轴组秤式计重收费系统技术方案.docx

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轴组秤式计重收费系统技术方案

轴组秤式计重收费系统

技术方案

Xxxxx

二零一六年

一.企业简介

北xxxxx是专业从事智能交通系统（ITS）技术开发、产品制造、技术服务的国家级高新技术

轴组秤式计重收费系统技术方案

1.概述

自2003年江苏、河南率先开始实施计重收费以来，截至目前全国绝大部分省市都已经对货运车辆的通行费实施计重收费。

10余年来，市场上先后出现了多种形式的计重收费设备，总的来说，可以分为轴重式和整车式两种：

1、轴重式检测设备，具有检测效率高、设备造价低、施工量小的优点，但是在实际使用中，由于车辆走“s”行、跳秤、点刹车、支千斤顶、拖秤等不规范行驶造成的检测误差增大，造成收费车道的收费纠纷日益增多，无法全面满足用户的使用需求；

2、整车式检测设备，具有静态检测精度高的优点，但是在实际使用时都是采取动态连续过车的检测方式。

由于各设备厂家的技术水平参差不齐，导致实际使用检测误差只能达到约±1%，在极端的连续多车模式下，由于重量分配问题，可能误差达到±5%以上，同时设备投入和施工量都非常大，也限制了这种方式的推广普及。

凭借20年动态称重技术的积累，结合10000套计重收费系统的工程实施经验，着眼于新的市场需求，融合轴重衡的动态优势和整车式汽车衡的精度优势，推出了全新的计重收费系统----轴组秤式计重收费系统。

2.系统构成及称重技术原理

2.1系统构成

本计重收费系统由轴组秤式称重平台、红外线车辆分离器、数据采集处理器、轮轴判别器、线圈检测器和必要的辅助材料组成。

计重系统构成框图如下：

2.2称重技术原理

1+1轴组秤为4.3米的双台面秤台，分别由0.8米的称重台面A和3.5米的称重台面B组成，共采用8只称重传感器，在秤台下秤端嵌入一个触发器结构，触发器使用2只触发器传感器。

触发器用于称重逻辑判断。

进入安装有轴组秤计重收费系统的收费车道车辆，其汽车车轴依次压过铺设在车道路面中的轮轴判别器、称重台面A、称重台面B，形成上秤触发信号；同时光栅被遮挡，用于有效判断正车、不完全倒车、完全倒车等过车方式。

轴组秤台下面的称重传感器由于受到车辆重力的作用，将使得称重备传感器内的电阻应变计构成的多组电桥失去平衡，产生电信号，数字接线盒将采集到的称重信号实时的发送到称重控制器，并通过称重控制器内部的AD转换器转换成数字信号，最终通过软件把AD值转换成重量数据，得出车辆在秤台上的重量值；然后经过称重台面B的下秤端触发器，形成下秤触发信号；按照车辆的正常行驶方向，当车辆经过时，系统实时采集此一组触发器信号和四组称重信号，并通过高端的软件处理算法计算出车辆的轴数、轴组型、轴组重以及车辆的行驶速度。

3.系统工作流程和功能

3.1系统工作流程

3.2系统总体功能

●对静态和低速（0-20Km/h）通过的车辆进行称量，动态计重和静态计重可自动转换；当车辆有排队进入收费车道以及车轮停在称重平台上的情况，计重设备也能进行正常称量；

●能对车辆进行自动分离，准确地实现拖挂车等特殊车辆的分离，保证计重检测数据与车辆的一一对应关系；

●能形成完整的车辆计重信息，包括轴重、联轴重量、总重、轴型、联轴信息等信息，记录车辆通过时间；

●采用高性能嵌入式单片机系统，无磁盘操作系统，在自检异常、通讯失败或者程序迷走时，处理计算机能够自动复位，复位时间小于5s；

●具有调试、检测用数字仪表显示面板，可以显示各轴轴型、轴重、车辆总重和车速；

●能检测车辆通过称重检测区时的速度，并能检测车辆前进/后退的状态；

●能对各种有意或无意的不规则行驶状态如S行驶、倒车、侧边行驶、加减速、振动等进行正确计重；

●能通过标准开放的数据接口安全可靠的将计重信息传输给车道收费计算机，具备数据缓存功能，保证计重数据与车辆一一对应；

●计重设备具有开机自检、空闲时定时自检、零点校正和自动温度补偿能力。

部件发生故障时，系统主动提示故障信息，提醒用户及时处理，并能将故障及自检信息发送给车道收费计算机；

●具有进入校准状态的开关。

在校准状态下，通过调试键盘可以很方便的对计重设备进行校准；

●计重系统中所有活动金属部件均进行防锈处理；

●适应室外全天候工作，适应风、雨、雪、雾、飞鸟、沙尘、冷、热、干、潮、电磁干扰、雷等各种恶劣环境，施工及日常维护简单方便，具备故障应急处理措施。

4.主要设备性能和技术指标

4.1轴组秤台

针对收费车道特殊的使用环境，我公司称重检测设备采用专利结构设计，以满足系统长期可靠运行的要求。

●品牌：

万集科技型号：

DCS-60KⅡ；

●称重平台（宽度）：

普通车道3.5m，超宽车道4.2m，可根据实际情况定做称重平台；

●称重平台长度：

4.3m；

●额定载荷：

60t（三联轴组）；

●过载能力：

150%；

●静态精度：

III级；

●动态称重精度：

误差≤±0.5%，国标1级（匀速0~20Km/h）；

●有效测量的速度范围为：

0～30km/h，允许轮轴停在称重平台上；

●工作环境：

温度：

-40℃～+80℃；相对湿度：

0～95%；

●称重传感器防护等级：

IP68；

●精度稳定性：

设备标定周期12个月；

●设备具有自诊断功能，发生故障时能通过软硬件发出故障信息；

●输出检测信息：

轴型、胎型、轴距、联轴信息、轴重、联轴重量、总重、行驶状态代码等。

4.2称重传感器

称重传感器用于动态称重过程测力及数字信号的转换，是系统中的关键部件，本系统采用中航电测桥式传感器，品质卓越，适用于重载车辆的频繁碾压。

可在高温、湿热、腐蚀等极恶劣的环境中稳定工作。

●称重传感器：

型号：

HM9B-40t；

其重要指标如下：

●额定容量：

40t；

●工作环境温度：

-40℃～+80℃；

●安全过载：

150%FS；

●极限过载：

300%FS；

●称重传感器防护等级：

IP68（可浸泡在水中）；

●当称重传感器发生故障时，可以通过硬件和软件发出故障消息。

4.3红外线车辆分离器

车辆分离器能对车辆进行可靠的分离，消除跟车现象，保证称重检测数据与车辆的一一对应。

设备构成：

红外线光幕（发射器、接收器）、光幕护罩及配套安装附件等。

●品牌：

万集科技型号：

D-10W；

●在良好天气时，分离判断正确率达到99.9%以上；

在恶劣天气时（含强光直射），分离判断正确率达到99%以上；

●最小分车距离：

100mm；

●工作电压：

24VDC±20%；

●最大检测距离：

17m；

●扫描高度：

1230mm；

●最小检测物：

30mm；

●保护功能：

具有瞬时过电压和反极性保护；

●防护等级：

IP65；

●外壳材料：

不锈钢外壳；

●工作环境：

温度：

-40℃-80℃；相对湿度：

0-95%；

●防雷接地电阻：

≤4Ω。

4.4数据采集处理器

数据采集处理器是整个系统的控制部分，负责处理称重传感器、轮轴判别器、红外线车辆分离器和线圈检测器送来的信息，经专门的程序分析和处理计算出其轴重、轴组重和速度，并依次累加出车辆总重。

同时根据上级计算机的要求传送车辆载荷信息，并控制相应的报警装置报警。

●品牌：

万集科技型号：

D-01W；

●数据采集处理器安装在收费岛上收费岛前部，采用基础固定安装方式。

秤台、轮轴判别器、红外线车辆分离器、线圈检测器等外场设备的数据均传至数据采集处理器，经处理后通过RS232接口上传至车道收费计算机。

通过RS232接口及软件可对数据采集处理器进行控制，并能够根据接口定义传输数据及控制命令；

●具有调试、检测用数字仪表显示面板，可以显示计重信息；

●具有自动缓存功能，在向收费车道收费计算机发送的同时，自动存入缓存消息队列，在此条称重数据未正确得到车道收费计算机接收正确回复的情况下，尝试自动重新发送，从而保证计重数据的完整性；

●控制柜箱体采用不锈钢材质（厚度1.5mm），双层机箱防护，防护等级达IP65。

门锁采用防盗锁，门缝采取包边防护；整个设备具有防雨能力，外壳表面经防锈处理，保证不锈蚀、不龟裂、不脱落；

●数据采集处理器能接收车道收费计算机发出的基本指令数据并完成相应的动作，如开启或关闭计重系统；

●电源供电：

220VAC（-15%，+10%），50Hz±2%；

●工作环境：

温度：

-40℃～+80℃；相对湿度：

0～95%；

●防护等级：

IP65；

●MTBF≥20000h。

4.5轮轴判别器

轮轴判别器工作原理是：

检测通过的车轮在轮轴判别器上所压的传感器个数，经专门软件判断，来确定是单轮胎还是双轮胎。

采用多个压式传感器并排布置组成，间距较密，测量准确性高。

●品牌：

万集科技型号：

D-03W;

●对总重5t以上的车辆判断准确度达到99%以上；

●当轮轴判别器发生故障时，可以通过硬件和软件（收费界面上）显示出明确的故障信息；

●信号类型：

金属压力传感器；

●传感器数量：

超宽车道16个、普通车道12个；

●本地数字化，数字量传输，抗干扰能力强；

●疲劳寿命长，高强度耐磨性能好，不易损坏，故障率低；

●工作环境：

温度：

-40℃～+80℃；

相对湿度：

0～95%；

●防护等级：

IP68。

4.6线圈检测器

设置在车道内的线圈检测器为感应线圈，可在红外线车辆分离器出现故障时起到有效的分车作用。

线圈检测器通过电磁感应来进行检测车辆的分离，当车辆通过时，车辆触发线圈产生电磁感应，经过线缆传到数据采集器。

线圈检测器具有成本低，安装简单方便，施工量小等特点。

●品牌：

万集科技；型号：

D-02W

●车距不小于2m时，分车判断精度达到99%以上；

●尺寸：

1m×2m，由截面积不小于1.5m㎡多股铜导线构成；

●线圈的灵敏度为可调节；

●当线圈发生故障时，可以通过硬件和软件发出故障消息；

●工作环境：

温度：

-40℃～+80℃；相对湿度：

0～95%；

●线圈电感量范围：

20—1000μH可调；

●频率：

面板上四级可调：

20—70kHz；

●线圈缠绕5圈。

5.系统特点与稳定运行的解决方案

5.1轴组秤特点

5.1.1精度高，为用户提供一种全新的选择

1+1轴组秤作为一种新的称重平台，在结构上采用双台面，长秤体设计，通过优化轴组重量更新逻辑，将单称台的称量数据也归入轴组更新，相比于其他厂家的1+1结构秤体，增加了称量距离，保证了称重的准确度。

采用轴组称量方式，基于轴组智能识别的逻辑算法，实现动态称重国标1级，称重误差：

≤±0.5%。

其实际使用精度达到整车式计重系统的实际使用精度，为用户提供更多一种选择。

5.1.2防作弊效果好

1+1轴组秤可有效降低车辆不规范行驶带来的称重误差。

采用双台面、长秤体以及两侧加装花纹防滑板设计，秤台结构设计与轴组称重算法的完美结合，彻底杜绝了车辆“S”型、跳秤、顶千斤等不规范行驶行为，并且专门设计的防点刹算法，对点刹作弊的车辆重量进行补偿，作弊识别率高；防跳秤算法，当车辆采用跳秤的作弊行驶时，能够识别这种作弊行为并在算法中剔除跳秤这段重量偏轻的数据段，保证在任何不规范行驶状态下，称重精度误差稳定≤±2.5%。

5.1.3动态检测效率高

1+1轴组秤作为一种动态秤，其采用先进的多车识别技术结合车辆称重分离算法，准确处理多车连续过车称重数据，保证连续过车时的动态称重精度。

5.1.4投入成本低

轴组秤式计重收费系统，检测精度达到整车式计重收费系统的实际使用精度，但其设备价格远低于整车式计重收费系统设备，工程施工量仅为整车式计重收费系统的1/3。

5.2保证系统精确数轴的设计方案

传统的计重设备，均采用轮轴识别器一类的设备来实现对轴数的判