隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國高速公路發(fā)展迅猛，稱重設(shè)備是重要的工程設(shè)備，稱重設(shè)備的應(yīng)用有一些需要注意的問題，本文對此進行分析與探討。

　　《廣東公路交通》(雙月刊)創(chuàng)刊于1975年，由廣東省交通科學(xué)研究所主辦。本刊主要面向廣東公路交通系統(tǒng)，并與全國公路交通系統(tǒng)科研、水利、林業(yè)、市政等行業(yè)的相關(guān)單位對口交流。堅定不移地貫徹“科學(xué)技術(shù)必須面向經(jīng)濟建設(shè)”的方針，緊密結(jié)合廣東公路交通環(huán)境建設(shè)，及時報導(dǎo)科技成果，交流技術(shù)經(jīng)驗，反映水平動向，傳播新技術(shù)、新工藝、新材料，為推動廣東公路交通科技發(fā)展發(fā)揮積極的作用。

　　截止2010年底通車?yán)锍踢_到7.4萬公里，居世界第二。從2003年部分省市試行對載貨汽車實施計重收費的新的收費方式至今，計重收費工作整體開展順利，得到了社會各界的普遍認(rèn)可，不僅遏制了超載超限現(xiàn)象，保證了高速公路的正常運行，還大大支持了高速公路的建設(shè)和發(fā)展，促進了公路運輸業(yè)的健康發(fā)展。

　　一、公路稱重設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

　　隨著應(yīng)用的逐步深入，設(shè)備安裝現(xiàn)場場地、工程造價、氣候環(huán)境等條件和要求，以及設(shè)備的固有屬性等技術(shù)短板，尤其是設(shè)備使用者——個別司乘人員不遵守設(shè)備使用要求，采用壓秤邊、蹲秤、跳秤、“S”形、高速沖秤等特殊行車，甚至是墊鋼板、千斤頂、遙控光幕、私改車輛增加懸浮軸等違法舞弊行為，以達到減輕軸載的目的，致使車輛稱量結(jié)果與實際不符，造成通行費漏收，而相關(guān)政策法規(guī)又對類似特殊行車無明確的界定標(biāo)準(zhǔn)，對舞弊行為缺乏管理監(jiān)督機制，無法約束此類行為，造成了許多糾紛和社會不穩(wěn)定因素。設(shè)備供應(yīng)商和業(yè)主也無奈的在各種設(shè)備類型之間進行切換，實際情況總是在解決了一方面的問題，又帶來新的問題，設(shè)備類型的頻繁切換也在投資、改建方面造成了大量的人力、物力浪費，因而，切實依據(jù)特定的地域環(huán)境和實際的應(yīng)用需求，合理地選擇公路稱重設(shè)備顯得尤為重要，同時，探索創(chuàng)建一套流程簡單、高效快捷且無爭議的計重收費管理模式成為運輸經(jīng)營者、設(shè)備供應(yīng)商、研究機構(gòu)和公路收費管理部門共同面對的課題。

　　針對計重收費現(xiàn)狀，需要尋求更加合理、完善的新型計重收費設(shè)備和管理模式。新型計重設(shè)備一方面要有更高的稱重精度，規(guī)避車輛的不規(guī)范駕駛行為，也要有更人性化的操作流程，穩(wěn)定的計量可靠性，還要有簡化地計量檢定操作，延長檢定周期，另一方面也要成為促進計重收費和諧發(fā)展，并封堵通行費漏收，提高設(shè)備投資收益之公平、公正、合法工具。

　　二、新型公路稱重設(shè)備技術(shù)特點及其應(yīng)用

　　自計重收費實施以來，在不同的地域人文條件約定下以及人們對計重設(shè)備的認(rèn)識逐步深入過程中，計重設(shè)備的應(yīng)用經(jīng)歷了不同發(fā)展階段，新型的公路稱重設(shè)備，尤其是開始于2009年整車稱重式計重設(shè)備的出現(xiàn)，與早期計重收費實施初期相比，無論是在設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理，還是在處理算法和工作流程上都有較大的升級和改進。

　　按秤臺承載計量方式的不同，新型計重設(shè)備分為整車稱重式，聯(lián)體稱重式，輪載稱重式等，按設(shè)備核心感應(yīng)元件或原理分為電阻應(yīng)變計式，壓電石英晶體式，壓電薄膜式，壓電陶瓷式，電容式和光纖式等。各種承載方式、傳感器類型的計重設(shè)備都是依據(jù)不同的地域應(yīng)用要求、特定的投資預(yù)算和使用需求而研制和實施，特性不同，適用范圍也不盡相同。實際中可商用并已有應(yīng)用的計重設(shè)備主要是電阻應(yīng)變原理和壓電原理的整車稱重式汽車衡，聯(lián)體稱重式固定式軸重儀，輪載稱重式彎板式輪重儀、一體化輪重臺和壓電石英式。

　　1. 整車稱重式

　　整車稱重式計重系統(tǒng)就是整輛車完全駛上秤臺，對車輛進行稱量的計重方式。專門為公路、橋梁及渡口等車輛計重收費和超載檢測而設(shè)計，稱重設(shè)備針對公路收費出口的特定工況環(huán)境和使用需求而專業(yè)設(shè)計。由加強型高強度動靜態(tài)整車稱重秤臺、承載器(汽車衡)、輪胎識別器、紅外線車輛分離器、數(shù)據(jù)采集處理器、稱重控制計算機和控制柜等設(shè)備構(gòu)成，實現(xiàn)自動稱重檢測。系統(tǒng)可額外配置功能性外部設(shè)備以組成完整的稱重控制區(qū)，協(xié)同控制以實現(xiàn)處理倒車及異常稱重，判別車型及行車方向，診斷外設(shè)故障等更為豐富的可連續(xù)過秤的自動檢測功能。

　　整車稱重檢測系統(tǒng)的稱量機理是車輛的全部質(zhì)量行駛或保持在秤臺上一次性稱取總重，設(shè)備稱量精度高，標(biāo)定簡單，有明確的國家標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程，常見的蹲秤、跳秤、“S”形、高速沖秤等特殊行車或無法實現(xiàn)或作為秤臺與車輛整體加載系統(tǒng)的內(nèi)力，避免了稱重傳感器的系統(tǒng)干擾，從設(shè)備的稱重機理上完全、有效地解決惡意違規(guī)行駛對稱重精度的影響。

　　整車稱重檢測系統(tǒng)的應(yīng)用特點：

　　(1)智能型稱重控制區(qū)

　　系統(tǒng)設(shè)備中議建立了完整的智能型稱重控制區(qū)，可有效識別所有駛?cè)搿Ⅰ偝鲈搮^(qū)域的復(fù)雜的車輛行駛狀態(tài)、軸數(shù)和重量。

　　(2)稱重準(zhǔn)，完全解決惡意違規(guī)駕駛行為對稱重精度的影響

　　車輛“S”型，高速沖、跳秤的干擾力作為整體加載系統(tǒng)的內(nèi)力，從稱重機理上徹底解決了惡意違規(guī)行車對稱量精度的影響，稱重準(zhǔn)確度高，稱量結(jié)果可信、可靠。

　　(3)不改變現(xiàn)行收費流程

　　現(xiàn)有收費系統(tǒng)無需改造，收費軟件無需升級，從收費員的操作到司機的過秤流程、速度等均無需任何改變。

　　(4)防塵、防滑、耐腐蝕工藝處理

　　適應(yīng)所有車型的表面防滑設(shè)計，并嚴(yán)格按照《水工金屬防腐蝕工作管理辦法》要求進行防腐處理，保證產(chǎn)品在磨損，尾氣，風(fēng)，霜，雨霧，散落腐蝕物及沿海腐蝕性環(huán)境的防滑耐磨防腐蝕。

　　(5)完美處理車輛排隊、跟車過秤等復(fù)雜過秤情況

　　能夠處理跟車過秤，倒車、半倒車，倒軸、半倒軸等正常車輛排隊和人為異常的復(fù)雜過秤情況，軸組、軸重檢測時序不混亂，軸數(shù)、總重、軸重檢測準(zhǔn)確。實現(xiàn)收費站排隊繳費的車輛無打擾的連續(xù)跟車計重，車輛無需在稱重平臺前端等待前車完全駛下稱重平臺后再進行稱重繳費，系統(tǒng)的應(yīng)用提高了站點的通行速率和廣場使用效率，緩解了收費站的交通擁堵壓力。

　　(6)一次稱重通過，稱重?zé)o爭議，減少擁堵，總體通行效率顯著提高

　　在不改變現(xiàn)行計重收費流程的情況下，貨車的軸數(shù)、稱重計量精確，無爭議，避免多次復(fù)稱的往返倒車造成的收費站擁堵，大大提高了收費站的實際通行效率。

　　(7)社會效益、經(jīng)濟效應(yīng)顯著提高

　　精確的稱重結(jié)果避免司機爭議導(dǎo)致的收費站交通擁堵，也避免了由于車輛違規(guī)行車造成的通行費漏收，促進了計重收費的和諧、有序開展，實現(xiàn)了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

　　2. 聯(lián)體稱重式

　　聯(lián)體秤臺式計重設(shè)備是全新的計重收費產(chǎn)品，采用全新的聯(lián)體秤臺結(jié)構(gòu)，具有更高的稱重精度和更強的防作弊能力。

　　(1)更高的稱重精度

　　新設(shè)備的稱重秤臺由主秤臺和輔助秤臺構(gòu)成，兩個秤臺通過鉸接的方式連接。主秤臺由4只懸臂式傳感器支起，輔秤臺由兩只傳感器和兩個鉸接支點支起。這樣設(shè)計可以使兩個秤臺同時對車輛進行稱重，將有效稱重區(qū)域提高至單秤臺有效稱重區(qū)域的兩倍以上，從而提高了車輛的稱重精度，檢定誤差可達到±1%以內(nèi)。

　　稱重算法上用小波變換，傅里葉技術(shù)分析，建立了秤臺和汽車結(jié)構(gòu)的物理模型，應(yīng)用彈性力學(xué)，剛體力學(xué)等方法推出了汽車經(jīng)過秤臺的振動公式，并基于有限元理論應(yīng)用ansys軟件對秤臺結(jié)構(gòu)和汽車結(jié)構(gòu)進行了整體模擬仿真，得到了秤臺相關(guān)參數(shù)對重量的影響，從而實現(xiàn)高精度的稱重。

　　(2)更強的車輛不規(guī)范行駛處理能力

　　新設(shè)備由于稱重秤臺的有效稱重區(qū)域增加，貨車以跳秤，點剎車等方式進行過秤時其真實重量一定會出現(xiàn)在秤臺的有效稱重區(qū)域內(nèi)，因此相對于車輛的真實重量數(shù)據(jù)，具有更高的可還原性，使重量恢復(fù)修正更加合理。對作弊行為識別準(zhǔn)確率≥90%，正常行駛車輛誤判率≤3‰，對識別出的作弊車輛貼近真實重量的矯正誤差≤±5%。

　　(3)較長的設(shè)備使用壽命

　　對于中間無框架結(jié)構(gòu)的獨立雙稱臺結(jié)構(gòu)長期使用中，雙稱臺的限位裝置容易松動，會導(dǎo)致稱臺的位移，導(dǎo)致稱臺卡死，造成稱重失敗。聯(lián)體稱臺結(jié)構(gòu)通過獨特的鉸接結(jié)構(gòu)，從設(shè)計上根本杜絕此類問題的發(fā)生。

　　此外，聯(lián)體秤臺式計重設(shè)備與新一代防作弊單秤臺式計重設(shè)備類似，同樣具有較強的濕度及溫度適應(yīng)性，也具有防雷、防靜電等抗電磁干擾能力，滿足全天候穩(wěn)定工作的要求。

　　3.輪載稱重式

　　輪載稱重式設(shè)備一般由左右兩塊(個)稱重秤臺交錯布置安裝，通過對動態(tài)通過的汽車單側(cè)輪胎的稱量，計算軸載荷、并累加計算整車重量的計重方式。輪載稱重式檢測系統(tǒng)因其安裝簡單、快捷和免維護而獲得許多應(yīng)用場合的親睞，其應(yīng)用往往需要設(shè)備供應(yīng)商具備足夠的綜合技術(shù)研究力量和應(yīng)用經(jīng)驗，要求秤臺(傳感器)的對環(huán)境、場地、溫度、濕度等的耐候性和適應(yīng)能力更強，也要求更為先進和復(fù)雜的動態(tài)稱重算法的研究和實施能力。相對于整車稱重式和軸載稱重式設(shè)備，大多數(shù)的輪載稱重式設(shè)備安裝進一步大大簡化，秤臺幾乎無需維護。

　　常見的輪載式稱重設(shè)備有彎板式輪重儀、一體化輪重臺和壓電石英式動態(tài)衡，其中彎板式有平行彎曲梁式、彎曲平板式和剪切梁式 3 種結(jié)構(gòu)，小彎板則實際上一種單峰輸出型的正應(yīng)力彎曲板，其設(shè)備安裝、軟件算法和應(yīng)用特點雷同于壓電石英式動態(tài)衡。

　　4.彎板式輪重儀

　　彎板式輪重儀的傳感器有平行彎曲梁式、彎曲平板式和剪切梁式 3 種應(yīng)變原理和結(jié)構(gòu)，平行彎曲梁式和剪切梁式傳感器不受側(cè)向力影響，全橋惠斯通電路，靈敏度高，橫向偏載小;彎曲平板式單應(yīng)力半橋電路，靈敏度低，邊界效應(yīng)大，橫向偏載大;剪切梁式邊界應(yīng)力集中較大，有靈敏度飄逸，安全系數(shù)小與長期穩(wěn)定性互為矛盾;平行彎曲梁式雙向純應(yīng)力，應(yīng)力集中小，便于密封。

　　彎板式輪重儀檢測系統(tǒng)的應(yīng)用特點：

　　(1)安裝簡單、建設(shè)快

　　彎板式計重設(shè)備是采用先進的彎板稱重技術(shù)的計重設(shè)備，采用彎板式稱重傳感器，具有高精度的特點。

　　(2)更長的使用壽命

　　彎板傳感器是一種把秤體和稱重傳感器結(jié)合在一體的超大型稱重傳感器，采用單板式整體設(shè)計，剪切梁式力分流結(jié)構(gòu)，傳感器的彈性體即為秤體，二者合而為一，可以不受側(cè)向沖擊影響、穩(wěn)定性好。采用剪切梁結(jié)構(gòu)，使傳感器以較小的形變就能采集重量，由于形變量較小，所以傳感器就不容易產(chǎn)生疲勞塑性，因此大大的延長了計重彎板的使用壽命。

　　(3)設(shè)備安裝簡易

　　彎板為路面淺槽安裝，基礎(chǔ)開挖不大于70mm，切割路面淺，不會破壞車道內(nèi)的水泥路面結(jié)構(gòu)，采用環(huán)氧樹脂澆筑，施工周期2~3天。

　　(4)日常免維護

　　彎板傳感器為整體板式傳感器，無需維護，不需清理和保養(yǎng)，維護成本較低。

　　5.石英動態(tài)衡

　　石英晶體式動態(tài)汽車衡由稱重測量傳感器，紅外車輛分離器，控制器和顯示器等組成。稱重測量傳感器主要完成車輛輪、軸的稱重、速度檢測、軸型判斷等工作;車輛分離器用來進行車輛的分隔及提供開始、結(jié)束等信號;控制器用來處理來自于各傳感器的信號、計算數(shù)據(jù)，把相關(guān)數(shù)據(jù)通過通訊方式送給計算機;根據(jù)需要配置顯示器，動態(tài)顯示稱量車輛信息。

　　檢測系統(tǒng)架構(gòu)簡單，應(yīng)用模塊標(biāo)準(zhǔn)化，傳感器安裝快捷簡單，石英晶體傳感器工作性能穩(wěn)定，無信號漂移，基本上不受溫度變化的影響，在正常的使用要求下，能在惡劣條件下穩(wěn)定工作。

　　石英動態(tài)衡輪載稱重式檢測系統(tǒng)的應(yīng)用特點：

　　·易安裝：淺層基礎(chǔ)安裝，開挖少，路面?zhèn)�害小，施工周期短�?/p>

　　·免維護：與路面融為一體的秤臺傳感器，無需垃圾清理等日常維護。

　　·稱重精度穩(wěn)定：耐候性好，無溫度和時間漂移，橫向偏載一致性好，固有頻率高，稱重準(zhǔn)確度長期穩(wěn)定可靠。

　　·操作簡單：系統(tǒng)架構(gòu)清晰，雙秤交錯布置，雙通道多路稱重，智能型數(shù)據(jù)采集處理器，先進的工作原理和流程，稱重流程簡單。

　　三、公路稱重設(shè)備發(fā)展趨勢

　　我國高速公路的發(fā)展和信息化建設(shè)步伐日益迅猛，ETC 不停車收費和 ITS 智能化交通也要求公路稱重設(shè)備不斷跟上新的形勢，為計重收費系統(tǒng)提供可靠的稱重計量結(jié)果，并不斷適應(yīng)高速公路發(fā)展的要求，為前瞻性的高速公路信息化做好準(zhǔn)備，新型的公路稱重設(shè)備必須滿足和具備如下要求：

　　·更加準(zhǔn)確的稱量結(jié)果。軸數(shù)、軸重和總重的準(zhǔn)確檢測，胎型、軸型的準(zhǔn)確識別。

　　·完全解決車輛不規(guī)范行駛對稱量結(jié)果的影響。

　　·完全適應(yīng)現(xiàn)有或者變化著的收費流程，不因公路稱重設(shè)備的特定形式而限定收費管理模式。

　　·實現(xiàn)不停車的、可連續(xù)過秤的稱重計量，不僅要提高收費廣場的總體通行效率，也要為 ETC 不停車收費做好準(zhǔn)備。

　　計重收費充分發(fā)揮了政策導(dǎo)向機制下經(jīng)濟杠桿的作用，在遏制惡意超限超載、減輕對公路和橋梁的損害，推動高速公路領(lǐng)域內(nèi)的經(jīng)濟增長模式向高效、節(jié)能、減排和可持續(xù)性發(fā)展的轉(zhuǎn)變方面發(fā)揮了重要作用，公路稱重設(shè)備的應(yīng)用和選型應(yīng)基于當(dāng)?shù)氐赜蛉宋沫h(huán)境對計重設(shè)備的總體要求，并對稱重設(shè)備的技術(shù)研究持續(xù)跟蹤。據(jù)此，新型可連續(xù)過秤的整車稱重式計重系統(tǒng)由于稱重精度高、計量無爭議，完全地、徹底地解決了車輛不規(guī)范行駛，甚至是惡意作弊對稱重結(jié)果造成的影響，杜絕了收費站計重設(shè)備的稱重爭議，維護了收費廣場的行駛和合法的收費秩序，大大提高了道路的總體通行效率，同時，從技術(shù)手段上完全封堵了通行費漏收的缺口，提高了道路投資人的經(jīng)濟效益，也必將有利于計重收費系統(tǒng)在更為有效、有序、公平、公正的順利開展和實施。

　　參考文獻

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