地磅計(jì)重收費(fèi)是借助計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)，根據(jù)計(jì)費(fèi)質(zhì)量確定收 費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和費(fèi)用總額的一種公路通行費(fèi)征收方式。計(jì)重收費(fèi) 是公路通行費(fèi)征收方式的調(diào)整和完善，目前已在全國(guó)24個(gè) 省（市）收費(fèi)公路上實(shí)施。黑龍江省冬季漫長(zhǎng)且寒冷，平 均氣溫-14’C,最低氣溫達(dá)-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(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)的 應(yīng)用案例，計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)生產(chǎn)商無法出具在低溫環(huán)境下計(jì) 重收費(fèi)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)報(bào)告。在產(chǎn)品宣傳資料中，部分生 產(chǎn)商描述計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)所有的外場(chǎng)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(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)能否在寒冷地區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行，是有關(guān)方面關(guān)注的焦點(diǎn) 問題。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)概述

計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)由計(jì)重秤臺(tái)、控制柜、輪胎識(shí)別器、紅外 光幕車輛分離器及環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器等組成。計(jì)重收費(fèi)系 統(tǒng)構(gòu)成見圖1。

當(dāng)車輛進(jìn)人出口計(jì)重收費(fèi)車道時(shí)，紅外光幕車輛分離器檢測(cè)車輛到達(dá)，車輛各軸依次通過輪胎識(shí)別器，輪胎識(shí) 別器判斷出車輛軸組類型或輪胎數(shù)量。當(dāng)車輛通過計(jì)重秤 臺(tái)時(shí)，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(hào)，經(jīng)線性放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)微處理機(jī)處理后，完成每一軸 重動(dòng)態(tài)計(jì)量。在車輛完全通過計(jì)重秤臺(tái)后，將軸重累計(jì)， 得到車輛總重，車輛分離器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，進(jìn)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(duì)所記錄的數(shù) 據(jù)進(jìn)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(jī)。

2、計(jì)重秤臺(tái)

目前計(jì)重秤臺(tái)主要有兩大類型：常規(guī)機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)秤臺(tái)、 彎板式秤臺(tái)。機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)秤臺(tái)在結(jié)構(gòu)上有兩種形式：稱重傳 感器安裝在高于秤臺(tái)的位置，稱之為上翻式秤臺(tái)，另一種則 是將傳感器裝在秤臺(tái)下面，與常規(guī)地磅一樣。二者對(duì)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(hù)以免壓壞。

3.控制柜

控制柜由稱重?cái)?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(jì)重相關(guān)信 息顯示窗口）、機(jī)柜等構(gòu)成，主要用于采集處理稱重?cái)?shù)據(jù)， 并將稱重?cái)?shù)據(jù)上傳至車道收費(fèi)計(jì)算機(jī)。

4.輪胎識(shí)別器

其作用是正確判別車軸每側(cè)是單輪還是雙輪，同時(shí)與秤 臺(tái)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(shí)別器大體上有兩大類：一是采用多個(gè)傳感器，通過檢測(cè) 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(shí)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(cè)車輛是否已完全通過秤臺(tái)，由一組紅外發(fā)射/接收對(duì)管組成?？紤]到拖掛車的檢 測(cè)，相臨紅外管之間的間距不宜大于20mm,為能檢測(cè)各種 車型，紅外管最低離地高度不宜大于30cm,最高點(diǎn)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(jiǎn) 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(cè)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(cè)器

環(huán)形線圈車輛檢測(cè)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(cè)器是利用車輛經(jīng)過埋有線圈的路面時(shí) 引起線圈電感量的變化來檢測(cè)車輛的，它不能可靠地分離二 輛靠得很近的車輛，也會(huì)將拖掛貨車誤判為兩個(gè)車，因此準(zhǔn) 確率較低。

實(shí)際應(yīng)用分析

黑龍江省處于我國(guó)最北端，冬季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，雪量較 大，氣候寒冷。在這種寒冷、多雪的氣候環(huán)境下，全國(guó)各廠 家的計(jì)重收費(fèi)設(shè)備都沒有應(yīng)用案例，整個(gè)計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)也沒 有做過低溫動(dòng)態(tài)測(cè)試，無法證明計(jì)重收費(fèi)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(jì)重收費(fèi)項(xiàng)目辦公室組織了十個(gè) 計(jì)重收費(fèi)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(gè)收費(fèi)站出口收費(fèi)車道安裝了 19套計(jì)重收 費(fèi)設(shè)備，并于該年10月至次年3月這個(gè)較為寒冷的時(shí)間段， 進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。與此同時(shí)，對(duì)上述十個(gè)廠家提供的秤臺(tái)式、 彎板式及石英式計(jì)重收費(fèi)設(shè)備，對(duì)七大類20個(gè)單項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì) 的測(cè)試分析，以全面掌握不同類型的計(jì)重收費(fèi)設(shè)備在寒冷環(huán) 境下的工作狀況。

1、主要測(cè)試內(nèi)容

在黑龍江省寒冷的環(huán)境下，對(duì)計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)的測(cè)試分為 專項(xiàng)測(cè)試和運(yùn)行測(cè)試，主要測(cè)試如下：

(1)專項(xiàng)測(cè)試

專項(xiàng)測(cè)試是使用標(biāo)準(zhǔn)，參考車輛相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)計(jì)重收 費(fèi)設(shè)備的稱重性能、計(jì)重收費(fèi)設(shè)備、軟件等內(nèi)容進(jìn)行綜合測(cè) 試，專項(xiàng)測(cè)試由黑龍江省計(jì)量檢定部門按照以下測(cè)試內(nèi)容進(jìn) 行。

①正常情況下稱重性能測(cè)試

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

進(jìn)行正常情況下稱重性能測(cè)試。

②異常情況下稱重性能測(cè)試。

取兩個(gè)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(cè)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(diǎn)進(jìn)行5次稱量，記 錄稱量值，分析稱量精度，直至稱量誤差達(dá)到±5%以上為 止。

?車輛啟動(dòng)、停止?fàn)顩r下稱重精度測(cè)試

使每輛參考車后車軸在稱臺(tái)上有明顯停留，停留時(shí)間大 于3秒，重新啟動(dòng)，加速通過秤臺(tái)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(cè)試

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

?秤臺(tái)上有冰雪覆蓋物時(shí)稱重精度測(cè)試

提前12小時(shí)在稱臺(tái)之上澆注lcm厚的冰，然后選取上述 兩個(gè)不同質(zhì)量的參考車輛，以5km/h勻速通過稱臺(tái)，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(cè)試

?光柵分辨率測(cè)試

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

?最小分車距離測(cè)試

使用兩個(gè)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(gè)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(cè)試

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

④收尾線圈測(cè)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(dòng)切換為收尾線圈收尾。分析計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)在 車輛通過時(shí)能否正常收尾。

?收尾距離測(cè)試

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

⑤計(jì)重收費(fèi)設(shè)備配套軟件測(cè)試

?測(cè)試準(zhǔn)備

用RS-232串行電纜連接計(jì)重設(shè)備和測(cè)試計(jì)算機(jī)，并在 測(cè)試計(jì)算機(jī)上安裝動(dòng)態(tài)連接庫和測(cè)試軟件，正確設(shè)置測(cè)試計(jì) 算機(jī)的RS-232串行通訊口。

?數(shù)據(jù)通訊起源和動(dòng)態(tài)連接庫自主運(yùn)行測(cè)試

當(dāng)參考車輛部分駛過秤臺(tái)，且未收尾時(shí)暫停，此時(shí)在測(cè) 試計(jì)算機(jī)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(jìn)，收尾后在測(cè)試計(jì)算機(jī)顯示界面上能夠觀察到動(dòng)態(tài)連 接庫緩存有該車的稱重?cái)?shù)據(jù)。符合上述情況，則認(rèn)為數(shù)據(jù)通 訊是由收尾信號(hào)發(fā)起的，而且數(shù)據(jù)通訊可以不需要計(jì)重收費(fèi) 軟件干涉，由動(dòng)態(tài)連接庫自動(dòng)進(jìn)行。

?計(jì)重設(shè)備緩存能力測(cè)試

重啟測(cè)試計(jì)算機(jī)清空動(dòng)態(tài)連接庫中緩存的稱重?cái)?shù)據(jù)，再 發(fā)同步命令從計(jì)重設(shè)備向測(cè)試計(jì)算機(jī)同步稱重?cái)?shù)據(jù)，檢査動(dòng) 態(tài)連接庫中緩存的稱重?cái)?shù)據(jù)與原來的數(shù)據(jù)是否相符，若相符 則認(rèn)為計(jì)重設(shè)備具有緩存能力。

?稱重?cái)?shù)據(jù)刪除測(cè)試

發(fā)刪除命令將前項(xiàng)測(cè)試中緩存的數(shù)據(jù)刪除1~2條，重啟 測(cè)試計(jì)算機(jī)清空動(dòng)態(tài)連接庫中緩存的稱重?cái)?shù)據(jù)，再發(fā)同步命 令從計(jì)重設(shè)備向測(cè)試計(jì)算機(jī)同步稱重?cái)?shù)據(jù)，檢查動(dòng)態(tài)連接庫 中緩存的稱重?cái)?shù)據(jù)是否對(duì)應(yīng)減少，若對(duì)應(yīng)減少則認(rèn)為符合要 求。

?車輛進(jìn)入后退出測(cè)試

當(dāng)參考車輛駛?cè)胲嚨啦⑹瘴埠?，在測(cè)試計(jì)算機(jī)上應(yīng)能觀 察到計(jì)重設(shè)備發(fā)出的該車稱重?cái)?shù)據(jù)，若該車退出后可以觀察 到該車的稱重?cái)?shù)據(jù)被清除，則認(rèn)為計(jì)重設(shè)備能夠正確處理車 輛進(jìn)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瘴埠螅跍y(cè)試計(jì)算機(jī)上應(yīng)能 觀察到計(jì)重設(shè)備發(fā)出的該車稱重?cái)?shù)據(jù)。若該車部分退出通 過秤臺(tái)(未收頭），再完全進(jìn)人車道時(shí)，若緩存的稱重?cái)?shù)據(jù) 不變，則認(rèn)為計(jì)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(jìn)人

當(dāng)參考車輛駛?cè)塑嚨?，部分通過秤臺(tái)(未收尾)，再完全 退出車道時(shí)，若計(jì)重設(shè)備不發(fā)出任何稱重?cái)?shù)據(jù)，在測(cè)試計(jì)算 機(jī)上也未觀察到稱重?cái)?shù)據(jù)的改變，則認(rèn)為計(jì)重設(shè)備能夠正確

處理車輛不完全進(jìn)人的情況。

?車輛在稱臺(tái)上不完全倒車

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

?模擬故障測(cè)試

人為使計(jì)重設(shè)備的各個(gè)組成部分產(chǎn)生故障，觀察測(cè)試計(jì) 算機(jī)上獲得的故障代碼與實(shí)際情況是否相符，若相符則認(rèn)為 計(jì)重設(shè)備能夠正確發(fā)出各種出錯(cuò)信息。

⑥計(jì)重收費(fèi)設(shè)備在低溫環(huán)境下啟動(dòng)測(cè)試

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

2、運(yùn)行測(cè)試

運(yùn)行測(cè)試主要對(duì)紅外光幕車輛分離器分車性能、計(jì)重收 費(fèi)系統(tǒng)輪胎識(shí)別性能、計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試。運(yùn)行 測(cè)試由高速公路管理部門組織實(shí)施。

紅外光幕車輛分離器分車性能測(cè)試

以測(cè)試當(dāng)天24小時(shí)內(nèi)通過測(cè)試車道所有車輛為測(cè)試對(duì) 象，記錄車輛分離器的車輛分離情況，將計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)分離 結(jié)果與人工觀測(cè)記錄結(jié)果分析、比較，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總， 計(jì)算車輛分離器分車正確率，并進(jìn)行分析。

計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)輪胎識(shí)別性能測(cè)試

輪胎識(shí)別性能測(cè)試與車輛分離器分車性能測(cè)試同步進(jìn) 行。以測(cè)試當(dāng)天24小時(shí)內(nèi)通過測(cè)試車道的5T以上貨車為測(cè) 試對(duì)象，記錄計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)輪胎識(shí)別情況，將計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng) 識(shí)別結(jié)果與人工觀測(cè)記錄結(jié)果分析、比較，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯 總，計(jì)算輪胎識(shí)別正確率，并進(jìn)行分析。

計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試

①測(cè)試前的準(zhǔn)備。為了測(cè)試計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要 求安裝計(jì)重收費(fèi)設(shè)備的測(cè)試車道開放，進(jìn)行正常收費(fèi)業(yè)務(wù)。 設(shè)備廠家人員將設(shè)備的電源與收費(fèi)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(fù)責(zé)派發(fā)封 條，將控制機(jī)柜封存，廠家人員不得再對(duì)設(shè)備做任何操作， 收費(fèi)站計(jì)重收費(fèi)相關(guān)人員負(fù)責(zé)監(jiān)督。

②在計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)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(qǐng)的方式上 報(bào)，說明情況并得到許可后，再進(jìn)行操作。收費(fèi)站計(jì)重收費(fèi)負(fù)責(zé)人要對(duì)廠家人員打開封條操作設(shè)備的情況進(jìn)行記錄，最 后將有關(guān)情況匯總。

③計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試內(nèi)容見表1。

測(cè)試地點(diǎn)：——收費(fèi)站 號(hào)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(duì)十個(gè)設(shè)備廠家的19套計(jì)重 收費(fèi)設(shè)備經(jīng)過三個(gè)多月的實(shí)際應(yīng)用和測(cè)試，分析如下：

1、在-30X：條件下，計(jì)重收費(fèi)設(shè)備的稱重精度未發(fā)生 改變，十個(gè)廠家計(jì)重收費(fèi)設(shè)備大多能滿足國(guó)家質(zhì)檢總局發(fā)布 《動(dòng)態(tài)公路車輛自動(dòng)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(gè)廠家19臺(tái)計(jì)重表2 19臺(tái)計(jì)重收費(fèi)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(tái)的速度對(duì)稱重精度有一定影響， 當(dāng)車速大于20km/h時(shí)，秤臺(tái)式計(jì)重收費(fèi)設(shè)備稱重誤差明顯 偏大，在高速情況下，19臺(tái)計(jì)重收費(fèi)設(shè)備的稱重合格率匯總見表3。

表3 19臺(tái)計(jì)重收費(fèi)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(duì)彎板式和石英式計(jì)重收費(fèi)設(shè) 備稱重精度有一定的影響，但是經(jīng)過收費(fèi)站管理人員及時(shí)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(duì)輪胎識(shí)別器的輪胎識(shí)別功能影響較 大，常常將雙輪胎識(shí)別為單輪胎。在路面結(jié)冰情況下，19套 輪胎識(shí)別器的識(shí)別正確率匯總見表4,

表4輪胎識(shí)別器在路面結(jié)冰情況下輪胎識(shí)別正確率匯總表

5、計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)中心控制柜內(nèi)使用嵌人式計(jì)算機(jī)較為 穩(wěn)定，在寒冷環(huán)境之下啟動(dòng)較為順暢，不用進(jìn)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(shí)別器由于沒 有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，工作較為穩(wěn)定，誤判率較低，

7、下雪、大霧對(duì)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(dòng)除霜功能必不可 少；

8、計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)中心控制柜安裝到收費(fèi)亭內(nèi)，可降低 溫差和電磁效應(yīng)對(duì)控制柜內(nèi)機(jī)電設(shè)備的影響，使計(jì)重收費(fèi)系 統(tǒng)工作更加穩(wěn)定。

結(jié)束語

經(jīng)過應(yīng)用和測(cè)試，可以證明計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)能夠在寒冷環(huán) 境下正常運(yùn)行工作，完全可以滿足黑龍江省對(duì)載貨類車輛進(jìn) 行計(jì)重收費(fèi)的需要。但是，在寒冷地區(qū)使用計(jì)重收費(fèi)設(shè)備時(shí) 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(jì)重設(shè)備的稱重精度，其次，對(duì)稱重區(qū)域的清雪除冰工作要 及時(shí)，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(qiáng)對(duì)計(jì)重收費(fèi)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作，定期巡查和計(jì) 量檢定，確保設(shè)備正常運(yùn)行。