傳統的地磅每次只能計量一輛車(chē)，會(huì )嚴重影響收費站的通行效率，因此既能保證必要的計量精度，又不影響通行效率的貨車(chē)不停車(chē)計重收費是一個(gè)重要的研究課題。本文探討了貨車(chē)整車(chē)式 ETC 稱(chēng)重在高速公路計重收費的可行性，提出了系統的架構模塊和技術(shù)實(shí)現的方法。

1.引言

計重收費作為遏制超限超載的一種手段，自2000 年至今，已在國內幾乎所有省份進(jìn)行了應用，取得了較大的成就，但仍然存在一定的問(wèn)題，其中最主要的問(wèn)題在于進(jìn)一步加劇了收費站擁堵，降低了高速公路的服務(wù)水平。

電子不停車(chē)收費系統（Electronic Toll Collection,簡(jiǎn)稱(chēng) ETC）是一種先進(jìn)的道路收費系統，其優(yōu)勢在于迅速完成收費，可提高收費的效率和準確性。要實(shí)現貨車(chē)不停車(chē)收費，提高通行效率，最有效的辦法就是把貨車(chē)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重和 ETC 相結合，達到快速通行的效果。

整車(chē)稱(chēng)重能從根本上提高計量的準確度，杜絕作弊行駛行為的發(fā)生，但是傳統的地磅每次只能計量一輛車(chē)，會(huì )嚴重影響收費站的通行效率，因此既能保證必要的計量精度，又不影響通行效率的可連續跟車(chē)整車(chē)式動(dòng)態(tài)地磅適合我國的計重收費系統。

貨車(chē) ETC 計重收費系統基于整車(chē)式計重收費，具有通行效率高、稱(chēng)量精度高、能準確檢測車(chē)輛軸重及軸數、軸組等特點(diǎn)。

2.系統組成

如圖 1 所示，貨車(chē) ETC 計重稱(chēng)重系統由整車(chē)式秤臺、稱(chēng)重及車(chē)輛識別控制模塊（稱(chēng)重控制器、輪胎識別器、車(chē)輛分離器）信息交換模塊（入口及出口欄桿機、車(chē)輛預讀天線(xiàn)、交易天線(xiàn)、費額顯示器）等組成。

2.1整車(chē)式秤臺

特殊設計的秤臺，軸組式秤臺長(cháng)度一般為21m，寬度適合車(chē)道，含附加的車(chē)軸識別裝置。在秤臺兩端安裝帶方向識別的數軸器。這種結構的優(yōu)點(diǎn)是方向判別由硬件實(shí)現，又保留了傳統的軟件方向識別，大大減少了由此引起的丟軸、不傳數據或較大誤差的可能性。臺面采用翼式防滑結構，斷續的花紋板可以大大提高剎車(chē)阻力，而向中心的翼面可以使車(chē)輛打滑時(shí)自動(dòng)向中心而不是邊緣滑動(dòng)。在斷續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。

2.2稱(chēng)重及車(chē)輛識別控制模塊

這是系統的大腦部分，由多個(gè)微處理器協(xié)同完成，負責處理秤臺、輪軸識別器、車(chē)輛分離器的信息，向計算機發(fā)送稱(chēng)重數據，給控制計算機發(fā)送電動(dòng)欄桿控制信號。輪軸識別器用于識別通過(guò)的車(chē)輛軸型，是否配置由系統需求決定。車(chē)輛分離器用于提示當前車(chē)輛是否已完全上秤臺，通常使用紅外線(xiàn)光幕，也可用地感線(xiàn)圈或類(lèi)似設備。

2.3信息交換模塊

信息交換模塊包含稱(chēng)重費額顯示器、車(chē)輛頂預讀天線(xiàn)、入口欄桿機和交易天線(xiàn)等組成。稱(chēng)重費額顯示器接受車(chē)道控制機的控制，顯示計重車(chē)輛的車(chē)型、費軸型和車(chē)型。額、總軸重、超限重和余額等。車(chē)輛預讀天線(xiàn)用于讀取車(chē)輛信息，判別客車(chē)與貨車(chē)類(lèi)型。

入口欄桿機確保貨車(chē)稱(chēng)重時(shí)達到最高精度，客車(chē)或客貨混合時(shí)達到最大通行能力。稱(chēng)重儀表通過(guò)交易天線(xiàn)傳送重量計算相應的通行費，從車(chē)輛通行卡賬戶(hù)中扣除。

3.檢測流程

3.1檢測車(chē)輛為客車(chē)時(shí)

如圖 2 所示，當車(chē)輛預讀天線(xiàn)檢測到通過(guò)車(chē)輛為客車(chē)時(shí)，若秤臺上無(wú)貨車(chē)，則前置欄桿抬起，車(chē)輛連續通過(guò)。若秤臺上有貨車(chē)，則待貨車(chē)完成稱(chēng)重后，欄桿抬起，客車(chē)進(jìn)入。

3.2檢測車(chē)輛為貨車(chē)時(shí)

如圖 3 所示，當車(chē)輛預讀天線(xiàn)檢測到通過(guò)車(chē)輛為貨車(chē)時(shí)，若秤臺上無(wú)其他貨車(chē)，則前置欄桿抬起，車(chē)輛直接駛入。若秤臺上有其他貨車(chē)，則待該貨車(chē)完成稱(chēng)重后，欄桿抬起車(chē)輛駛入。

以上流程中，除稱(chēng)重結果需與車(chē)道計算機通信外，其余全部由稱(chēng)重系統負責控制。

4.貨車(chē) ETC 計重系統相比普通計重系統的特殊問(wèn)題

4.1在普通計重收費系統中，為了實(shí)現最高的稱(chēng)重準確度，采用了二車(chē)一桿模式，這在人工收費條件下達到了準確度與效率的良好統一，但

ETC 系統中，由于交易速度遠快于人工收費，若仍采用這種模式將降低車(chē)輛通行效率。由于目前僅貨車(chē)需要準確稱(chēng)重而客車(chē)無(wú)需準確稱(chēng)重，為實(shí)現最大流量，對客車(chē)和貨車(chē)我們采用了不同的稱(chēng)重策略。貨車(chē)采用二車(chē)一桿模式，客車(chē)采用連續跟車(chē)模式。需要控制儀表在車(chē)輛上秤前確認客車(chē) / 貨車(chē)，因此稱(chēng)重控制器需要增加接收客車(chē) / 貨車(chē)指令，按照客車(chē) / 貨車(chē)發(fā)出相應的控制指令控制入口欄桿并調整入口欄桿的控制邏輯。

4.2對客車(chē)，只要有 ETC 通行卡立即開(kāi)啟入口欄桿，并在車(chē)輛收尾后立即上傳重量數據，這個(gè)重量可能誤差稍大，也可設置為快下秤臺時(shí)發(fā)送數據，這可明顯提高稱(chēng)重精度，但由于客車(chē)不計重收費，對計費不產(chǎn)生影響。

4.3對貨車(chē)，若秤臺上無(wú)其它貨車(chē)（允許有客車(chē)），立即開(kāi)啟入口欄桿，并在其它車(chē)輛完全離開(kāi)秤臺后再上傳稱(chēng)重數據從而達到最高的準確度。最遲在車(chē)輛前輪接觸到秤臺下沿時(shí)完成稱(chēng)重。為盡可能給交易天線(xiàn)留下交易時(shí)間，建議有條件時(shí)，秤臺安裝適當多前置一些距離，即離收費亭遠一些。

4.4有其它貨車(chē)時(shí)，需要等待前一輛貨車(chē)完成稱(chēng)重（最遲前車(chē)的前輪到達秤臺下沿）才打開(kāi)入口欄桿以實(shí)現二車(chē)一桿稱(chēng)重。

4.5對無(wú) ETC 通行卡車(chē)輛，入口欄桿不打開(kāi)，但對強行闖入的車(chē)輛，稱(chēng)重系統按貨車(chē)處理。

4.6為確保不停車(chē)收費，必須保證車(chē)輛到收費亭前稱(chēng)重數據已上傳收費計算機，有些廠(chǎng)家簡(jiǎn)單加快數據產(chǎn)生時(shí)間解決這個(gè)問(wèn)題，這并不可?。蛙?chē)除外）。因為這意味著(zhù)沒(méi)有充分利用秤臺的有效長(cháng)度實(shí)現最高準確度。正確的做法是適當加大前置式秤臺的前置量，當然這會(huì )延長(cháng)島頭長(cháng)度。若由于環(huán)境限制無(wú)法進(jìn)一步延長(cháng)島頭時(shí)，縮短秤臺長(cháng)度其效果也優(yōu)于人為提前發(fā)送數據。需要設計合理的入口電動(dòng)欄桿控制邏輯實(shí)現稱(chēng)重精度和通行效率的高度統一。

4.7 必須確保軸型的 100%準確。人工收費時(shí)發(fā)生軸型錯誤造成計量誤差可以通過(guò)復秤修正，ETC 無(wú)法人工修正，因此數軸效果必須 100%可靠。

5.結語(yǔ)

本文將整車(chē)式動(dòng)態(tài)稱(chēng)重方法應用于 ETC 不停車(chē)收費系統中，設計了整車(chē)式稱(chēng)重與 ETC 集成的方案。系統將集成方案分成三個(gè)模塊，探討了系統實(shí)現過(guò)程中重點(diǎn)可能出現的客車(chē)和貨車(chē)混合過(guò)程中車(chē)輛的識別問(wèn)題提出了技術(shù)實(shí)現方法，并對系統實(shí)施中可能的問(wèn)題進(jìn)行了歸納并提出解決辦法?；谡?chē)式 ETC 動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統，對提高貨車(chē)通行效率和提升貨車(chē)重量的計量精度方面有較高的推廣價(jià)值。