隨著我國經濟的快速發展，我國高速公路發展迅猛，稱重設備是重要的工程設備，稱重設備的應用有一些需要注意的問題，本文對此進行分析與探討。

　　《廣東公路交通》(雙月刊)創刊于1975年，由廣東省交通科學研究所主辦。本刊主要面向廣東公路交通系統，并與全國公路交通系統科研、水利、林業、市政等行業的相關單位對口交流。堅定不移地貫徹“科學技術必須面向經濟建設”的方針，緊密結合廣東公路交通環境建設，及時報導科技成果，交流技術經驗，反映水平動向，傳播新技術、新工藝、新材料，為推動廣東公路交通科技發展發揮積極的作用。

　　截止2010年底通車里程達到7.4萬公里，居世界第二。從2003年部分省市試行對載貨汽車實施計重收費的新的收費方式至今，計重收費工作整體開展順利，得到了社會各界的普遍認可，不僅遏制了超載超限現象，保證了高速公路的正常運行，還大大支持了高速公路的建設和發展，促進了公路運輸業的健康發展。

　　一、公路稱重設備應用現狀

　　隨著應用的逐步深入，設備安裝現場場地、工程造價、氣候環境等條件和要求，以及設備的固有屬性等技術短板，尤其是設備使用者——個別司乘人員不遵守設備使用要求，采用壓秤邊、蹲秤、跳秤、“S”形、高速沖秤等特殊行車，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，以達到減輕軸載的目的，致使車輛稱量結果與實際不符，造成通行費漏收，而相關政策法規又對類似特殊行車無明確的界定標準，對舞弊行為缺乏管理監督機制，無法約束此類行為，造成了許多糾紛和社會不穩定因素。設備供應商和業主也無奈的在各種設備類型之間進行切換，實際情況總是在解決了一方面的問題，又帶來新的問題，設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，因而，切實依據特定的地域環境和實際的應用需求，合理地選擇公路稱重設備顯得尤為重要，同時，探索創建一套流程簡單、高效快捷且無爭議的計重收費管理模式成為運輸經營者、設備供應商、研究機構和公路收費管理部門共同面對的課題。

　　針對計重收費現狀，需要尋求更加合理、完善的新型計重收費設備和管理模式。新型計重設備一方面要有更高的稱重精度，規避車輛的不規范駕駛行為，也要有更人性化的操作流程，穩定的計量可靠性，還要有簡化地計量檢定操作，延長檢定周期，另一方面也要成為促進計重收費和諧發展，并封堵通行費漏收，提高設備投資收益之公平、公正、合法工具。

　　二、新型公路稱重設備技術特點及其應用

　　自計重收費實施以來，在不同的地域人文條件約定下以及人們對計重設備的認識逐步深入過程中，計重設備的應用經歷了不同發展階段，新型的公路稱重設備，尤其是開始于2009年整車稱重式計重設備的出現，與早期計重收費實施初期相比，無論是在設備結構和工作原理，還是在處理算法和工作流程上都有較大的升級和改進。

　　按秤臺承載計量方式的不同，新型計重設備分為整車稱重式，聯體稱重式，輪載稱重式等，按設備核心感應元件或原理分為電阻應變計式，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、傳感器類型的計重設備都是依據不同的地域應用要求、特定的投資預算和使用需求而研制和實施，特性不同，適用范圍也不盡相同。實際中可商用并已有應用的計重設備主要是電阻應變原理和壓電原理的整車稱重式汽車衡，聯體稱重式固定式軸重儀，輪載稱重式彎板式輪重儀、一體化輪重臺和壓電石英式。

　　1. 整車稱重式

　　整車稱重式計重系統就是整輛車完全駛上秤臺，對車輛進行稱量的計重方式。專門為公路、橋梁及渡口等車輛計重收費和超載檢測而設計，稱重設備針對公路收費出口的特定工況環境和使用需求而專業設計。由加強型高強度動靜態整車稱重秤臺、承載器(汽車衡)、輪胎識別器、紅外線車輛分離器、數據采集處理器、稱重控制計算機和控制柜等設備構成，實現自動稱重檢測。系統可額外配置功能性外部設備以組成完整的稱重控制區，協同控制以實現處理倒車及異常稱重，判別車型及行車方向，診斷外設故障等更為豐富的可連續過秤的自動檢測功能。

　　整車稱重檢測系統的稱量機理是車輛的全部質量行駛或保持在秤臺上一次性稱取總重，設備稱量精度高，標定簡單，有明確的國家標準和檢定規程，常見的蹲秤、跳秤、“S”形、高速沖秤等特殊行車或無法實現或作為秤臺與車輛整體加載系統的內力，避免了稱重傳感器的系統干擾，從設備的稱重機理上完全、有效地解決惡意違規行駛對稱重精度的影響。

　　整車稱重檢測系統的應用特點：

　　(1)智能型稱重控制區

　　系統設備中議建立了完整的智能型稱重控制區，可有效識別所有駛入、駛出該區域的復雜的車輛行駛狀態、軸數和重量。

　　(2)稱重準，完全解決惡意違規駕駛行為對稱重精度的影響

　　車輛“S”型，高速沖、跳秤的干擾力作為整體加載系統的內力，從稱重機理上徹底解決了惡意違規行車對稱量精度的影響，稱重準確度高，稱量結果可信、可靠。

　　(3)不改變現行收費流程

　　現有收費系統無需改造，收費軟件無需升級，從收費員的操作到司機的過秤流程、速度等均無需任何改變。

　　(4)防塵、防滑、耐腐蝕工藝處理

　　適應所有車型的表面防滑設計，并嚴格按照《水工金屬防腐蝕工作管理辦法》要求進行防腐處理，保證產品在磨損，尾氣，風，霜，雨霧，散落腐蝕物及沿海腐蝕性環境的防滑耐磨防腐蝕。

　　(5)完美處理車輛排隊、跟車過秤等復雜過秤情況

　　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和人為異常的復雜過秤情況，軸組、軸重檢測時序不混亂，軸數、總重、軸重檢測準確。實現收費站排隊繳費的車輛無打擾的連續跟車計重，車輛無需在稱重平臺前端等待前車完全駛下稱重平臺后再進行稱重繳費，系統的應用提高了站點的通行速率和廣場使用效率，緩解了收費站的交通擁堵壓力。

　　(6)一次稱重通過，稱重無爭議，減少擁堵，總體通行效率顯著提高

　　在不改變現行計重收費流程的情況下，貨車的軸數、稱重計量精確，無爭議，避免多次復稱的往返倒車造成的收費站擁堵，大大提高了收費站的實際通行效率。

　　(7)社會效益、經濟效應顯著提高

　　精確的稱重結果避免司機爭議導致的收費站交通擁堵，也避免了由于車輛違規行車造成的通行費漏收，促進了計重收費的和諧、有序開展，實現了良好的社會效益和經濟效益。

　　2. 聯體稱重式

　　聯體秤臺式計重設備是全新的計重收費產品，采用全新的聯體秤臺結構，具有更高的稱重精度和更強的防作弊能力。

　　(1)更高的稱重精度

　　新設備的稱重秤臺由主秤臺和輔助秤臺構成，兩個秤臺通過鉸接的方式連接。主秤臺由4只懸臂式傳感器支起，輔秤臺由兩只傳感器和兩個鉸接支點支起。這樣設計可以使兩個秤臺同時對車輛進行稱重，將有效稱重區域提高至單秤臺有效稱重區域的兩倍以上，從而提高了車輛的稱重精度，檢定誤差可達到±1%以內。

　　稱重算法上用小波變換，傅里葉技術分析，建立了秤臺和汽車結構的物理模型，應用彈性力學，剛體力學等方法推出了汽車經過秤臺的振動公式，并基于有限元理論應用ansys軟件對秤臺結構和汽車結構進行了整體模擬仿真，得到了秤臺相關參數對重量的影響，從而實現高精度的稱重。

　　(2)更強的車輛不規范行駛處理能力

　　新設備由于稱重秤臺的有效稱重區域增加，貨車以跳秤，點剎車等方式進行過秤時其真實重量一定會出現在秤臺的有效稱重區域內，因此相對于車輛的真實重量數據，具有更高的可還原性，使重量恢復修正更加合理。對作弊行為識別準確率≥90%，正常行駛車輛誤判率≤3‰，對識別出的作弊車輛貼近真實重量的矯正誤差≤±5%。

　　(3)較長的設備使用壽命

　　對于中間無框架結構的獨立雙稱臺結構長期使用中，雙稱臺的限位裝置容易松動，會導致稱臺的位移，導致稱臺卡死，造成稱重失敗。聯體稱臺結構通過獨特的鉸接結構，從設計上根本杜絕此類問題的發生。

　　此外，聯體秤臺式計重設備與新一代防作弊單秤臺式計重設備類似，同樣具有較強的濕度及溫度適應性，也具有防雷、防靜電等抗電磁干擾能力，滿足全天候穩定工作的要求。

　　3.輪載稱重式

　　輪載稱重式設備一般由左右兩塊(個)稱重秤臺交錯布置安裝，通過對動態通過的汽車單側輪胎的稱量，計算軸載荷、并累加計算整車重量的計重方式。輪載稱重式檢測系統因其安裝簡單、快捷和免維護而獲得許多應用場合的親睞，其應用往往需要設備供應商具備足夠的綜合技術研究力量和應用經驗，要求秤臺(傳感器)的對環境、場地、溫度、濕度等的耐候性和適應能力更強，也要求更為先進和復雜的動態稱重算法的研究和實施能力。相對于整車稱重式和軸載稱重式設備，大多數的輪載稱重式設備安裝進一步大大簡化，秤臺幾乎無需維護。

　　常見的輪載式稱重設備有彎板式輪重儀、一體化輪重臺和壓電石英式動態衡，其中彎板式有平行彎曲梁式、彎曲平板式和剪切梁式 3 種結構，小彎板則實際上一種單峰輸出型的正應力彎曲板，其設備安裝、軟件算法和應用特點雷同于壓電石英式動態衡。

　　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 種應變原理和結構，平行彎曲梁式和剪切梁式傳感器不受側向力影響，全橋惠斯通電路，靈敏度高，橫向偏載小;彎曲平板式單應力半橋電路，靈敏度低，邊界效應大，橫向偏載大;剪切梁式邊界應力集中較大，有靈敏度飄逸，安全系數小與長期穩定性互為矛盾;平行彎曲梁式雙向純應力，應力集中小，便于密封。

　　彎板式輪重儀檢測系統的應用特點：

　　(1)安裝簡單、建設快

　　彎板式計重設備是采用先進的彎板稱重技術的計重設備，采用彎板式稱重傳感器，具有高精度的特點。

　　(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合在一體的超大型稱重傳感器，采用單板式整體設計，剪切梁式力分流結構，傳感器的彈性體即為秤體，二者合而為一，可以不受側向沖擊影響、穩定性好。采用剪切梁結構，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生疲勞塑性，因此大大的延長了計重彎板的使用壽命。

　　(3)設備安裝簡易

　　彎板為路面淺槽安裝，基礎開挖不大于70mm，切割路面淺，不會破壞車道內的水泥路面結構，采用環氧樹脂澆筑，施工周期2~3天。

　　(4)日常免維護

　　彎板傳感器為整體板式傳感器，無需維護，不需清理和保養，維護成本較低。

　　5.石英動態衡

　　石英晶體式動態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;車輛分離器用來進行車輛的分隔及提供開始、結束等信號;控制器用來處理來自于各傳感器的信號、計算數據，把相關數據通過通訊方式送給計算機;根據需要配置顯示器，動態顯示稱量車輛信息。

　　檢測系統架構簡單，應用模塊標準化，傳感器安裝快捷簡單，石英晶體傳感器工作性能穩定，無信號漂移，基本上不受溫度變化的影響，在正常的使用要求下，能在惡劣條件下穩定工作。

　　石英動態衡輪載稱重式檢測系統的應用特點：

　　·易安裝：淺層基礎安裝，開挖少，路面傷害小，施工周期短。

　　·免維護：與路面融為一體的秤臺傳感器，無需垃圾清理等日常維護。

　　·稱重精度穩定：耐候性好，無溫度和時間漂移，橫向偏載一致性好，固有頻率高，稱重準確度長期穩定可靠。

　　·操作簡單：系統架構清晰，雙秤交錯布置，雙通道多路稱重，智能型數據采集處理器，先進的工作原理和流程，稱重流程簡單。

　　三、公路稱重設備發展趨勢

　　我國高速公路的發展和信息化建設步伐日益迅猛，ETC 不停車收費和 ITS 智能化交通也要求公路稱重設備不斷跟上新的形勢，為計重收費系統提供可靠的稱重計量結果，并不斷適應高速公路發展的要求，為前瞻性的高速公路信息化做好準備，新型的公路稱重設備必須滿足和具備如下要求：

　　·更加準確的稱量結果。軸數、軸重和總重的準確檢測，胎型、軸型的準確識別。

　　·完全解決車輛不規范行駛對稱量結果的影響。

　　·完全適應現有或者變化著的收費流程，不因公路稱重設備的特定形式而限定收費管理模式。

　　·實現不停車的、可連續過秤的稱重計量，不僅要提高收費廣場的總體通行效率，也要為 ETC 不停車收費做好準備。

　　計重收費充分發揮了政策導向機制下經濟杠桿的作用，在遏制惡意超限超載、減輕對公路和橋梁的損害，推動高速公路領域內的經濟增長模式向高效、節能、減排和可持續性發展的轉變方面發揮了重要作用，公路稱重設備的應用和選型應基于當地地域人文環境對計重設備的總體要求，并對稱重設備的技術研究持續跟蹤。據此，新型可連續過秤的整車稱重式計重系統由于稱重精度高、計量無爭議，完全地、徹底地解決了車輛不規范行駛，甚至是惡意作弊對稱重結果造成的影響，杜絕了收費站計重設備的稱重爭議，維護了收費廣場的行駛和合法的收費秩序，大大提高了道路的總體通行效率，同時，從技術手段上完全封堵了通行費漏收的缺口，提高了道路投資人的經濟效益，也必將有利于計重收費系統在更為有效、有序、公平、公正的順利開展和實施。

　　參考文獻

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