的结果最后发送到计算机管理系统，同时 车道管理计算机将结果发送到 LED 称重显示屏 上，提醒司机该车辆是否超载，如果车辆超载， 值班收费员触动声光报警器，通知治超执法人员 或收费班长引导车辆驶离车道；如果车辆不超 载，LED 称重显示屏显示该车辆正常通行，司机 可以继续往前开，然后通过入口正常发卡流程直 接进入高速公路上行驶 （见图 2）。
称台式
石英式
整车式
寿命一般
寿命同道路寿命
寿命一般
主要失效模式是基础损坏、 传感器稳定，耐候性优， 主要失效模式是基础损坏、
秤体锈蚀和限位失效。
适应于高频次使用。
秤体锈蚀和限位失效。
由于采用机械运动结构，抗 冲击能力较差，时间长了变 形，将影响称重精度，需重 新维修和标定。
称重准确度较好；需定期维 护；可识别异常行车行为， 并处理。寒冷地区使用：需 考虑辅助加热。
般应用在收费管理大站，收费站的收费车道前端 B、视频传输：车道摄像机和治超亭摄像机均采
治超亭和收费站入口收费亭可分别独立安装计重 用高清网络摄像机，视频录像和视频图像传输可
设备和入口收费亭设备，两个收费亭分开安装设 通过五类非屏蔽双绞线连接以太网交换机，然后
第4期
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