傳統(tǒng)的地磅每次只能計(jì)量一輛車(chē)，會(huì)嚴(yán)重影響收費(fèi)站的通行效率，因此既 能保證必要的計(jì)量精度，又不影響通行效率的貨車(chē)不停車(chē)計(jì)重收費(fèi)是一個(gè)重要的研究課題。

本文探討了貨車(chē)整車(chē)式ETC稱(chēng)重在高速公路計(jì)重收費(fèi)的可行性，提出了系統(tǒng)的架構(gòu)模塊和技 術(shù)實(shí)現(xiàn)的方法。

1.引言

計(jì)重收費(fèi)作為遏制超限超載的一種手段，自 2000年至今，已在國(guó)內(nèi)幾乎所有省份進(jìn)行了應(yīng)用，取得了較大的成就，但仍然存在一定的問(wèn)題，其 中最主要的問(wèn)題在于進(jìn)一步加劇了收費(fèi)站擁堵，降低了高速公路的服務(wù)水平。

電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)Electronic Toll Collection,簡(jiǎn)稱(chēng)ETC) 是一種先進(jìn)的道路收費(fèi)系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì) 在于迅速完成收費(fèi)，可提高收費(fèi)的效率和準(zhǔn)確性。

要實(shí)現(xiàn)貨車(chē)不停車(chē)收費(fèi)，提高通行效率，最有效 的辦法就是把貨車(chē)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重和ETC相結(jié)合，達(dá)到 快速通行的效果。

整車(chē)稱(chēng)重能從根本上提高計(jì)量的準(zhǔn)確度，杜 絕作弊行駛行為的發(fā)生，但是傳統(tǒng)的地磅每次 只能計(jì)量一輛車(chē)，會(huì)嚴(yán)重影響收費(fèi)站的通行效率，因此既能保證必要的計(jì)量精度，又不影響通行效 率的可連續(xù)跟車(chē)整車(chē)式動(dòng)態(tài)電子地磅適合我國(guó)的計(jì) 重收費(fèi)系統(tǒng)。

貨車(chē)ETC計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)基于整車(chē)式計(jì)重收費(fèi)具有通行效率高、稱(chēng)量精度高、能準(zhǔn)確檢測(cè)車(chē)輛 軸重及軸數(shù)、軸組等特點(diǎn)。

2.系統(tǒng)組成

如圖1所示，貨車(chē)ETC計(jì)重稱(chēng)重系統(tǒng)由整車(chē)式秤臺(tái)、稱(chēng)重及車(chē)輛識(shí)別控制模塊稱(chēng)爾重控制器、 輪胎識(shí)別器、車(chē)輛分離器信息交換模塊入口 及出口欄桿機(jī)、車(chē)輛預(yù)讀天線、交易天線、費(fèi)額 顯示器等組成。

2.1整車(chē)式秤臺(tái)

特殊設(shè)計(jì)的秤臺(tái)，軸組式秤臺(tái)長(zhǎng)度一般為 21m,寬度適合車(chē)道，含附加的車(chē)軸識(shí)別裝置。在 秤臺(tái)兩端安裝帶方向識(shí)別的數(shù)軸器。這種結(jié)構(gòu)的 優(yōu)點(diǎn)是方向判別由硬件實(shí)現(xiàn)，又保留了傳統(tǒng)的軟 件方向識(shí)別，大大減少了由此引起的丟軸、不傳 數(shù)據(jù)或較大誤差的可能性。臺(tái)面采用翼式防滑結(jié) 構(gòu)，斷續(xù)的花紋板可以大大提高剎車(chē)阻力，而向 中心的翼面可以使車(chē)輛打滑時(shí)自動(dòng)向中心而不是 邊緣滑動(dòng)。在斷續(xù)花紋板中間加石英砂防滑，綜 合防滑效果與原水泥路面相當(dāng)。

2.2稱(chēng)重及車(chē)輛識(shí)別控制模塊 這是系統(tǒng)的大腦部分，由多個(gè)微處理器協(xié)同 完成，負(fù)責(zé)處理秤臺(tái)、輪軸識(shí)別器、車(chē)輛分離器 的信息，向計(jì)算機(jī)發(fā)送稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)，給控制計(jì)算機(jī) 發(fā)送電動(dòng)欄桿控制信號(hào)。輪軸識(shí)別器用于識(shí)別通 過(guò)的車(chē)輛軸型，是否配置由系統(tǒng)需求決定。車(chē)輛 分離器用于提示當(dāng)前車(chē)輛是否已完全上秤臺(tái)，通 常使用紅外線光幕，也可用地感線圈或類(lèi)似設(shè)備。

2.3信息交換模塊

信息交換模塊包含稱(chēng)重費(fèi)額顯示器、車(chē)輛頂 預(yù)讀天線、入口欄桿機(jī)和交易天線等組成。稱(chēng)重 費(fèi)額顯示器接受車(chē)道控制機(jī)的控制，顯示計(jì)重車(chē) 輛的車(chē)型、費(fèi)軸型和車(chē)型。額、總軸重、超限重 和余額等。車(chē)輛預(yù)讀天線用于讀取車(chē)輛信息，判 別客車(chē)與貨車(chē)類(lèi)型。

入口欄桿機(jī)確保貨車(chē)稱(chēng)重時(shí)達(dá)到最高精度， 客車(chē)或客貨混合時(shí)達(dá)到最大通行能力。稱(chēng)重儀表 通過(guò)交易天線傳送重量計(jì)算相應(yīng)的通行費(fèi)，從車(chē) 輛通行卡賬戶中扣除。

3.檢測(cè)流程

3.1檢測(cè)車(chē)輛為客車(chē)時(shí) 如圖2所示，當(dāng)車(chē)輛預(yù)讀天線檢測(cè)到通過(guò)車(chē) 輛為客車(chē)時(shí)，若秤臺(tái)上無(wú)貨車(chē)，則前置欄桿抬起, 車(chē)輛連續(xù)通過(guò)。若秤臺(tái)上有貨車(chē)，則待貨車(chē)完成 稱(chēng)重后，欄桿抬起，客車(chē)進(jìn)入。

3.2檢測(cè)車(chē)輛為貨車(chē)時(shí) 如圖3所示，當(dāng)車(chē)輛預(yù)讀天線檢測(cè)到通過(guò)車(chē) 輛為貨車(chē)時(shí)，若秤臺(tái)上無(wú)其他貨車(chē)，則前置欄桿 抬起，車(chē)輛直接駛?cè)搿Ｈ舫优_(tái)上有其他貨車(chē)，則 待該貨車(chē)完成稱(chēng)重后，欄桿抬起車(chē)輛駛?cè)搿?/span>

以上流程中，除稱(chēng)重結(jié)果需與車(chē)道計(jì)算機(jī)通 信外，其余全部由稱(chēng)重系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制。

4.貨車(chē)ETC計(jì)重系統(tǒng)相比普通計(jì)重系統(tǒng)的特殊問(wèn)題

4.1在普通計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)最高 的稱(chēng)重準(zhǔn)確度，采用了二車(chē)一桿模式，這在人工 收費(fèi)條件下達(dá)到了準(zhǔn)確度與效率的良好統(tǒng)但 在ETC系統(tǒng)中，由于交易速度遠(yuǎn)快于人工收費(fèi)， 若仍采用這種模式將降低車(chē)輛通行效率。由于目 前僅貨車(chē)需要準(zhǔn)確稱(chēng)重而客車(chē)無(wú)需準(zhǔn)確稱(chēng)重，為 實(shí)現(xiàn)最大流量，對(duì)客車(chē)和貨車(chē)我們采用了不同的 稱(chēng)重策略。貨車(chē)采用二車(chē)一桿模式，客車(chē)采用連 續(xù)跟車(chē)模式。需要控制儀表在車(chē)輛上秤前確認(rèn)客 車(chē)/貨車(chē)，因此稱(chēng)重控制器需要增加接收客車(chē)/貨 車(chē)指令，按照客車(chē)/貨車(chē)發(fā)出相應(yīng)的控制指令控制 入口欄桿并調(diào)整入口欄桿的控制邏輯。

4.2對(duì)客車(chē)，只要有ETC通行卡立即開(kāi)啟入 口欄桿，并在車(chē)輛收尾后立即上傳重量數(shù)據(jù)，這 個(gè)重量可能誤差稍大，也可設(shè)置為快下秤臺(tái)時(shí)發(fā) 送數(shù)據(jù)，這可明顯提高稱(chēng)重精度，但由于客車(chē)不 計(jì)重收費(fèi)，對(duì)計(jì)費(fèi)不產(chǎn)生影響。

4.3對(duì)貨車(chē)，若秤臺(tái)上無(wú)其它貨車(chē)允許有 客車(chē),立即開(kāi)啟入口欄桿，并在其它車(chē)輛完全 離開(kāi)秤臺(tái)后再上傳稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)從而達(dá)到最高的準(zhǔn)確 度。最遲在車(chē)輛前輪接觸到秤臺(tái)下沿時(shí)完成稱(chēng) 重。為盡可能給交易天線留下交易時(shí)間，建議有 條件時(shí)，秤臺(tái)安裝適當(dāng)多前置一些距離，即離收 費(fèi)亭遠(yuǎn)一些。

4.4有其它貨車(chē)時(shí)，需要等待前一輛貨車(chē)完 成稱(chēng)重（最遲前車(chē)的前輪到達(dá)秤臺(tái)下沿才打開(kāi) 入口欄桿以實(shí)現(xiàn)二車(chē)一桿稱(chēng)重。

4.5對(duì)無(wú)ETC通行卡車(chē)輛，入口欄桿不打 開(kāi)，但對(duì)強(qiáng)行闖入的車(chē)輛，稱(chēng)重系統(tǒng)按貨車(chē)處理。

為確保不停車(chē)收費(fèi)，必須保證車(chē)輛到收 費(fèi)亭前稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)已上傳收費(fèi)計(jì)算機(jī)，有些廠家簡(jiǎn) 單加快數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)間解決這個(gè)問(wèn)題，這并不可取 (客車(chē)除外。因?yàn)檫@意味著沒(méi)有充分利用秤臺(tái)的 有效長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)最高準(zhǔn)確度。正確的做法是適當(dāng)加 大前置式秤臺(tái)的前置量，當(dāng)然這會(huì)延長(zhǎng)島頭長(zhǎng)度。 若由于環(huán)境限制無(wú)法進(jìn)一步延長(zhǎng)島頭時(shí)，縮短秤 臺(tái)長(zhǎng)度其效果也優(yōu)于人為提前發(fā)送數(shù)據(jù)。需要設(shè) 計(jì)合理的入口電動(dòng)欄桿控制邏輯實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重精度和 通行效率的高度統(tǒng)一。

必須確保軸型的100%準(zhǔn)確。人工收費(fèi)時(shí) 發(fā)生軸型錯(cuò)誤造成計(jì)量誤差可以通過(guò)復(fù)秤修正， ETC無(wú)法人工修正，因此數(shù)軸效果必須100%可 靠。

5.結(jié)語(yǔ)

本文將整車(chē)式動(dòng)態(tài)稱(chēng)重方法應(yīng)用于ETC不停 車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了整車(chē)式稱(chēng)重與ETC集成的 方案。系統(tǒng)將集成方案分成三個(gè)模塊，探討了系 統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中重點(diǎn)可能出現(xiàn)的客車(chē)和貨車(chē)混合過(guò) 程中車(chē)輛的識(shí)別問(wèn)題提出了技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì) 系統(tǒng)實(shí)施中可能的問(wèn)題進(jìn)行了歸納并提出解決辦 法。基于整車(chē)式ETC動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)，對(duì)提高貨車(chē) 通行效率和提升貨車(chē)重量的計(jì)量精度方面有較高 的推廣價(jià)值。