隨著我國經(jīng)濟(jì)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(duì)此進(jìn)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(duì)口交流。堅(jiān)定不移地貫徹“科學(xué)技術(shù)必須面向經(jīng)濟(jì)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(shí)報(bào)導(dǎo)科技成果，交流技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，反映水平動(dòng)向，傳播新技術(shù)、新工藝、新材料，為推動(dòng)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_(dá)到7.4萬公里，居世界第二。從2003年部分省市試行對(duì)載貨汽車實(shí)施計(jì)重收費(fèi)的新的收費(fèi)方式至今，計(jì)重收費(fèi)工作整體開展順利，得到了社會(huì)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(yùn)行，還大大支持了高速公路的建設(shè)和發(fā)展，促進(jìn)了公路運(yùn)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(jià)、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(gè)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?zèng)_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(dá)到減輕軸載的目的，致使車輛稱量結(jié)果與實(shí)際不符，造成通行費(fèi)漏收，而相關(guān)政策法規(guī)又對(duì)類似特殊行車無明確的界定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)舞弊行為缺乏管理監(jiān)督機(jī)制，無法約束此類行為，造成了許多糾紛和社會(huì)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(jìn)行切換，實(shí)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(fèi)，因而，切實(shí)依據(jù)特定的地域環(huán)境和實(shí)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(shí)，探索創(chuàng)建一套流程簡單、高效快捷且無爭議的計(jì)重收費(fèi)管理模式成為運(yùn)輸經(jīng)營者、設(shè)備供應(yīng)商、研究機(jī)構(gòu)和公路收費(fèi)管理部門共同面對(duì)的課題。

　　針對(duì)計(jì)重收費(fèi)現(xiàn)狀，需要尋求更加合理、完善的新型計(jì)重收費(fèi)設(shè)備和管理模式。新型計(jì)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(jì)量可靠性，還要有簡化地計(jì)量檢定操作，延長檢定周期，另一方面也要成為促進(jìn)計(jì)重收費(fèi)和諧發(fā)展，并封堵通行費(fèi)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(diǎn)及其應(yīng)用

　　自計(jì)重收費(fèi)實(shí)施以來，在不同的地域人文條件約定下以及人們對(duì)計(jì)重設(shè)備的認(rèn)識(shí)逐步深入過程中，計(jì)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(jì)重設(shè)備的出現(xiàn)，與早期計(jì)重收費(fèi)實(shí)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(jí)和改進(jìn)。

　　按秤臺(tái)承載計(jì)量方式的不同，新型計(jì)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(jì)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(jì)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(shí)施，特性不同，適用范圍也不盡相同。實(shí)際中可商用并已有應(yīng)用的計(jì)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(tái)和壓電石英式。

　　1. 整車稱重式

　　整車稱重式計(jì)重系統(tǒng)就是整輛車完全駛上秤臺(tái)，對(duì)車輛進(jìn)行稱量的計(jì)重方式。專門為公路、橋梁及渡口等車輛計(jì)重收費(fèi)和超載檢測而設(shè)計(jì)，稱重設(shè)備針對(duì)公路收費(fèi)出口的特定工況環(huán)境和使用需求而專業(yè)設(shè)計(jì)。由加強(qiáng)型高強(qiáng)度動(dòng)靜態(tài)整車稱重秤臺(tái)、承載器(汽車衡)、輪胎識(shí)別器、紅外線車輛分離器、數(shù)據(jù)采集處理器、稱重控制計(jì)算機(jī)和控制柜等設(shè)備構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)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(dòng)檢測功能。

　　整車稱重檢測系統(tǒng)的稱量機(jī)理是車輛的全部質(zhì)量行駛或保持在秤臺(tái)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?zèng)_秤等特殊行車或無法實(shí)現(xiàn)或作為秤臺(tái)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(jī)理上完全、有效地解決惡意違規(guī)行駛對(duì)稱重精度的影響。

　　整車稱重檢測系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)：

　　(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(shí)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(duì)稱重精度的影響

　　車輛“S”型，高速?zèng)_、跳秤的干擾力作為整體加載系統(tǒng)的內(nèi)力，從稱重機(jī)理上徹底解決了惡意違規(guī)行車對(duì)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(fèi)流程

　　現(xiàn)有收費(fèi)系統(tǒng)無需改造，收費(fèi)軟件無需升級(jí)，從收費(fèi)員的操作到司機(jī)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(jì)，并嚴(yán)格按照《水工金屬防腐蝕工作管理辦法》要求進(jìn)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(duì)、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(duì)和人為異常的復(fù)雜過秤情況，軸組、軸重檢測時(shí)序不混亂，軸數(shù)、總重、軸重檢測準(zhǔn)確。實(shí)現(xiàn)收費(fèi)站排隊(duì)繳費(fèi)的車輛無打擾的連續(xù)跟車計(jì)重，車輛無需在稱重平臺(tái)前端等待前車完全駛下稱重平臺(tái)后再進(jìn)行稱重繳費(fèi)，系統(tǒng)的應(yīng)用提高了站點(diǎn)的通行速率和廣場使用效率，緩解了收費(fèi)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(jì)重收費(fèi)流程的情況下，貨車的軸數(shù)、稱重計(jì)量精確，無爭議，避免多次復(fù)稱的往返倒車造成的收費(fèi)站擁堵，大大提高了收費(fèi)站的實(shí)際通行效率。

　　(7)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)顯著提高

　　精確的稱重結(jié)果避免司機(jī)爭議導(dǎo)致的收費(fèi)站交通擁堵，也避免了由于車輛違規(guī)行車造成的通行費(fèi)漏收，促進(jìn)了計(jì)重收費(fèi)的和諧、有序開展，實(shí)現(xiàn)了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　2. 聯(lián)體稱重式

　　聯(lián)體秤臺(tái)式計(jì)重設(shè)備是全新的計(jì)重收費(fèi)產(chǎn)品，采用全新的聯(lián)體秤臺(tái)結(jié)構(gòu)，具有更高的稱重精度和更強(qiáng)的防作弊能力。

　　(1)更高的稱重精度

　　新設(shè)備的稱重秤臺(tái)由主秤臺(tái)和輔助秤臺(tái)構(gòu)成，兩個(gè)秤臺(tái)通過鉸接的方式連接。主秤臺(tái)由4只懸臂式傳感器支起，輔秤臺(tái)由兩只傳感器和兩個(gè)鉸接支點(diǎn)支起。這樣設(shè)計(jì)可以使兩個(gè)秤臺(tái)同時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行稱重，將有效稱重區(qū)域提高至單秤臺(tái)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(dá)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(tái)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(tái)的振動(dòng)公式，并基于有限元理論應(yīng)用ansys軟件對(duì)秤臺(tái)結(jié)構(gòu)和汽車結(jié)構(gòu)進(jìn)行了整體模擬仿真，得到了秤臺(tái)相關(guān)參數(shù)對(duì)重量的影響，從而實(shí)現(xiàn)高精度的稱重。

　　(2)更強(qiáng)的車輛不規(guī)范行駛處理能力

　　新設(shè)備由于稱重秤臺(tái)的有效稱重區(qū)域增加，貨車以跳秤，點(diǎn)剎車等方式進(jìn)行過秤時(shí)其真實(shí)重量一定會(huì)出現(xiàn)在秤臺(tái)的有效稱重區(qū)域內(nèi)，因此相對(duì)于車輛的真實(shí)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(duì)作弊行為識(shí)別準(zhǔn)確率≥90%，正常行駛車輛誤判率≤3‰，對(duì)識(shí)別出的作弊車輛貼近真實(shí)重量的矯正誤差≤±5%。

　　(3)較長的設(shè)備使用壽命

　　對(duì)于中間無框架結(jié)構(gòu)的獨(dú)立雙稱臺(tái)結(jié)構(gòu)長期使用中，雙稱臺(tái)的限位裝置容易松動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致稱臺(tái)的位移，導(dǎo)致稱臺(tái)卡死，造成稱重失敗。聯(lián)體稱臺(tái)結(jié)構(gòu)通過獨(dú)特的鉸接結(jié)構(gòu)，從設(shè)計(jì)上根本杜絕此類問題的發(fā)生。

　　此外，聯(lián)體秤臺(tái)式計(jì)重設(shè)備與新一代防作弊單秤臺(tái)式計(jì)重設(shè)備類似，同樣具有較強(qiáng)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(gè))稱重秤臺(tái)交錯(cuò)布置安裝，通過對(duì)動(dòng)態(tài)通過的汽車單側(cè)輪胎的稱量，計(jì)算軸載荷、并累加計(jì)算整車重量的計(jì)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(hù)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(yàn)，要求秤臺(tái)(傳感器)的對(duì)環(huán)境、場地、溫度、濕度等的耐候性和適應(yīng)能力更強(qiáng)，也要求更為先進(jìn)和復(fù)雜的動(dòng)態(tài)稱重算法的研究和實(shí)施能力。相對(duì)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(jìn)一步大大簡化，秤臺(tái)幾乎無需維護(hù)。

　　常見的輪載式稱重設(shè)備有彎板式輪重儀、一體化輪重臺(tái)和壓電石英式動(dòng)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(shí)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(diǎn)雷同于壓電石英式動(dòng)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(diǎn)：

　　(1)安裝簡單、建設(shè)快

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

　　(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(jì)，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(jì)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(huì)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(hù)

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

　　5.石英動(dòng)態(tài)衡

　　石英晶體式動(dòng)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(jìn)行車輛的分隔及提供開始、結(jié)束等信號(hào);控制器用來處理來自于各傳感器的信號(hào)、計(jì)算數(shù)據(jù)，把相關(guān)數(shù)據(jù)通過通訊方式送給計(jì)算機(jī);根據(jù)需要配置顯示器，動(dòng)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(hào)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(dòng)態(tài)衡輪載稱重式檢測系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)：

　　·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(hù)：與路面融為一體的秤臺(tái)傳感器，無需垃圾清理等日常維護(hù)。

　　·稱重精度穩(wěn)定：耐候性好，無溫度和時(shí)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(cuò)布置，雙通道多路稱重，智能型數(shù)據(jù)采集處理器，先進(jìn)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(fèi)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(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)提供可靠的稱重計(jì)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(shí)別。

　　·完全解決車輛不規(guī)范行駛對(duì)稱量結(jié)果的影響。

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

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

　　計(jì)重收費(fèi)充分發(fā)揮了政策導(dǎo)向機(jī)制下經(jīng)濟(jì)杠桿的作用，在遏制惡意超限超載、減輕對(duì)公路和橋梁的損害，推動(dòng)高速公路領(lǐng)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)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(duì)計(jì)重設(shè)備的總體要求，并對(duì)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(jì)重系統(tǒng)由于稱重精度高、計(jì)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(duì)稱重結(jié)果造成的影響，杜絕了收費(fèi)站計(jì)重設(shè)備的稱重爭議，維護(hù)了收費(fèi)廣場的行駛和合法的收費(fèi)秩序，大大提高了道路的總體通行效率，同時(shí)，從技術(shù)手段上完全封堵了通行費(fèi)漏收的缺口，提高了道路投資人的經(jīng)濟(jì)效益，也必將有利于計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)在更為有效、有序、公平、公正的順利開展和實(shí)施。

　　參考文獻(xiàn)

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