高速公路计重收费系统及常见故障分析

高速公路计重收费系统及常见故障分析

引言

随着城乡经济的飞速发展，在公路上行驶的超限运输车辆逐年增多，增加了交通事故隐患，并使公路、桥梁过早损坏。为维护公路和桥梁，保障安全畅通，必须对超限车辆进行管理，计重收费即是一种行之有效的解决方案。

1 系统的工作原理及组成单元

1．1 工作原理

高速公路车辆计重收费系统是通过采集称重传感器、轮胎识别器、红外光幕车辆分离器、感应线圈等信号，传输给计算机后判断车型，形成完整的车辆信息：轴重、总重、轴型、轮胎数、车速、加速度等，传送给收费机进行相应的业务处理。原理图如图1所示。

1．2 组成单元

1)动态称重秤台单元。秤台结构设计、材料选取在整个系统中占有非常重要的地位，它影响着称重精度及秤台的可靠性、稳定性。秤台台面由钢板焊接成蜂窝状结构，使秤台不但具有足够的强度，保证长时间承力不变形，而且具有足够的刚度以保证秤台接近于刚性体，在施加重力时，不至于受力变形引起重量输出滞后。

秤台做防锈处理并涂多层防锈漆。传感器安装在秤体台面与秤台底座之间，受压时微小的应力变化引起输出电压的变化，精度为0．02％，防护等级为IP68，平均寿命3年，软件应能指示每个传感器是否正常。

秤台底座的作用是支撑秤台。其尺寸大小要考虑混凝土的承压能力及底座的变形。整体秤台接地电阻不大于1Q，保证传感器免遭雷击。

有些厂家为提高称量精度及系统的可靠性，采用了多秤台结构，通过增加轮轴在台面的运行时问，获得较多的有效数据，能够得到更可靠的车辆信息及高于单台面两倍以上的称量精度。

2)轮胎识别器。大多厂家采用称重传感器，也有厂家采用行程开关，无论哪种方式都应保证轮胎识别器尽量不受横向力的影响，特别是车辆刹车或提速时的水平冲击。由于有泥水的存在，封装后的传感器应具备IP68防护等级，且防备泥沙卡住传感器。本单元应能判断故障，指示每个传感器是否正常。

3)红外分离单元。本单元通过红外光被遮挡，判断车辆通过与否。工作方式为：光幕在大于设定光束数被遮挡时输出ON信号，全部光束无遮挡时输出OFF信号。光幕应保持清洁。本单元设有故障报警功能向收费机发出故障信息。

4)线圈感应单元。线圈和控制器构成一个振荡器，当车辆驶近时，振荡器频率信号发生变化，线圈控制器检测到频率变化，经过处理后发出一个车辆存在的信号。当车辆离开时，

频率恢复正常，控制器发出一个车辆离开的信号。本单元设有故障报警功能，提示埋置线圈或控制器是否正常。

5)数据采集单元。本单元完成重量、线圈感应、轮胎识别、红外分离信息的采集等，预处理后，将车辆信息传送给中央控制单元。

6)中央控制器。该部分是整个装置的核心部分，一般采用工业控制计算机，要求具有高可靠性。对数据采集单元上传的重量数据、线圈感应、轮胎识别、红外分离信息进行处理，得到车辆的轴重、总重、车型、轴型、超限、速度、加速度等信息并传送到车道收费机。

2 常见故障分析

2．1 车辆信息丢失

车辆通过称重区域，没有信息反应在车道收费机上，此时需要插入车辆信息。故障原因：1)通信故障，可能是通信线松动；2)中控器受强烈干扰后不工作且不能自恢复；3)秤台采集信息故障；4)车辆判断系统不能正常提供车辆信息；5)车辆通过秤台时速度过快、采集信息太少，软件误判为干扰信号。增加台面有效长度可减少车辆信息丢失故障。

2．2 轮轴识别错误

车辆通过称重区域，轮轴判断错误，丢失车轴或增加车轴，此时需要修改车辆信息。故障原因是由于判断轮轴所用传感器没能得到正确信息，如秤台限位过松或过紧等。增加秤台数可通过两次以上的判断，减少轮轴识别故障。

2．3 车辆分离故障

车辆通过称重区域，车辆分离出现错误，将两辆车合并为一辆，或将一辆车分成两辆，此时需要拆分或合并车辆信息。故障产生的原因是光幕被遮挡、污染或线圈有故障。2．4 称量精度偏差

车辆通过称重区域，车辆重量有差异，原因可能是：1)车辆通过秤台时刹车或提速；

2)车辆通过秤台时速度过快，采集数据不准；3)秤台有故障；4)传感器有故障。多秤台结构增加了采集的有效数据量，有利于进行精确的数学分析，能够较大幅度地提高

称量精度。

3 结束语

高速公路计重收费在国内方兴未艾，从科研课题走向实施，从江苏一省试验到各省仿效，从各省自行试行到交通部在全国指导推广，计重收费走过了认识、实践、认同这样一个过程。今后一个时期，无论在改进设备结构、提高性能指标还是在总结使用经验上，设备制造方、设备应用方都还需要做大量工作。