傳統(tǒng)的地磅每次只能計量一輛車，會嚴(yán)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不停車計重收費是一個重要的研究課題。

本文探討了貨車整車式ETC稱重在高速公路計重收費的可行性，提出了系統(tǒng)的架構(gòu)模塊和技 術(shù)實現(xiàn)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(nèi)幾乎所有省份進行了應(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。

電子不停車收費系統(tǒng)Electronic Toll Collection,簡稱ETC) 是一種先進的道路收費系統(tǒng)，其優(yōu)勢 在于迅速完成收費，可提高收費的效率和準(zhǔn)確性。

要實現(xiàn)貨車不停車收費，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，達到 快速通行的效果。

整車稱重能從根本上提高計量的準(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 只能計量一輛車，會嚴(yán)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(xù)跟車整車式動態(tài)電子地磅適合我國的計 重收費系統(tǒng)。

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

2.系統(tǒng)組成

如圖1所示，貨車ETC計重稱重系統(tǒng)由整車式秤臺、稱重及車輛識別控制模塊稱爾重控制器、 輪胎識別器、車輛分離器信息交換模塊入口 及出口欄桿機、車輛預(yù)讀天線、交易天線、費額 顯示器等組成。

2.1整車式秤臺

特殊設(shè)計的秤臺，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)點是方向判別由硬件實現(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，負責(zé)處理秤臺、輪軸識別器、車輛分離器 的信息，向計算機發(fā)送稱重數(shù)據(jù)，給控制計算機 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額顯示器、車輛頂 預(yù)讀天線、入口欄桿機和交易天線等組成。稱重 費額顯示器接受車道控制機的控制，顯示計重車 輛的車型、費軸型和車型。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。

入口欄桿機確保貨車稱重時達到最高精度， 客車或客貨混合時達到最大通行能力。稱重儀表 通過交易天線傳送重量計算相應(yīng)的通行費，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)果需與車道計算機通 信外，其余全部由稱重系統(tǒng)負責(zé)控制。

4.貨車ETC計重系統(tǒng)相比普通計重系統(tǒng)的特殊問題

4.1在普通計重收費系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)最高 的稱重準(zhǔn)確度，采用了二車一桿模式，這在人工 收費條件下達到了準(zhǔn)確度與效率的良好統(tǒng)但 在ETC系統(tǒng)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 計重收費，對計費不產(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數(shù)據(jù)從而達到最高的準(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 費亭遠一些。

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秤臺下沿才打開 入口欄桿以實現(xiàn)二車一桿稱重。

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

為確保不停車收費，必須保證車輛到收 費亭前稱重數(shù)據(jù)已上傳收費計算機，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。因為這意味著沒有充分利用秤臺的 有效長度實現(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) 計合理的入口電動欄桿控制邏輯實現(xiàn)稱重精度和 通行效率的高度統(tǒng)一。

必須確保軸型的100%準(zhǔn)確。人工收費時 發(fā)生軸型錯誤造成計量誤差可以通過復(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 車收費系統(tǒng)中，設(shè)計了整車式稱重與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)實現(xiàn)過程中重點可能出現(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)實現(xiàn)方法，并對 系統(tǒng)實施中可能的問題進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量精度方面有較高 的推廣價值。