地磅計重收費是借助計重收費系統(tǒng)，根據(jù)計費質(zhì)量確定收 費標(biāo)準(zhǔn)和費用總額的一種公路通行費征收方式。計重收費 是公路通行費征收方式的調(diào)整和完善，目前已在全國24個 ?。ㄊ校┦召M公路上實施。黑龍江省冬季漫長且寒冷，平 均氣溫-14’C,最低氣溫達-45’C 5(TC。經(jīng)調(diào)査，在與 黑龍江省相同的氣候條件的地區(qū)，還沒有計重收費系統(tǒng)的 應(yīng)用案例，計重收費系統(tǒng)生產(chǎn)商無法出具在低溫環(huán)境下計 重收費系統(tǒng)的動態(tài)檢測報告。在產(chǎn)品宣傳資料中，部分生 產(chǎn)商描述計重收費系統(tǒng)所有的外場設(shè)備都可以在-45 ~7(TC 范圍內(nèi)正常工作，但都無法提供有力證據(jù)。所以，地磅計重收費系統(tǒng)能否在寒冷地區(qū)穩(wěn)定運行，是有關(guān)方面關(guān)注的焦點 問題。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.計重收費系統(tǒng)概述

計重收費系統(tǒng)由計重秤臺、控制柜、輪胎識別器、紅外 光幕車輛分離器及環(huán)形線圈車輛檢測器等組成。計重收費系 統(tǒng)構(gòu)成見圖1。

當(dāng)車輛進人出口計重收費車道時，紅外光幕車輛分離器檢測車輛到達，車輛各軸依次通過輪胎識別器，輪胎識 別器判斷出車輛軸組類型或輪胎數(shù)量。當(dāng)車輛通過計重秤 臺時，每軸的重量經(jīng)兩側(cè)輪胎使稱重傳感器內(nèi)部電阻阻抗 失衡，而輸出與重量成比例的信號，經(jīng)線性放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)微處理機處理后，完成每一軸 重動態(tài)計量。在車輛完全通過計重秤臺后，將軸重累計， 得到車輛總重，車輛分離器產(chǎn)生一個信號，進入數(shù)據(jù)處理 狀態(tài)。在此狀態(tài)，控制柜中數(shù)據(jù)采集處理器對所記錄的數(shù) 據(jù)進行處理，將車速、加速度、軸型、總重、超限率等信 息通過標(biāo)準(zhǔn)接口（RS232)按照規(guī)定的格式輸出至車道控制 機。

2、計重秤臺

目前計重秤臺主要有兩大類型：常規(guī)機械鋼結(jié)構(gòu)秤臺、 彎板式秤臺。機械鋼結(jié)構(gòu)秤臺在結(jié)構(gòu)上有兩種形式：稱重傳 感器安裝在高于秤臺的位置，稱之為上翻式秤臺，另一種則 是將傳感器裝在秤臺下面，與常規(guī)地磅一樣。二者對比， 前者因傳感器裝在地下，不易被水浸泡，更換也較為方便。 但此結(jié)構(gòu)兩頭有突起，必須將突起部分裝于安全島內(nèi)或另加 保護以免壓壞。

3.控制柜

控制柜由稱重數(shù)據(jù)采集和處理器、通訊及應(yīng)用軟件、控 制和接口單元、電源單元、電纜接線、儀表（含計重相關(guān)信 息顯示窗口）、機柜等構(gòu)成，主要用于采集處理稱重數(shù)據(jù)， 并將稱重數(shù)據(jù)上傳至車道收費計算機。

4.輪胎識別器

其作用是正確判別車軸每側(cè)是單輪還是雙輪，同時與秤 臺一起判別軸型是單軸還是雙聯(lián)軸或三聯(lián)軸。目前常見的輪 胎識別器大體上有兩大類：一是采用多個傳感器，通過檢測 車輪壓到傳感器的數(shù)目來判斷單/雙輪，另一種是采用壓電 元件來識別，后者使用不多。

5、紅外光幕車輛分離器

紅外光幕車輛分離器的作用是檢測車輛是否已完全通過秤臺，由一組紅外發(fā)射/接收對管組成。考慮到拖掛車的檢 測，相臨紅外管之間的間距不宜大于20mm,為能檢測各種 車型，紅外管最低離地高度不宜大于30cm,最高點離地高 度不小于170cm，高速公路上行駛的車輛類型比普通公路簡 單一些，一般可適當(dāng)放寬高度要求。目前一般選用120cm的 紅外分離器，也可用140cm規(guī)格。除高度要求以外，紅外分 離器主要是要考慮足夠的檢測距離，要確保在惡劣氣候如濃 霧、雨雪等條件下能正常工作。

6、環(huán)形線圈車輛檢測器

環(huán)形線圈車輛檢測器可作為紅外光幕車輛分離器的備 份。環(huán)形線圈車輛檢測器是利用車輛經(jīng)過埋有線圈的路面時 引起線圈電感量的變化來檢測車輛的，它不能可靠地分離二 輛靠得很近的車輛，也會將拖掛貨車誤判為兩個車，因此準(zhǔn) 確率較低。

實際應(yīng)用分析

黑龍江省處于我國最北端，冬季持續(xù)時間長，雪量較 大，氣候寒冷。在這種寒冷、多雪的氣候環(huán)境下，全國各廠 家的計重收費設(shè)備都沒有應(yīng)用案例，整個計重收費系統(tǒng)也沒 有做過低溫動態(tài)測試，無法證明計重收費系統(tǒng)在黑龍江省冬 季寒冷條件下能否正常工作。按黑龍江省交通廳要求，2007 年9月，黑龍江省高速公路計重收費項目辦公室組織了十個 計重收費設(shè)備廠商，在哈雙、哈同、哈大、哈牡、呼綏、佳 鶴六條高速公路】8個收費站出口收費車道安裝了 19套計重收 費設(shè)備，并于該年10月至次年3月這個較為寒冷的時間段， 進行實際應(yīng)用。與此同時，對上述十個廠家提供的秤臺式、 彎板式及石英式計重收費設(shè)備，對七大類20個單項進行詳細 的測試分析，以全面掌握不同類型的計重收費設(shè)備在寒冷環(huán) 境下的工作狀況。

1、主要測試內(nèi)容

在黑龍江省寒冷的環(huán)境下，對計重收費系統(tǒng)的測試分為 專項測試和運行測試，主要測試如下：

(1)專項測試

專項測試是使用標(biāo)準(zhǔn)，參考車輛相關(guān)數(shù)據(jù)，對計重收 費設(shè)備的稱重性能、計重收費設(shè)備、軟件等內(nèi)容進行綜合測 試，專項測試由黑龍江省計量檢定部門按照以下測試內(nèi)容進 行。

①正常情況下稱重性能測試

依據(jù)《動態(tài)公路車輛自動衡器檢定規(guī)程》JJG907-2006

進行正常情況下稱重性能測試。

②異常情況下稱重性能測試。

取兩個不同質(zhì)量的參考車輛，一輛為三軸剛性車輛，車 貨總質(zhì)量在10~15噸之間，另一輛車為五軸鉸接掛車，車貨 總質(zhì)量要求在35噸以上。

?有效稱量速度范圍內(nèi)稱重測試

每輛參考車按5km/h的增量逐步加快通過速度，分別 在4~6km/h、9~llkm/h、14~16km/h、19~21km/ h, 24~ 26km/h、29~ 31km/h等速度點進行5次稱量，記 錄稱量值，分析稱量精度，直至稱量誤差達到±5%以上為 止。

?車輛啟動、停止?fàn)顩r下稱重精度測試

使每輛參考車后車軸在稱臺上有明顯停留，停留時間大 于3秒，重新啟動，加速通過秤臺后記錄稱量數(shù)據(jù)，重復(fù)10 次，記錄稱量值，分析稱量精度。

?車輛剎車狀況下稱重精度測試

每輛參考車從10km / h—5km / h剎車狀況下通過稱 臺，記錄稱量數(shù)據(jù)，重復(fù)10次分析稱量精度。

?秤臺上有冰雪覆蓋物時稱重精度測試

提前12小時在稱臺之上澆注lcm厚的冰，然后選取上述 兩個不同質(zhì)量的參考車輛，以5km/h勻速通過稱臺，每輛車 重復(fù)5次，分析稱量精度。

③紅外光柵車輛分離器測試

?光柵分辨率測試

在光柵的測試范圍內(nèi)，使用不同寬度的遮擋物阻斷光 柵，分析并測出能夠阻斷光柵的最小遮擋物寬度。

?最小分車距離測試

使用兩個寬度大于最窄遮擋寬度的遮擋物間隔一定距離 先后阻斷光柵，逐步縮小兩個遮擋物的間距直到光柵無法分 辨為止，其間距即為最小分車距離。

?光柵抗干擾能力測試

在光柵的測量范圍內(nèi)，采用雪、強光、煙霧等干擾光 柵，分析其受影響的情況。

④收尾線圈測試

?輔助收尾功能

人為制造紅外光柵車輛分離器故障，廠家人員不能操作 設(shè)備，要求自動切換為收尾線圈收尾。分析計重收費系統(tǒng)在 車輛通過時能否正常收尾。

?收尾距離測試

采用電磁感應(yīng)物(如鐵板等)沿車道測量線圈的感應(yīng)范圍移動，前后感應(yīng)點的距離即收尾距離。

⑤計重收費設(shè)備配套軟件測試

?測試準(zhǔn)備

用RS-232串行電纜連接計重設(shè)備和測試計算機，并在 測試計算機上安裝動態(tài)連接庫和測試軟件，正確設(shè)置測試計 算機的RS-232串行通訊口。

?數(shù)據(jù)通訊起源和動態(tài)連接庫自主運行測試

當(dāng)參考車輛部分駛過秤臺，且未收尾時暫停，此時在測 試計算機顯示界面上應(yīng)能夠觀察到無稱量數(shù)據(jù)上傳。車輛繼 續(xù)前進，收尾后在測試計算機顯示界面上能夠觀察到動態(tài)連 接庫緩存有該車的稱重數(shù)據(jù)。符合上述情況，則認為數(shù)據(jù)通 訊是由收尾信號發(fā)起的，而且數(shù)據(jù)通訊可以不需要計重收費 軟件干涉，由動態(tài)連接庫自動進行。

?計重設(shè)備緩存能力測試

重啟測試計算機清空動態(tài)連接庫中緩存的稱重數(shù)據(jù)，再 發(fā)同步命令從計重設(shè)備向測試計算機同步稱重數(shù)據(jù)，檢査動 態(tài)連接庫中緩存的稱重數(shù)據(jù)與原來的數(shù)據(jù)是否相符，若相符 則認為計重設(shè)備具有緩存能力。

?稱重數(shù)據(jù)刪除測試

發(fā)刪除命令將前項測試中緩存的數(shù)據(jù)刪除1~2條，重啟 測試計算機清空動態(tài)連接庫中緩存的稱重數(shù)據(jù)，再發(fā)同步命 令從計重設(shè)備向測試計算機同步稱重數(shù)據(jù)，檢查動態(tài)連接庫 中緩存的稱重數(shù)據(jù)是否對應(yīng)減少，若對應(yīng)減少則認為符合要 求。

?車輛進入后退出測試

當(dāng)參考車輛駛?cè)胲嚨啦⑹瘴埠?，在測試計算機上應(yīng)能觀 察到計重設(shè)備發(fā)出的該車稱重數(shù)據(jù)，若該車退出后可以觀察 到該車的稱重數(shù)據(jù)被清除，則認為計重設(shè)備能夠正確處理車 輛進人后退出的情況。

?車輛不完全退出

當(dāng)參考車輛駛?cè)塑嚨啦⑹瘴埠?，在測試計算機上應(yīng)能 觀察到計重設(shè)備發(fā)出的該車稱重數(shù)據(jù)。若該車部分退出通 過秤臺(未收頭），再完全進人車道時，若緩存的稱重數(shù)據(jù) 不變，則認為計重設(shè)備能夠正確處理車輛不完全退出的情 況。

?車輛不完全進人

當(dāng)參考車輛駛?cè)塑嚨?，部分通過秤臺(未收尾)，再完全 退出車道時，若計重設(shè)備不發(fā)出任何稱重數(shù)據(jù)，在測試計算 機上也未觀察到稱重數(shù)據(jù)的改變，則認為計重設(shè)備能夠正確

處理車輛不完全進人的情況。

?車輛在稱臺上不完全倒車

當(dāng)車輛駛?cè)塑嚨?，并在秤臺上來回進退(未收尾也未收 頭)，再完全進人車道時，在測試計算機上應(yīng)能夠觀察到計 重設(shè)備發(fā)出的該車稱重數(shù)據(jù)，若該數(shù)據(jù)與車輛的實際情況相 符，則認為計重設(shè)備能夠正確處理車輛在稱臺上不完全倒車 的情況。

?模擬故障測試

人為使計重設(shè)備的各個組成部分產(chǎn)生故障，觀察測試計 算機上獲得的故障代碼與實際情況是否相符，若相符則認為 計重設(shè)備能夠正確發(fā)出各種出錯信息。

⑥計重收費設(shè)備在低溫環(huán)境下啟動測試

在冬季低溫環(huán)境之下，將計重收費設(shè)備電源關(guān)閉24小時 之后，重新通電開機，檢查計重收費設(shè)備工作是否正常。

2、運行測試

運行測試主要對紅外光幕車輛分離器分車性能、計重收 費系統(tǒng)輪胎識別性能、計重收費系統(tǒng)穩(wěn)定性進行測試。運行 測試由高速公路管理部門組織實施。

紅外光幕車輛分離器分車性能測試

以測試當(dāng)天24小時內(nèi)通過測試車道所有車輛為測試對 象，記錄車輛分離器的車輛分離情況，將計重收費系統(tǒng)分離 結(jié)果與人工觀測記錄結(jié)果分析、比較，然后進行統(tǒng)計匯總， 計算車輛分離器分車正確率，并進行分析。

計重收費系統(tǒng)輪胎識別性能測試

輪胎識別性能測試與車輛分離器分車性能測試同步進 行。以測試當(dāng)天24小時內(nèi)通過測試車道的5T以上貨車為測 試對象，記錄計重收費系統(tǒng)輪胎識別情況，將計重收費系統(tǒng) 識別結(jié)果與人工觀測記錄結(jié)果分析、比較，然后進行統(tǒng)計匯 總，計算輪胎識別正確率，并進行分析。

計重收費系統(tǒng)穩(wěn)定性測試

①測試前的準(zhǔn)備。為了測試計重收費系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要 求安裝計重收費設(shè)備的測試車道開放，進行正常收費業(yè)務(wù)。 設(shè)備廠家人員將設(shè)備的電源與收費亭持續(xù)供電系統(tǒng)(UPS供 電)連接，保證設(shè)備連續(xù)采集數(shù)據(jù)。由管理人員負責(zé)派發(fā)封 條，將控制機柜封存，廠家人員不得再對設(shè)備做任何操作， 收費站計重收費相關(guān)人員負責(zé)監(jiān)督。

②在計重收費系統(tǒng)穩(wěn)定性測試期間，如設(shè)備出現(xiàn)故障等 因素，廠家技術(shù)人員需操作設(shè)備，必須以書面申請的方式上 報，說明情況并得到許可后，再進行操作。收費站計重收費負責(zé)人要對廠家人員打開封條操作設(shè)備的情況進行記錄，最 后將有關(guān)情況匯總。

③計重收費系統(tǒng)穩(wěn)定性測試內(nèi)容見表1。

測試地點：——收費站 號出口車道

日期： 天氣: 氣溫：

公路管理處(或公司): 供貨商：

應(yīng)用分析

在黑龍江省寒冷的環(huán)境下，對十個設(shè)備廠家的19套計重 收費設(shè)備經(jīng)過三個多月的實際應(yīng)用和測試，分析如下：

1、在-30X：條件下，計重收費設(shè)備的稱重精度未發(fā)生 改變，十個廠家計重收費設(shè)備大多能滿足國家質(zhì)檢總局發(fā)布 《動態(tài)公路車輛自動衡器》（J J G907-2006)關(guān)于整車重量最 大允許誤差的要求，在低速勻速情況下，十個廠家19臺計重表2 19臺計重收費設(shè)備在低速勻速情況下稱重合格率匯總表

2、車輛通過稱重平臺的速度對稱重精度有一定影響， 當(dāng)車速大于20km/h時，秤臺式計重收費設(shè)備稱重誤差明顯 偏大，在高速情況下，19臺計重收費設(shè)備的稱重合格率匯總見表3。

表3 19臺計重收費設(shè)備在高速情況下稱重合格率匯總表

3、稱重區(qū)域結(jié)冰、積雪對彎板式和石英式計重收費設(shè) 備稱重精度有一定的影響，但是經(jīng)過收費站管理人員及時清 雪除冰，上述設(shè)備均能滿足規(guī)定的稱重精度要求；

4、積雪、結(jié)冰對輪胎識別器的輪胎識別功能影響較 大，常常將雙輪胎識別為單輪胎。在路面結(jié)冰情況下，19套 輪胎識別器的識別正確率匯總見表4,

表4輪胎識別器在路面結(jié)冰情況下輪胎識別正確率匯總表

5、計重收費系統(tǒng)中心控制柜內(nèi)使用嵌人式計算機較為 穩(wěn)定，在寒冷環(huán)境之下啟動較為順暢，不用進行預(yù)加熱，在 室外中心控制柜內(nèi)也不用安裝溫控設(shè)備，

6、在寒冷環(huán)境下，稱重傳感器式的輪胎識別器由于沒 有機械運動，工作較為穩(wěn)定，誤判率較低，

7、下雪、大霧對紅外光幕車輛分離器分車性能沒有明 顯的影響，但是，紅外光幕的玻璃外罩在冬季容易凝霜，所 以在寒冷環(huán)境下紅外光幕的玻璃外罩自動除霜功能必不可 少；

8、計重收費系統(tǒng)中心控制柜安裝到收費亭內(nèi)，可降低 溫差和電磁效應(yīng)對控制柜內(nèi)機電設(shè)備的影響，使計重收費系 統(tǒng)工作更加穩(wěn)定。

結(jié)束語

經(jīng)過應(yīng)用和測試，可以證明計重收費系統(tǒng)能夠在寒冷環(huán) 境下正常運行工作，完全可以滿足黑龍江省對載貨類車輛進 行計重收費的需要。但是，在寒冷地區(qū)使用計重收費設(shè)備時 要注意：首先，應(yīng)加大秤體下部排水溝及排水管的尺寸，確 保冬春和秋冬交替之際排水暢通，防止秤體下部結(jié)冰而影響 計重設(shè)備的稱重精度，其次，對稱重區(qū)域的清雪除冰工作要 及時，防止雪水流人秤體后重新結(jié)冰而影響設(shè)備正常使用， 第三，加強對計重收費設(shè)備的維護保養(yǎng)工作，定期巡查和計 量檢定，確保設(shè)備正常運行。