傳統(tǒng)的地磅每次只能計(jì)量一輛車，會嚴(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不停車計(jì)重收費(fèi)是一個重要的研究課題。本文探討了貨車整車式 ETC 稱重在高速公路計(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題，其中最主要的問題在于進(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。

電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（Electronic Toll Collection,簡稱 ETC）是一種先進(jìn)的道路收費(fèi)系統(tǒng)，其優(yōu)勢在于迅速完成收費(fèi)，可提高收費(fèi)的效率和準(zhǔn)確性。要實(shí)現(xiàn)貨車不停車收費(fèi)，提高通行效率，最有效的辦法就是把貨車動態(tài)稱重和 ETC 相結(jié)合，達(dá)到快速通行的效果。

整車稱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，會嚴(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)跟車整車式動態(tài)地磅適合我國的計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)。

貨車 ETC 計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)基于整車式計(jì)重收費(fèi)，具有通行效率高、稱量精度高、能準(zhǔn)確檢測車輛軸重及軸數(shù)、軸組等特點(diǎn)。

2.系統(tǒng)組成

如圖 1 所示，貨車 ETC 計(jì)重稱重系統(tǒng)由整車式秤臺、稱重及車輛識別控制模塊（稱重控制器、輪胎識別器、車輛分離器）信息交換模塊（入口及出口欄桿機(jī)、車輛預(yù)讀天線、交易天線、費(fèi)額顯示器）等組成。

2.1整車式秤臺

特殊設(shè)計(jì)的秤臺，軸組式秤臺長度一般為21m，寬度適合車道，含附加的車軸識別裝置。在秤臺兩端安裝帶方向識別的數(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阻力，而向中心的翼面可以使車輛打滑時自動向中心而不是邊緣滑動。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稱重及車輛識別控制模塊

這是系統(tǒng)的大腦部分，由多個微處理器協(xié)同完成，負(fù)責(zé)處理秤臺、輪軸識別器、車輛分離器的信息，向計(jì)算機(jī)發(fā)送稱重?cái)?shù)據(jù)，給控制計(jì)算機(jī)發(fā)送電動欄桿控制信號。輪軸識別器用于識別通過的車輛軸型，是否配置由系統(tǒng)需求決定。車輛分離器用于提示當(dāng)前車輛是否已完全上秤臺，通常使用紅外線光幕，也可用地感線圈或類似設(shè)備。

2.3信息交換模塊

信息交換模塊包含稱重費(fèi)額顯示器、車輛頂預(yù)讀天線、入口欄桿機(jī)和交易天線等組成。稱重費(fèi)額顯示器接受車道控制機(jī)的控制，顯示計(jì)重車輛的車型、費(fèi)軸型和車型。額、總軸重、超限重和余額等。車輛預(yù)讀天線用于讀取車輛信息，判別客車與貨車類型。

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

3.檢測流程

3.1檢測車輛為客車時

如圖 2 所示，當(dāng)車輛預(yù)讀天線檢測到通過車輛為客車時，若秤臺上無貨車，則前置欄桿抬起，車輛連續(xù)通過。若秤臺上有貨車，則待貨車完成稱重后，欄桿抬起，客車進(jìn)入。

3.2檢測車輛為貨車時

如圖 3 所示，當(dāng)車輛預(yù)讀天線檢測到通過車輛為貨車時，若秤臺上無其他貨車，則前置欄桿抬起，車輛直接駛?cè)搿Ｈ舫优_上有其他貨車，則待該貨車完成稱重后，欄桿抬起車輛駛?cè)搿?/span>

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

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

4.1在普通計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)最高的稱重準(zhǔn)確度，采用了二車一桿模式，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)一，但

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輛通行效率。由于目前僅貨車需要準(zhǔn)確稱重而客車無需準(zhǔn)確稱重，為實(shí)現(xiàn)最大流量，對客車和貨車我們采用了不同的稱重策略。貨車采用二車一桿模式，客車采用連續(xù)跟車模式。需要控制儀表在車輛上秤前確認(rèn)客車 / 貨車，因此稱重控制器需要增加接收客車 / 貨車指令，按照客車 / 貨車發(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對客車，只要有 ETC 通行卡立即開啟入口欄桿，并在車輛收尾后立即上傳重量數(shù)據(jù)，這個重量可能誤差稍大，也可設(shè)置為快下秤臺時發(fā)送數(shù)據(jù)，這可明顯提高稱重精度，但由于客車不計(jì)重收費(fèi)，對計(jì)費(fèi)不產(chǎn)生影響。

4.3對貨車，若秤臺上無其它貨車（允許有客車），立即開啟入口欄桿，并在其它車輛完全離開秤臺后再上傳稱重?cái)?shù)據(jù)從而達(dá)到最高的準(zhǔn)確度。最遲在車輛前輪接觸到秤臺下沿時完成稱重。為盡可能給交易天線留下交易時間，建議有條件時，秤臺安裝適當(dāng)多前置一些距離，即離收費(fèi)亭遠(yuǎn)一些。

4.4有其它貨車時，需要等待前一輛貨車完成稱重（最遲前車的前輪到達(dá)秤臺下沿）才打開入口欄桿以實(shí)現(xiàn)二車一桿稱重。

4.5對無 ETC 通行卡車輛，入口欄桿不打開，但對強(qiáng)行闖入的車輛，稱重系統(tǒng)按貨車處理。

4.6為確保不停車收費(fèi)，必須保證車輛到收費(fèi)亭前稱重?cái)?shù)據(jù)已上傳收費(fèi)計(jì)算機(jī)，有些廠家簡單加快數(shù)據(jù)產(chǎn)生時間解決這個問題，這并不可取（客車除外）。因?yàn)檫@意味著沒有充分利用秤臺的有效長度實(shí)現(xiàn)最高準(zhǔn)確度。正確的做法是適當(dāng)加大前置式秤臺的前置量，當(dāng)然這會延長島頭長度。若由于環(huán)境限制無法進(jìn)一步延長島頭時，縮短秤臺長度其效果也優(yōu)于人為提前發(fā)送數(shù)據(jù)。需要設(shè)計(jì)合理的入口電動欄桿控制邏輯實(shí)現(xiàn)稱重精度和通行效率的高度統(tǒng)一。

4.7 必須確保軸型的 100%準(zhǔn)確。人工收費(fèi)時發(fā)生軸型錯誤造成計(jì)量誤差可以通過復(fù)秤修正，ETC 無法人工修正，因此數(shù)軸效果必須 100%可靠。

5.結(jié)語

本文將整車式動態(tài)稱重方法應(yīng)用于 ETC 不停車收費(fèi)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了整車式稱重與 ETC 集成的方案。系統(tǒng)將集成方案分成三個模塊，探討了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中重點(diǎn)可能出現(xiàn)的客車和貨車混合過程中車輛的識別問題提出了技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，并對系統(tǒng)實(shí)施中可能的問題進(jìn)行了歸納并提出解決辦法。基于整車式 ETC 動態(tài)稱重系統(tǒng)，對提高貨車通行效率和提升貨車重量的計(jì)量精度方面有較高的推廣價值。