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摘要：本文首先对高速公路计重收费的优点与计重收费系统的组成进行了介绍，然后详细的分析了高速公路计重收费系统容易出现的常见问题。
关键词：高速公路；计重收费；称重仪表
引言
实行计重收费需对收费车道进行适当改造，增加秤重和车型检测等设备及计费软件等，其中如何确保收费系统对车辆秤重的准确性是实现计重收费的重要技术问题，因为收费系统是对车辆行进过程中进行动态秤重，与常规设备上静态检测有着本质的区别。
一、计重收费系统构成要素及其作用原理
计重收费系统一般由光栅感应器、称重仪、轮胎识别器、车辆分离器等设备组成，其基本原理是当车辆进入收费车道时，车辆前部遮挡光栅感应器，触发信号传递给系统启动秤重仪器测量车辆的轴重；车辆每轴车轮通过秤重仪器的秤重平台时，系统均测量一个轴重数据；车辆各轴车轮均通过秤重平台后，系统记录了车辆各轴重，直至车辆车体完全通过光栅传感器，系统自动将所有轴重合计即为车辆总重；同时，因为计重收费模式还需结合车辆轮胎数量等参数进行计费，因此，系统的轮胎识别器在每一轴车轮通过时，均检测出该轴每边轮胎个数并记录于系统中。系统根据设定的计费标准，按车重和轮轴个数，自动计算该车辆的应收费额。
秤重仪器包括秤重平台和信号转换器等部分，其作用是采集车辆各轴的轴重，当车辆进入收费车道，低速前行直至收费亭前的这段过程中，秤重仪器依次对车辆各轴进行动态秤重，并将数据传送至收费系统的电脑中。轮胎识别器用于检测车辆轴数和每轴轮数，如单轴单轮、单轴双轮、两联轴、三联轴等参数。
1.1高速公路的主要收费方式
目前我国主要有两收费方式，前些年一直在实行的按车型收费，和近年来的计重收费方式。按车型收费往往会出现车辆严重超载，大型车辆剧增，导致高速公路破损严重，加速折损了高速公路的使用寿命，使养路资金显得不足，两者之间的间距不断拉大，有关部门却不能在此项收费方式上提出一个相对有效的解决办法，造成恶性循环，给国家的高速公路发展和经济社会发展造成了巨大的损失。由于以上原因，国家部分省市开始采用计重收费方式治理超限超载运输，实践表明这一收费方式合理有效，并能使新旧两种收费方式平稳过渡。
二、计重收费系统技术要求
2.1 收费车道必须有足够长度并且水平、平整
一般情况下，计重收费车道不应有超过 2%的坡度，也就是说应保证秤重过程中车辆的状态是在水平状态，因为如果秤重平台或收费车道不是水平面，车辆在秤重过程中所测量的则不是正常轴重，而是因坡道而产生的重量在各轴之间转移后的状态。同时，收费车道必须平整，因为若不平整，车辆在通过车道进行测量轴重的过程中，会有明显跳动，对秤重平台产生冲击，使得称重测量不准确。
计重收费车道的长度可按以下原则确定：因为国家标准 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值（GB1589- 2004）中规定，货车及半挂牵引车最长不得超过 12m；最长的半挂车长度不起过13m，因此当最长的半挂牵引车加最长的半挂车，其总长度最长应是 25m。为保证车辆在秤最前轴时，最后轴也在同一水平面，同样秤最后轴时也要保证第一轴在同一水平面，要求秤重区间长度应为 50m以上。
2.2 秤重仪器的最大量程及精度要求
按 关于收费公路试行计重收费的指导意见 规定，车辆最大单轴（每侧双轮胎）轴重为10 t，超过此值则为超限车；同时，应结合现行相关国家标准关于车辆限重的规定适当设计秤重仪器的最大量程。国家标准 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值（GB1589- 2004）规定，车辆最大单轴重 11.5t，因此，为保证仪器在对最重型车辆秤重时仍有一定余量，秤重仪器的最大量程应不低于以上两数值中的最大值即 11.5t以上。在没有其他规定秤重仪器精度的条件下，因为秤重仪器测量的是汽车重量，所以可参照汽车检测标准 汽车质量（重量）参数测定方法（GB /T 12674- 1990）的规定，该标准规定秤重仪器的精度为 0.5%，即计重收费系统的秤重仪器精度应不低于 0.5%。
2.3 光栅感应器高度范围
重型货车中有较大部分车辆是牵引半挂车，牵引车与半挂车之间有较大空隙，若光栅感应器高度不适当，容易导致将一辆牵引半挂车当成两辆车，这样测量结果将严重失实。因此，应选用高度范围较广的光栅。按 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值（GB1589- 2004）规定，车辆高度最大限值为 4m，但不必要求光栅也设计到此高度，因为通常容易造成车型误判的是挂车，此种车型是前后车厢之间用鞍座或挂钩连接，其高度一般为 0.4~ 1.6m，因此，光栅感应器高度范围应起码涵盖此范围。
2.4 应保证车辆在秤重区内低速并匀速行驶
按国家标准 汽车质量（重量）参数测定方法（GB/T12674- 1990）规定，车辆在称重时应静止在秤重平台上，因此，为保证称重测量的准确性，理想状态应是使车辆各轮轴均在秤重平台上静态测量，但在计重收费车道上，车辆通常不是静态而是低速行驶状态。计重收费系统在实际应用中应有配套设施以保证车辆尽量低速（一般应低于 5km /h）并保持匀速通过秤重平台，禁止车辆急加速或制动。若车辆在秤重过程中急加速或制动，均会对秤重测量结果产生影响，造成测量结果失准。因此，为保证秤重准确性，应采取措施确保车辆在称重过程中的车速，可采用以下方法：
（1）在收费车道起点处设置 计重收费，低速通过等字样的提示标志，指示司机按要求驾车低速并匀速进入秤重区域。
（2）在收费广场设置足够的减速带，迫使车辆提前降低车速。
2.5 秤重仪应及时检定和比对
按现行法规要求，作为秤重检测仪器，应定期（每年或半年）由法定检定机构对其进行检定，合格方可作为计量器具对社会车辆进行秤重测量。因此，所有秤重仪器应确保在检定有效期内。
同时，为保证秤重仪器的准确性，除了按规定检定外，在日常使用中，应按一定的间隔（每月或每周）对秤重仪器进行自检标定。因此收费站应按计量行政机构和设备厂家要求配置的自检标定器具，作为日常标定之用。另外，应参照法定检测机构的相关规定，对各秤重车道的秤重仪器之间进行互相比对。这是提高检测仪器置信度的一种非常有效的手段，对保证计重收费系统的准确性有重要作用。通常同一收费站一般不止一条秤重车道，因此，一般要求各车道秤重仪器之间一致性要达 95%以上。
三 高速公路计重收费系统常见问题分析
3.1基础故障
在使用过程中，动态汽车衡往往会发生同一车辆反复经过同一秤台，而称重数据却相差非常大，并构成了正态分布。甚至当液态运输车经过时，会发生超差比较严重的现象，这种现象发生的原因有可能是在基础施工的时侯，就没有达到规定的条件。所以解决的方法是详细的检查基础（引道），检查其是否达到了所规定的条件。
3.2 电器故障
汽车衡的电器发生故障时，主要显示在称重仪表上，故而可以先用模拟器对仪表进行测量。一般来说，模拟器查找比较方便，将仪表与接线盒之间的信号电缆线断开，在仪表接口上插入模拟器的插座插入，然后打开电源，查看仪表是否工作正常。如果正常，表明故障发生在秤台，否则，故障极有可能发生在仪表。
3.3 称重仪表出现错误符号
1）有可能是电源电压不稳定，仪表带的静电比较大，从而引起EEROM数据的丢失。故而解决的办法为更新EEROM芯片或者将仪表程序进行重新设定；2）焊接不正确引起短路或者九芯插座接触不好，从而引起仪表不能供给正常的桥路电压。解决方法检查是否断线虚焊或者九芯插座有无松动。
3.4车辆检测器停止工作
地感线圈一般用来检测车辆的具体位置，当地感线圈上面出现车辆，车辆检测器中的继电器闭合触点，该触点信号传递到主板进行车辆识别。如果地感线圈装置发生故障的时候，车辆检测器将不能对车辆进行正确识别。解决办法用万用表去测量地感线圈之间的电阻，如果电阻显示为无穷大，那么说明了线圈已经断开，应当实行更换。
3.5车辆分离错误
光幕发生故障时，有可能将一辆车判断为为两辆甚至多辆车或者将几辆车判断成一辆车，出现原因：1）因为光幕箱面板玻璃出现结冰、雾层、污垢等原因，使得光信号的强度降低，质量下降。解决办法及时擦干净光幕箱得面板玻璃；2）光幕接受器与发射器产生位置偏移，导致光幕接收器的黄色指示灯点变亮。解决办法是逐渐移动发射器与接受器的位置，一直到黄色指示灯不亮为止。
3.6传感器受损
1）传感器电缆线受损。测量传感器电缆线的芯线是否跟屏蔽线发生了碰撞，试着摇动其中一个传感器的电缆线，如果仪表显示值伴随着发生变化，则可说该传感器的电缆线已经遭到损坏。然后将电缆线的受损处重新联结。
2）传感器损坏。判断传感器是否出现故障，可以用万用表测量负激励与正激励之间的电阻值，负信号与正信号之间的电阻值是否符合规定的指标要求；也可在通电情况下，用万用表检查各个传感器输出信号的电压是否一致，如果电压相差比较大，那就说明传感器出现了故障。
四、高速公路计重收费制定的步骤方式
（一）计重收费方式
1.完全计重收费
完全计重收费是指根据车货总质量和行车里程进行收费。对超载车辆进行惩罚性收费，空车少收费；另一方面他也造成了许多车辆的超载。
2.组合计重收费
组合计重收费，对空车，轻车和多轴大吨位的车收费优惠，能较好的实现公平性，不过也造成了一些负面问题，导致收费总额的减少
3.分类计重收费
分类计重收费是对以上两种计费方式的综合，既看车型，又称车货总重。
（二）确定收费对象的计重质量
收费对象的计重质量是集中收费的基础，其主要包括两部分：正常质量和超重质量。
（三）制定合理的收费利率
不管是交通部还是各省市都是收费区间分为三部分，第一部分的货车一般不会超限，按照收费标准要求，在确定基本费率的基础上适度降低。第二部分的货车的收费费率曲线应为递减的直线。第三部分在原来的基础上给予优惠。
结束语
计重收费系统的推广应用是公路收费的重要模式，保证系统特别是秤重的准确性，对其能否推广应用具有关键性的影响，因此应在技术上保证其准确性和稳定性，同时需要在技术上和管理上采取相应的措施，保证计重过程的正确性和可信性。
参考文献
[1]许宏科.高速公路收费系统理论及应用.电子工业出版2013
[2]翁小雄.高速公路机电系统.人民交通出版社，2010
[3]中交第一公路勘察设计院.交通部规划研究院.公路超限超载检测站设计指南.北京：人民交通出版社.2015.
论文作者:邹富友
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/1
标签：车辆论文; 车道论文; 测量论文; 收费系统论文; 仪器论文; 称重论文; 高速公路论文; 《建筑学研究前沿》2019年5期论文;