CN103017875A - 一种多用途高速公路动态称重系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种公路称重系统，特别公开了一种多用途高速公路称重系统。该多用途高速公路动态称重系统，其特征在于：所述龙门架A上安装有位于车道两侧上方的激光雷达A和激光雷达B，以及夜间辅助照明装置A和夜间辅助照明装置B，龙门架B上安装有位于车道中间位置的车牌识别摄像机A、B和C，车道路面上敷设有与路面等宽的石英传感器组。本发明设在高速公路干线上，在出口车道汽车衡校核、计重收费作弊预警等应用中系统利用效率高，使用石英晶体作为计重传感器，测量精度高，施工快，受温度、车速影响小，无其他地面设施，维护工作量小。

Description

一种多用途高速公路动态称重系统

（一）        技术领域

    本发明涉及一种公路称重系统，特别涉及一种多用途高速公路称重系统。

（二）        背景技术

高速公路计重收费是高速公路管理部门为保护公路交通安全而采取的一种重要举措，现在全国绝大多数高速公路都已采用计重收费的方式治理车辆超载，并已取得了明显成效。然而，从开始计重收费之日起，“计重不准”的投诉和纠纷就没有停止过，计重收费作弊和反作弊的斗争也一直在持续。

为了应对计重收费作弊，静态汽车衡、双秤台动态汽车衡等新技术已开始逐步在高速公路计重收费中得到应用。汽车衡还需要定期维护，如果维护不及时，可能会产生较大的测量误差，按照JJG 907-2006《动态公路车辆自动衡器》规定动态汽车衡的检定周期为1年；但汽车衡因维护不及时有可能偏重或偏轻，由此可能引发投诉和纠纷、车辆拥堵（车辆从计重偏轻的车道下高速公路再调头）或高速公路通行费损失等问题，等到标定或定期维护时再处理就不够及时，而汽车衡的标定需要标定车等专用设备和人员，在高速公路往返路程远，成本较高，无针对性的缩短检定周期会大幅增加营运成本。

针对这些问题，目前已有在入口车道加装校核秤台、使用联网收费数据进行数据挖掘等技术用于查找测量误差的较大秤台；但是，现有技术中仍然存在以下问题：

（1）在入口车道加装汽车衡存在使用效率低、收费岛加长受收费广场长度限制的问题。在入口车道加装汽车衡虽然可以通过通行卡号实现精确的入出口数据关联，但单个入口车道的车流辆比较低，日均车流量一般只能到1000左右，而且需要收费员人工校核车辆分离是否正确。同时，安装汽车衡需要加长收费岛，而收费岛的加长不能影响车辆正常行驶，受收费广场长度限制。

（2）通过数据挖掘的方式存在时间滞后、只适合查找偏轻车道的问题。使用数据挖掘的方式不需要外场施工，但这种方式通过司机行走的路线规律查找计重不准确的车道，需要在误差较大且较长的时间后才能发现，而且只适合查找偏轻的车道。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、计量准确的多用途高速公路动态称重系统。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种多用途高速公路动态称重系统，包括设置在路侧的称重控制柜，称重控制柜内设置有称重控制器，公路干线沿车辆行驶方向间隔20~50m的路段两端分别设置有架设在车道上方的龙门架A和龙门架B，其特征在于：所述龙门架A上安装有位于车道两侧上方的激光雷达A和激光雷达B，以及夜间辅助照明装置A和夜间辅助照明装置B，龙门架B上安装有位于车道中间位置的车牌识别摄像机A、B和C，车道路面上敷设有与路面等宽的石英传感器组；石英传感器组通过电荷放大器、激光雷达A和B通过以太网通讯线缆以及车牌识别摄像机A、B和C均通过车牌设别控制器分别与称重控制器连接。

本发明通过使用安装在高速公路干线路面上的石英传感器进行车辆动态称重并同时由龙门架B上的车牌识别摄像机进行车牌识别，与车牌匹配的车辆计重数据经网络传递到路网中心并转发至各出口收费车道，出口收费车道在收费时，将同一车牌的计重数据与车道称重系统传递的数据进行对比，进行车辆作弊预警（如跳磅、安装假轴、头挂分离等）。

路网中心在收到出口收费明细后，将同一车牌的计重数据与车道称重系统传递的数据进行对比分析，找出可能偏轻或偏重的车道秤台，有针对性的进行车道汽车衡的检定，路网中心同时还可由此数据查找有作弊嫌疑的车辆，形成灰名单发到各个车道进行重点稽查。本系统收集的数据还可同时用于超限检测（超宽、超高、超重）、路径识别、断面交通量统计和路面承重分析；其输出的数据可在出口车道汽车衡校核、计重收费作弊预警等多种应用中使用。

本发明的更优方案为：

所述激光雷达A和B距地面高度为7.5米，沿石英传感器组的安装方向扫描车辆的横截面。

所述车牌识别摄像机A、B和C的焦距对准各车道和紧急停车带与石英传感器组平齐的位置。

所述石英传感器组由若干条1.75~2m长的石英传感器拼接，具体长度和数量与路面宽度相关。

本发明中，石英晶体传感器通过电荷放大器、车牌识别单元和激光雷达通过专用以太网通讯线缆分别与称重控制器连接，车辆计重数据通过网络传递给超限预警系统、路网中心收费系统、道路养护系统，分别用于超限检测、出口车道汽车衡动态标定、车辆作弊预警、路径识别、断面交通量统计、路面称重分析。

本发明设在高速公路干线上，在出口车道汽车衡校核、计重收费作弊预警等应用中系统利用效率高，使用石英晶体作为计重传感器，测量精度高，施工快，受温度、车速影响小，无其他地面设施，维护工作量小；其输出数据可用于出口车道汽车衡校核、计重收费作弊预警、超限预警、路面称重分析、断面交通量统计等方面。

（四）        附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的平面布置结构示意图；

图2为本发明的设备连接示意图。

图中，1龙门架A，2激光雷达A，3夜间辅助照明装置A，4夜间辅助照明装置B，5激光雷达B，6称重控制柜，7石英传感器组，8龙门架B，9车牌识别摄像机A，10车牌识别摄像机B，11车牌识别摄像机C，12电荷放大器，13车牌识别控制器，14称重控制器。

（五）        具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括设置在路侧的称重控制柜6，称重控制柜6内设置有称重控制器14，公路干线沿车辆行驶方向间隔20~50m的路段两端分别设置有架设在车道上方的龙门架A1和龙门架B8，所述龙门架A1上安装有位于车道两侧上方的激光雷达A2和激光雷达B5，以及夜间辅助照明装置A3和夜间辅助照明装置B4，龙门架B8上安装有位于车道中间位置的车牌识别摄像机A9、B10和C11，车道路面上敷设有与路面等宽的石英传感器组7；石英传感器组7通过电荷放大器12、激光雷达A2和B5通过以太网通讯线缆以及车牌识别摄像机A9、B10和C11均通过车牌识别控制器13分别与称重控制器14连接。

石英传感器组7敷设在路面上，由若干条1.75米至2米长的石英传感器拼接，具体长度和数量与路面宽度相关。激光雷达A2和B5距地面高度约7.5米，沿石英传感器组7的安装方向扫描车辆的横截面，与夜间辅助照明装置A3和B4一起安装在龙门架A1上。车牌识别摄像机A9、B10和C11安装在龙门架B8上，焦距对准各行车道和紧急停车带与石英传感器组7平齐的位置，夜间辅助照明装置A3和B4在光照不足的时段向下照射，为车牌识别摄像机补光。

石英传感器组7通过电荷放大器12、激光雷达A2和B5通过以太网通讯线缆分别与称重控制器14连接。车牌识别摄像机与车牌设备控制器13相连，车牌设备控制器13将车牌识别车道序号、识别时间、车牌识别结果、抓拍图像等信息通过以太网通讯线缆传递给称重控制器14。

系统假设车辆正向行驶，不存在倒车行为，各行车道之间以实线分隔，尽量避免车辆在此区域超车或并线行驶。如果需要检测车辆长度、车辆行驶速度或行驶方向，可在龙门架A1上加装相应的设备。

上述使用激光雷达的电子不停车计重收费系统的工作原理具体为：

（1）激光雷达A2和B5连续扫描其路面横断面，获取车辆高度、宽度、在路面横断面的位置等信息，并由此获知各行车道车辆到来、离开的时间点、车轮压到哪段石英传感器等信息。如果车辆违章跨线行驶，有可能同时压到一段石英传感器，在这种情况下，系统假定两边的重量相差不大进行数据分割，但在两辆车都可能是部分车轮压到一段石英传感器时，数据不可能准确分割，这种情况下将进行特殊标记，不参与计重校核；

（2）称重控制器接收各段石英传感器的轴重信息，根据激光雷达确定的车辆位置和车辆分离结果将轴重信息组合为整车的计重信息；

（3）车牌设备控制器13实时检测各行车道的车辆，将车牌识别结果连同车道序号、识别时间等发送给称重控制器。称重控制器14根据激光雷达确定的车辆位置、到来和离开时间将车牌识别结果与各辆车的计重信息相匹配；

（4）称重控制器14将匹配好的车辆车牌、车辆计重信息、车辆抓拍图像按照需求发送给订阅数据的各系统；

（5）超宽、超高、单轴或总重超限的车辆信息实时发送给超限预警系统，可由执法部门在服务区或出站口拦截；

（6）路网中心收费系统可将收到的车辆计重信息按照车辆行驶方向发送到车辆可能下站的各出口站和出口车道，出口车道根据车牌、入口时间、出口时间查询同一车牌车辆经过高速公路干线检测点的计重信息，如果查询到，则与出口车道计重系统的计重信息相匹配，在出现异常时提醒收费员核对；

（7）路网中心收费系统定期将出口流水与高速公路干线检测点检测信息相匹配，对比两套系统的计重结果，其中差异最大的一些数据可能由车牌识别错误、车牌匹配错误、套牌车、作弊车、服务区运输车辆、高速公路施工车辆等异常情况引起，将这些数据排除后分车类、超限区段进行差异率排序，得出偏轻或偏重的车道，进行重点维护和标定。按差异较大次数对车牌号进行排序，差异次数较多的车辆可以作为重点稽核对象；

（8）本系统输出的车牌数据可以作为路径识别和通行费拆分的依据；

（9）本系统输出的车辆信息数据可以按照车辆总重、轴数、轴重进行统计，从而得出更为准确断面交通量（使用收费系统OD也可得出此数据，但精度受车辆实际行驶路径与最短路径之间有差异等因素影响），进而可进行路面称重分析，为路面养护提供基础数据。

上述实施例为本技术方案的一种方式，实际实施例可根据高速公路干线具体的车道数、车牌识别和激光雷达设备的性能进行调整。本技术方案的实施方式不为上述实施例所限定。

Claims (4)

1.一种多用途高速公路动态称重系统，包括设置在路侧的称重控制柜（6），称重控制柜（6）内设置有称重控制器（14），公路干线沿车辆行驶方向间隔20~50m的路段两端分别设置有架设在车道上方的龙门架A（1）和龙门架B（8），其特征在于：所述龙门架A（1）上安装有位于车道两侧上方的激光雷达A（2）和激光雷达B（5），以及夜间辅助照明装置A（3）和夜间辅助照明装置B（4），龙门架B（8）上安装有位于车道中间位置的车牌识别摄像机A（9）、B（10）和C（11），车道路面上敷设有与路面等宽的石英传感器组（7）；石英传感器组（7）通过电荷放大器（12）、激光雷达A（2）和B（5）通过以太网通讯线缆以及车牌识别摄像机A（9）、B（10）和C（11）均通过车牌识别控制器（13）分别与称重控制器（14）连接。

2.根据权利要求1所述的多用途高速公路动态称重系统，其特征在于：所述激光雷达A（2）和B（5）距地面高度为7.5米，沿石英传感器组（7）的安装方向扫描车辆的横截面。

3.根据权利要求1所述的多用途高速公路动态称重系统，其特征在于：所述车牌识别摄像机A（9）、B（10）和C（11）的焦距对准各车道和紧急停车带与石英传感器组（7）平齐的位置。

4.根据权利要求1所述的多用途高速公路动态称重系统，其特征在于：所述石英传感器组（7）由若干条1.75~2m长的石英传感器拼接。

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