高速公路计重收费系统及常见故障分析

1、高速公路计重收费系统及常见故障分析引言随着城乡经济的飞速发展，在公路上行驶的超限运输车辆逐年增多，增加了交通事故隐患，并使公路、桥梁过早损坏。为维护公路和桥梁，保障安全畅通，必须对超限车辆进行管理，计重收费即是一种行之有效的解决方案。1系统的工作原理及组成单元1.1工作原理高速公路车辆计重收费系统是通过采集称重传感器、轮胎识别器、红外光幕车辆分离器、感应线圈等信号，传输给计算机后判断车型，形成完整的车辆信息：轴重、总重、轴型、轮胎数、车速、加速度等，传送给收费机进行相应的业务处理。原理图如图1所示。红吟）宇辑分离器汁秤什L取林皿佬豁蓉卜红外址幕袴制器lOrW传慝器10（称倉停滋器轮别器数据采舉

2、器tot称审隹感器图1离速仝路车辆计重收费系烧原理图.RS-422通怙橡I】屮央控 制斛兀 僅于收li:|PDI32F1卜J !2鹭罐理（MH1厂 !Mi _J1 2 组成单元1) 动态称重秤台单元。秤台结构设计、材料选取在整个系统中占有非常重要的地位，它 影响着称重精度及秤台的可靠性、 稳定性。 秤台台面由钢板焊接成蜂窝状结构， 使秤台不但 具有足够的强度，保证长时间承力不变形，而且具有足够的刚度以保证秤台接近于刚性体， 在施加重力时，不至于受力变形引起重量输出滞后。秤台做防锈处理并涂多层防锈漆。 传感器安装在秤体台面与秤台底座之间， 受压时微小 的应力变化引起输出电压的变化，精度为0 02

3、 ，防护等级为 IP68 ，平均寿命 3 年，软件应能指示每个传感器是否正常。秤台底座的作用是支撑秤台。 其尺寸大小要考虑混凝土的承压能力及底座的变形。 整体 秤台接地电阻不大于 1Q ，保证传感器免遭雷击。有些厂家为提高称量精度及系统的可靠性，采 用了多秤台结构，通过增加轮轴在台面 的运行时问， 获得较多的有效数据， 能够得到更可靠的车辆信息 及高于单台面两倍以上的 称量精度。2) 轮胎识别器。大多厂家采用称重传感器，也有厂家采用行程开关，无论哪种方式都 应保证轮胎识别器尽量不受横向力的影响， 特别是车辆刹车或提速时的水平冲击。 由于有泥 水的存在，封装后的传感器应具备 IP68 防护等级，

4、且防备泥沙卡住传感器。本单元应能判 断故障，指示每个传感器是否正常。3) 红外分离单元。本单元通过红外光被遮挡， 判断车辆通过与否。工作方式为：光幕 在大于设定光束数被遮挡时输出 ON 信号，全部光束无遮挡时输出 OFF 信号。光幕应保持 清洁。本单元设有故障报警功能向收费机发出故障信息。4) 线圈感应单元。线圈和控制器构成一个振荡器，当车辆驶近时，振荡器频率信号发生变化， 线圈控制器检测到频率变化， 经过处理后发出一个车辆存在的信号。 当车辆离开时，频率恢复正常， 控制器发出一个车辆离开的信号本单元设有故障报警功能， 提示埋置线圈或控制器是否正常。5) 数据采集单元。本单元完成重量、线圈感应

5、、轮胎识别、红外分离信息的采集等， 预处理后，将车辆信息传送给中央控制单元。6) 中央控制器。该部分是整个装置的核心部分，一般采用工业控制计算机，要求具有 高可靠性。对数据采集单元上传的重量数据、线圈感应、轮胎识 别、红外分离信息进行处 理，得到车辆的轴重、总重、 车型、轴型、超限、速度、加速度等信息并传送到车道收费 机。2 常见故障分析2 1 车辆信息丢失车辆通过称重区域， 没有信息反应在车道收费机上， 此时需要插入车辆信息。 故障原因：1) 通信故障，可能是通信线松动； 2) 中控器受强烈干扰后不工作且不能自恢复；3) 秤台采集信息故障； 4) 车辆判断系统不能正常提供车辆信息； 5) 车

6、辆通过秤台时速度过快、采集 信息太少，软件误判为干扰信号。增加台面有效长度可减少车辆信息丢失故障。2 2 轮轴识别错误车辆通过称重区域， 轮轴判断错误， 丢失车轴或增加车轴，此时需要修改车辆信息。故 障原因是由于判断轮轴所用传感器没能得到正确信息， 如秤台限位过松或过紧等。 增加秤台 数可通过两次以上的判断，减少轮轴识别故障。2 3 车辆分离故障 车辆通过称重区域，车辆分离出现错误，将两辆车合并为一辆，或将一辆车分成两辆， 此时需要拆分或合并车辆信息。故障产生的原因是光幕被遮挡、 污染或线圈有故障。2 4 称量精度偏差车辆通过称重区域，车辆重量有差异，原因可能是：1) 车辆通过秤台时刹车或提速；2) 车辆通过秤台时速度过快，采集数据不准； 3) 秤台有故障； 4) 传感器有故障。多秤台结 构增加了采集的有效数据量，有利于进行精确的数学分析，能够较大幅度地提高 称量精度。3 结束语高速公路计重收费在国内方兴未艾， 从科研课题走向实施， 从江苏一省试验到各省仿效， 从各