地磅計重收費是借助計重收費系統，根據計費質量確定收 費標準和費用總額的一種公路通行費征收方式。計重收費 是公路通行費征收方式的調整和完善，目前已在全國24個 省（市）收費公路上實施。黑龍江省冬季漫長且寒冷，平 均氣溫-14’C,最低氣溫達-45’C 5(TC。經調査，在與 黑龍江省相同的氣候條件的地區，還沒有計重收費系統的 應用案例，計重收費系統生產商無法出具在低溫環境下計 重收費系統的動態檢測報告。在產品宣傳資料中，部分生 產商描述計重收費系統所有的外場設備都可以在-45 ~7(TC 范圍內正常工作，但都無法提供有力證據。所以，地磅計重收費系統能否在寒冷地區穩定運行，是有關方面關注的焦點 問題。

系統結構

1.計重收費系統概述

計重收費系統由計重秤臺、控制柜、輪胎識別器、紅外 光幕車輛分離器及環形線圈車輛檢測器等組成。計重收費系 統構成見圖1。

當車輛進人出口計重收費車道時，紅外光幕車輛分離器檢測車輛到達，車輛各軸依次通過輪胎識別器，輪胎識 別器判斷出車輛軸組類型或輪胎數量。當車輛通過計重秤 臺時，每軸的重量經兩側輪胎使稱重傳感器內部電阻阻抗 失衡，而輸出與重量成比例的信號，經線性放大器、A/D 轉換器轉換成數字信號，經微處理機處理后，完成每一軸 重動態計量。在車輛完全通過計重秤臺后，將軸重累計， 得到車輛總重，車輛分離器產生一個信號，進入數據處理 狀態。在此狀態，控制柜中數據采集處理器對所記錄的數 據進行處理，將車速、加速度、軸型、總重、超限率等信 息通過標準接口（RS232)按照規定的格式輸出至車道控制 機。

2、計重秤臺

目前計重秤臺主要有兩大類型：常規機械鋼結構秤臺、 彎板式秤臺。機械鋼結構秤臺在結構上有兩種形式：稱重傳 感器安裝在高于秤臺的位置，稱之為上翻式秤臺，另一種則 是將傳感器裝在秤臺下面，與常規地磅一樣。二者對比， 前者因傳感器裝在地下，不易被水浸泡，更換也較為方便。 但此結構兩頭有突起，必須將突起部分裝于安全島內或另加 保護以免壓壞。

3.控制柜

控制柜由稱重數據采集和處理器、通訊及應用軟件、控 制和接口單元、電源單元、電纜接線、儀表（含計重相關信 息顯示窗口）、機柜等構成，主要用于采集處理稱重數據， 并將稱重數據上傳至車道收費計算機。

4.輪胎識別器

其作用是正確判別車軸每側是單輪還是雙輪，同時與秤 臺一起判別軸型是單軸還是雙聯軸或三聯軸。目前常見的輪 胎識別器大體上有兩大類：一是采用多個傳感器，通過檢測 車輪壓到傳感器的數目來判斷單/雙輪，另一種是采用壓電 元件來識別，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車輛是否已完全通過秤臺，由一組紅外發射/接收對管組成。考慮到拖掛車的檢 測，相臨紅外管之間的間距不宜大于20mm,為能檢測各種 車型，紅外管最低離地高度不宜大于30cm,最高點離地高 度不小于170cm，高速公路上行駛的車輛類型比普通公路簡 單一些，一般可適當放寬高度要求。目前一般選用120cm的 紅外分離器，也可用140cm規格。除高度要求以外，紅外分 離器主要是要考慮足夠的檢測距離，要確保在惡劣氣候如濃 霧、雨雪等條件下能正常工作。

6、環形線圈車輛檢測器

環形線圈車輛檢測器可作為紅外光幕車輛分離器的備 份。環形線圈車輛檢測器是利用車輛經過埋有線圈的路面時 引起線圈電感量的變化來檢測車輛的，它不能可靠地分離二 輛靠得很近的車輛，也會將拖掛貨車誤判為兩個車，因此準 確率較低。

實際應用分析

黑龍江省處于我國最北端，冬季持續時間長，雪量較 大，氣候寒冷。在這種寒冷、多雪的氣候環境下，全國各廠 家的計重收費設備都沒有應用案例，整個計重收費系統也沒 有做過低溫動態測試，無法證明計重收費系統在黑龍江省冬 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重收費項目辦公室組織了十個 計重收費設備廠商，在哈雙、哈同、哈大、哈牡、呼綏、佳 鶴六條高速公路】8個收費站出口收費車道安裝了 19套計重收 費設備，并于該年10月至次年3月這個較為寒冷的時間段， 進行實際應用。與此同時，對上述十個廠家提供的秤臺式、 彎板式及石英式計重收費設備，對七大類20個單項進行詳細 的測試分析，以全面掌握不同類型的計重收費設備在寒冷環 境下的工作狀況。

1、主要測試內容

在黑龍江省寒冷的環境下，對計重收費系統的測試分為 專項測試和運行測試，主要測試如下：

(1)專項測試

專項測試是使用標準，參考車輛相關數據，對計重收 費設備的稱重性能、計重收費設備、軟件等內容進行綜合測 試，專項測試由黑龍江省計量檢定部門按照以下測試內容進 行。

①正常情況下稱重性能測試

依據《動態公路車輛自動衡器檢定規程》JJG907-2006

進行正常情況下稱重性能測試。

②異常情況下稱重性能測試。

取兩個不同質量的參考車輛，一輛為三軸剛性車輛，車 貨總質量在10~15噸之間，另一輛車為五軸鉸接掛車，車貨 總質量要求在35噸以上。

?有效稱量速度范圍內稱重測試

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等速度點進行5次稱量，記 錄稱量值，分析稱量精度，直至稱量誤差達到±5%以上為 止。

?車輛啟動、停止狀況下稱重精度測試

使每輛參考車后車軸在稱臺上有明顯停留，停留時間大 于3秒，重新啟動，加速通過秤臺后記錄稱量數據，重復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試

每輛參考車從10km / h—5km / h剎車狀況下通過稱 臺，記錄稱量數據，重復10次分析稱量精度。

?秤臺上有冰雪覆蓋物時稱重精度測試

提前12小時在稱臺之上澆注lcm厚的冰，然后選取上述 兩個不同質量的參考車輛，以5km/h勻速通過稱臺，每輛車 重復5次，分析稱量精度。

③紅外光柵車輛分離器測試

?光柵分辨率測試

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

?最小分車距離測試

使用兩個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。

?光柵抗干擾能力測試

在光柵的測量范圍內，采用雪、強光、煙霧等干擾光 柵，分析其受影響的情況。

④收尾線圈測試

?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 設備，要求自動切換為收尾線圈收尾。分析計重收費系統在 車輛通過時能否正常收尾。

?收尾距離測試

采用電磁感應物(如鐵板等)沿車道測量線圈的感應范圍移動，前后感應點的距離即收尾距離。

⑤計重收費設備配套軟件測試

?測試準備

用RS-232串行電纜連接計重設備和測試計算機，并在 測試計算機上安裝動態連接庫和測試軟件，正確設置測試計 算機的RS-232串行通訊口。

?數據通訊起源和動態連接庫自主運行測試

當參考車輛部分駛過秤臺，且未收尾時暫停，此時在測 試計算機顯示界面上應能夠觀察到無稱量數據上傳。車輛繼 續前進，收尾后在測試計算機顯示界面上能夠觀察到動態連 接庫緩存有該車的稱重數據。符合上述情況，則認為數據通 訊是由收尾信號發起的，而且數據通訊可以不需要計重收費 軟件干涉，由動態連接庫自動進行。

?計重設備緩存能力測試

重啟測試計算機清空動態連接庫中緩存的稱重數據，再 發同步命令從計重設備向測試計算機同步稱重數據，檢査動 態連接庫中緩存的稱重數據與原來的數據是否相符，若相符 則認為計重設備具有緩存能力。

?稱重數據刪除測試

發刪除命令將前項測試中緩存的數據刪除1~2條，重啟 測試計算機清空動態連接庫中緩存的稱重數據，再發同步命 令從計重設備向測試計算機同步稱重數據，檢查動態連接庫 中緩存的稱重數據是否對應減少，若對應減少則認為符合要 求。

?車輛進入后退出測試

當參考車輛駛入車道并收尾后，在測試計算機上應能觀 察到計重設備發出的該車稱重數據，若該車退出后可以觀察 到該車的稱重數據被清除，則認為計重設備能夠正確處理車 輛進人后退出的情況。

?車輛不完全退出

當參考車輛駛人車道并收尾后，在測試計算機上應能 觀察到計重設備發出的該車稱重數據。若該車部分退出通 過秤臺(未收頭），再完全進人車道時，若緩存的稱重數據 不變，則認為計重設備能夠正確處理車輛不完全退出的情 況。

?車輛不完全進人

當參考車輛駛人車道，部分通過秤臺(未收尾)，再完全 退出車道時，若計重設備不發出任何稱重數據，在測試計算 機上也未觀察到稱重數據的改變，則認為計重設備能夠正確

處理車輛不完全進人的情況。

?車輛在稱臺上不完全倒車

當車輛駛人車道，并在秤臺上來回進退(未收尾也未收 頭)，再完全進人車道時，在測試計算機上應能夠觀察到計 重設備發出的該車稱重數據，若該數據與車輛的實際情況相 符，則認為計重設備能夠正確處理車輛在稱臺上不完全倒車 的情況。

?模擬故障測試

人為使計重設備的各個組成部分產生故障，觀察測試計 算機上獲得的故障代碼與實際情況是否相符，若相符則認為 計重設備能夠正確發出各種出錯信息。

⑥計重收費設備在低溫環境下啟動測試

在冬季低溫環境之下，將計重收費設備電源關閉24小時 之后，重新通電開機，檢查計重收費設備工作是否正常。

2、運行測試

運行測試主要對紅外光幕車輛分離器分車性能、計重收 費系統輪胎識別性能、計重收費系統穩定性進行測試。運行 測試由高速公路管理部門組織實施。

紅外光幕車輛分離器分車性能測試

以測試當天24小時內通過測試車道所有車輛為測試對 象，記錄車輛分離器的車輛分離情況，將計重收費系統分離 結果與人工觀測記錄結果分析、比較，然后進行統計匯總， 計算車輛分離器分車正確率，并進行分析。

計重收費系統輪胎識別性能測試

輪胎識別性能測試與車輛分離器分車性能測試同步進 行。以測試當天24小時內通過測試車道的5T以上貨車為測 試對象，記錄計重收費系統輪胎識別情況，將計重收費系統 識別結果與人工觀測記錄結果分析、比較，然后進行統計匯 總，計算輪胎識別正確率，并進行分析。

計重收費系統穩定性測試

①測試前的準備。為了測試計重收費系統的穩定性，要 求安裝計重收費設備的測試車道開放，進行正常收費業務。 設備廠家人員將設備的電源與收費亭持續供電系統(UPS供 電)連接，保證設備連續采集數據。由管理人員負責派發封 條，將控制機柜封存，廠家人員不得再對設備做任何操作， 收費站計重收費相關人員負責監督。

②在計重收費系統穩定性測試期間，如設備出現故障等 因素，廠家技術人員需操作設備，必須以書面申請的方式上 報，說明情況并得到許可后，再進行操作。收費站計重收費負責人要對廠家人員打開封條操作設備的情況進行記錄，最 后將有關情況匯總。

③計重收費系統穩定性測試內容見表1。

測試地點：——收費站 號出口車道

日期： 天氣: 氣溫：

公路管理處(或公司): 供貨商：

應用分析

在黑龍江省寒冷的環境下，對十個設備廠家的19套計重 收費設備經過三個多月的實際應用和測試，分析如下：

1、在-30X：條件下，計重收費設備的稱重精度未發生 改變，十個廠家計重收費設備大多能滿足國家質檢總局發布 《動態公路車輛自動衡器》（J J G907-2006)關于整車重量最 大允許誤差的要求，在低速勻速情況下，十個廠家19臺計重表2 19臺計重收費設備在低速勻速情況下稱重合格率匯總表

2、車輛通過稱重平臺的速度對稱重精度有一定影響， 當車速大于20km/h時，秤臺式計重收費設備稱重誤差明顯 偏大，在高速情況下，19臺計重收費設備的稱重合格率匯總見表3。

表3 19臺計重收費設備在高速情況下稱重合格率匯總表

3、稱重區域結冰、積雪對彎板式和石英式計重收費設 備稱重精度有一定的影響，但是經過收費站管理人員及時清 雪除冰，上述設備均能滿足規定的稱重精度要求；

4、積雪、結冰對輪胎識別器的輪胎識別功能影響較 大，常常將雙輪胎識別為單輪胎。在路面結冰情況下，19套 輪胎識別器的識別正確率匯總見表4,

表4輪胎識別器在路面結冰情況下輪胎識別正確率匯總表

5、計重收費系統中心控制柜內使用嵌人式計算機較為 穩定，在寒冷環境之下啟動較為順暢，不用進行預加熱，在 室外中心控制柜內也不用安裝溫控設備，

6、在寒冷環境下，稱重傳感器式的輪胎識別器由于沒 有機械運動，工作較為穩定，誤判率較低，

7、下雪、大霧對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 以在寒冷環境下紅外光幕的玻璃外罩自動除霜功能必不可 少；

8、計重收費系統中心控制柜安裝到收費亭內，可降低 溫差和電磁效應對控制柜內機電設備的影響，使計重收費系 統工作更加穩定。

結束語

經過應用和測試，可以證明計重收費系統能夠在寒冷環 境下正常運行工作，完全可以滿足黑龍江省對載貨類車輛進 行計重收費的需要。但是，在寒冷地區使用計重收費設備時 要注意：首先，應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，防止秤體下部結冰而影響 計重設備的稱重精度，其次，對稱重區域的清雪除冰工作要 及時，防止雪水流人秤體后重新結冰而影響設備正常使用， 第三，加強對計重收費設備的維護保養工作，定期巡查和計 量檢定，確保設備正常運行。