（车辆工程专业论文）高速公路货车不规范过秤重量修正方法研究.pdf

1 ，- s t u d yo nr e v i s i n gt h ew e i g h to ft r u c k st h a t p a s st h ep l a t f o r mn o n n o r m a t i v e l y ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo f m a s t e r c a n d i d a t e ：c h e nl i j u n s u p e r v i s o r ：p r o f y uq i a n g c h a n g a l lu n i v e r s i t y ，x i a n ，c h i n a 9川7 2叭03叭71洲y f ，f一 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文知识产权权属声明 月，p 日 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 敝储张荔绎 导师签名： 弘7 萨6 月汐日 拙f l0 年纩刖7 日 ， j ，lro 摘要 随着我国经济的快速发展，我国高速公路发展迅猛，截止2 0 0 9 年底通车里程达n 6 5 万公里，居世界第二。从2 0 0 2 年起，我国开始实行计重收费的研究工作，计重收费工作 整体开展顺利，得到了社会各界普遍认可，以经济手段遏制了超载超限现象，保证了高 速公路的正常运行。但是部分超载货车驾驶人员不按规定要求通过收费秤台，想方设法 偷逃道路通行费，这部分人同时也造成了收费车道堵塞，影响交通畅通。为了遏制了货 车不规范过秤行为，减少超载超限运输车辆对公路路面的过度损坏，提高高速公路上车 辆行驶的安全性，本文选择对车辆不规范过秤造成的重量减少以及修正方法进行研究。 本文从计重收费系统的工作原理、组成部分开始进行分析，通过在陕西省公路上1 1 个主要收费站开展货车不规范过秤的调查，了解货车不规范过秤的具体过程。通过货车 的不规范过秤试验来获取货车不规范过秤的具体数据并对其处理，进而对过秤状态货车 的运动过程建立动力学分析模型，通过对模型的分析，获得货车不规范过秤中的影响因 素，建立货车不规范过秤重量修正的模型，在此基础上编写修正程序。并通过在高速公 路新筑收费站进行试运行试验，对货车不规范过秤重量修正程序进一步完善。 论文研究工作对于规范秤重过秤，实现更合理的收费有着一定的现实意义。 关键词：高速公路? 计重收费，不规范过秤，试验研究 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to f e c o n o m ya n ds o c i e t y , t h ee x p r e s s w a yo fc h i n ai sd e v e l o p i n g f a s t ，w h o s et r a f f i cm i l e a g eh a sc o m eu pt o6 5 0 0 0 k ma tt h ee n do f 2 0 0 9 ，r a n k i n gt h es e c o n d p l a c eo v e rt h ew o r l d f r o m2 0 0 2c h i n ah a sb e e nr e s e a r c h i n gi nw e i g h t c a l c u l a t i n g c h a r g e s y s t e m a st h i sp r o c e s sg o e so ns m o o t h l y , t h es y s t e mh a s g a i n e dt h ec o m m o na c c e p t a n c e t oa c e r t a i nd e g r e e ，t h i ss y s t e mc o n s t r a i n st h e o v e r f r e i g h tp h e n o m e n ab yc h a r g i n g ，w h i c h g u a r a n t e e st h es m o o t ht r a f f i cf l o wo ft h ee x p r e s s w a y h o w e v e r ，s o m e d r i v e r so ft h e o v e 卜f r e l g h r u c k sp a s st h ew e i g h i n gp l a t f o r mi nan 帅一n o r m a t i v e w a y ，t r y i n gt oe s c a p et h e c h a r g e a n dt h i sa tt h es a m et i m ec a u s e st h ec o n g e s t i o n so ft h ec h a r g el a n e ，w h i c hp r e v e n t s t h et r a f f i cg o i n g s m o o t h l y i no r d e rt oc o n s t r a i nt h en o n n o n i l a t i v eb e h a v i o r sa j l dr c d u c et h e d 锄a g e0 it h ee x p r e s s w a yt h a tc a u s e db yt h o s eo v e r - f r e i g h tt r u c k s ，t h ec h a r g em a n a g e m e n t c e n t r eo ft r a f f i cd e p a r t m e n ti ns h a a n x i p r o v i n c eh a sd e c i d e dt or e s o l v et h ec u l l r e n tp r o b l e m s b yn n p r o v m gt h es o f t w a r eo ft h ew e i g h i n ge q u i p m e n t ，w h i c hi se x p e c t e dt oi m p r o v e t h e s a f e t yo fr u n n i n gv e h i c l e so nt h ee x p r e s s w a y t h i sd i s s e r t a t i o ns t a r t si t sa n a l y s i sw i t ht h ew o r k i n g p r i n c i p l e sa n dt h ec o m p o n e n t so ft h e w e l g l l 。c a l c u l a t i n gs y s t e m ，i n v e s t i g a t i n gt h et r u c k st h a t p a s s t h ew e i g h i n g p l a t f o m n o n 。n o r m a t i v e l y i n 1 1m a i nt o l l s t a t i o n so n e x p r e s s w a y si ns h a a n x ip r o v i n c ea i l d c o m p r e h e n d i n gt h ed e t a i l e ds i t u a t i o no ft h o s e t r u c k s a c c o m p a n i e d w i t ht h em o d e l e x p e r i m e n t a ls t u d y , t h ed a t ai sc o l l e c t e da n da n a l y z e d ，w h i c h h e l p sc o n c l u d et h ei n f l u e n c i n g f a c t o r smt h a tp r o c e s sa n dg a i n st h em a t h e m a t i cf o r m u l aa sw e l la st h er e v i s e dp r o 醇l n lf o r t h o s en o n 。n o r m a t i v ep a s s i n gt r u c k s t h ep i l o t s t u d yh a sb e e nc a r r i e do u ti nx i n z h ut o l ls t a t i o n o ft h ee x p r e s s w a ys i n c et h en o v e m b e ri n2 0 0 9 ，w h i c h p e r f e c t st h er e v i s e dp r o g r a m t h i sa r t i c l eh a sac e r t a i np r a c t i c a l s i g n i f i c a n c ei nt h es t a n d a r dw e i g h i n gp r o c e s s e sa n di n r e a l i z i n gam o r er e a s o n a b l ec h a r g i n gs y s t e m k e y w o r d s ：e x p r e s s w a y ；w e i 曲t - c a l c u i a t i n gc h a r g e ；p a s s t h e w e i g h i n gp l a t f o r m n o n n o r m a t i v e l y ；e x p e r i m e n t a ls t u d y ，fk 目录 第一章绪论1 1 1 论文研究背景l 1 1 1 高速公路货物运输基本情况l 1 1 2 计重收费发展现状2 1 1 3 计重收费的目的和意义3 1 2 计重收费实施过程中出现的问题4 1 3 论文研究的目的和意义4 1 4 论文研究的主要内容5 第二章高速公路计重收费系统6 2 1 称重系统工作过程一6 2 2 称重设备的组成及作用6 2 3 高速公路上的称重仪器介绍7 第三章陕西省货车不规范过秤调查12 3 1 陕西省高速公路货物运输状况分析1 2 3 2 陕西省货车不规范过秤调查方案1 4 3 3 货车不规范过秤状况的调查分析1 7 3 5 本章小结2 3 第四章货车不规范过秤力学分析及模拟试验研究2 4 4 1 单车不规范过秤力学模型2 4 4 2 半挂货车不规范过秤力学模型2 6 4 3 货车通过称重设备时加速度分析3 l 4 4 货车不规范过秤模拟试验研究3 3 8 9 l l - l l 器器器一感感感一传传传一 重重重器称称称感式式式传台板英它秤弯石其 l 2 3 4 3 3 3 3 2 2 2 2 7 9 0 l 2 l l 2 2 2 1 一 一 一况 ，k 一 一 一状一 ：j = 一 一 一重一 ，tt 一 一轴一 h j 自 一 一 一车一 况况一货因情情一秤诱秤秤点过要过过特范主范范秤规秤规规过不过不不范上范路路规路规公公不公不速通车速车古同监日化贝古同化贝 2 3 4 省文文文& 西文文孓陕 月，豇 4 4 1 货车不规范过秤模拟试验方法3 4 4 4 2 典型轴型货车模拟试验研究3 4 4 5 货车不规范过秤重量修正程序编写4 5 4 6 本章小结4 6 第五章货车不规范过秤重量修正程序试运行效果分析4 7 5 1 试运行收费站点的选择4 7 5 2 货车不规范过秤重量修正程序试运行基本情况4 8 5 2 1 试运行不规范过秤车辆统计结果4 8 5 2 2 试运行半挂货车不规范过秤车辆修正情况4 9 5 2 3 试运行不规范过秤车辆目测对比5 0 5 3 本章小结5 0 第六章货车不规范过秤重量修正程序运行效果分析5 1 6 1 咸阳西收费站货车通行状况5 l 6 2 货车不规范过秤重量修正程序应用过程中出现的问题5 2 6 3 货车不规范过秤重量修正程序应用效果分析5 3 6 3 1 正式运行采集到数据分析结果5 3 6 3 2 咸阳西收费站分析报告5 3 6 4 本章小结5 4 第七章结论5 5 7 1 论文主要研究成果5 5 7 2 需要进一步研究的问题5 5 附录5 7 参考文献5 8 攻读硕士学位期间发表论文和科研工作5 9 致谢6 0 长安人学硕l ：学位论文 1 1 论文研究背景 第一章绪论 1 1 1 高速公路货物运输基本情况 高速公路是交通现代化的重要标志，同时也是国家现代化的重要标志。最近几年， 全国在高速公路建设方面有了突飞猛进的发展，到2 0 0 9 年年底，全国高速公路路网通 车总里程已达到6 5 万公里( 不含港澳地区和台湾省，下同) 。全国高速公路路网规模 仅次于美国，美国高速公路通车里程约为1 0 万公里，中美在高速公路路网规模方面的 差距正逐年缩小。 2 0 0 8 年全国高速公路行驶量2 0 0 5 3 7 亿车公里，同比增长1 2 0 2 ；其中货车行驶 量占4 2 4 5 ，同比增加了4 9 3 个百分点。实现货物周转量达到1 1 9 8 0 7 7 亿吨公里，同 比增长2 0 1 5 ，如图1 1 所示。其中半挂货车占到货车总数的3 4 6 8 ，完成的周转量 占到了7 1 4 9 ，如图1 2 所示。跨省货物运程达到4 6 2 3 4 公里。每万元国内生产总值 的高速公路货运量为1 9 6 吨，货物周转量为3 9 8 4 7 吨公里。由此可以看出高速公路货 物运输在国民经济中的重要作用川。 田 1 翅 伊 翠 2 0 0 62 0 0 7 图1 12 0 0 6 - - 2 0 0 8 年高速公路货物周转量 年份 0 0 0 0 0 0 哪 锄 啪 姗 砌 。 第一章绪论 3 轴、 1 8 2 轴货车 2 轴 4 5 货物周转量构成 图1 22 0 0 8 年高速公路货车情况 1 1 2 计重收费发展现状 3 轴、4 轴货车 1 9 6 8 货车车数构成 计重收费是指借助动态称重系统，对货车按照实际的车货总重进行计算，并收取相 应的通行费用。计重收费是目前我国高速公路最主要的一种收费方式。其目的在于整治 给道路造成严重损坏的超载超限车辆，体现了“多用路者多交钱，少用路者少交钱”的 公平原则。 ： 我国2 0 0 2 年开始货车按重量收取通行费( 计重收费) 的研究工作，2 0 0 3 年底在江苏省首先实施。2 0 0 5 年1 0 月交通部发布了关于收费公路试行计重收 费的指导意见后，计重收费工作迅速展开，如图1 3 所示，截止到2 0 0 9 年底，黑色 部分为已经实行计重收费的省份，白色部分为尚未实行计重收费的省份( 其中广东粤北 网已经开始计重收费、浙江省称重设备已经安装到位) 。 长安大学硕 ：学位论文 图1 3 全国高速公路已实行计重收费省份分布图 1 1 3 计重收费的目的和意义 目前，在全国范围内，普遍存在着货车超载超限运输的现象。所谓超载，就是指车 辆运载的货物重量超过路政管理部门规定的核定载重质量；而超限是指车辆的轴载质 量、车货总质量或装载总尺寸超过国家规定的限值瞳1 。超载超限车辆行驶速度慢，占用 车道面积大，行车秩序混乱，直接影响公路运输的通行效率。更为严重的是，汽车超载 超限还导致公路损坏严重、恶性交通事故频发、威胁到人民群众的生命财产安全。作为 遏制超限超载的一种手段，货运车辆经过收费站时，需要对其进行计重收费。计重收费 的意义在于： ( 1 ) 计重收费是以车辆总质量为基础参数，比较准确的反映了车辆在收费公路行 驶过程中对道路损耗的经济补偿，真正反映了车辆对公路的占有和使用程度，克服了以 往收费方式中同类车识别不准和同型车中重车、空车一样收费所导致的不合理负担，多 载多缴费，少载少缴费，体现出市场经济体制的公平原则。 ( 2 ) 当前的货运市场运力大于运量，超限运输在很大程度上增加了实际运力，为 了拿到运输订单，货运市场竞相压价竞争，再靠超载来弥补降低运价所带来的损失，形 成了“越是超限运价越低，运价越低越是超限”的恶性循环。实行计重收费后，超载车 辆必须为它给路面造成的损失付出更多的维护成本，超载也会无利可图。这样就有效的 3 第一章绪论 保护了守法运输户的利益，对于改变运输市场恶性竞争及不合理的运价具有重要的意 义，从而促进了公路运输业的健康良性发展。 ( 3 ) 由于车辆超载超限运输会使车辆行驶速度慢，控制方向和制动能力差，增加 了车辆行驶中的安全隐患。按实载收费后，运输业户减少装载质量，减少了超载超限运 输车辆对公路路面、桥梁的过度损坏，同时也提高了车辆行驶的安全性，在很大程度上 保护了人民群众生命财产的安全1 。 ( 4 ) 实施计重收费后，可以有效的解决“大吨小标”，逃漏通行费的问题，减少各 种超载“怪车”的出现，促进汽车技术的健康发展；同时，实施计重收费，可以对国家 鼓励发展的推荐车型和多轴车辆给与适当的通行费优惠，用政策来引导货运车辆的发 展，优化货运车辆结构，促进我国汽车工业的规范发展。 从这几年稳步实施计重收费的效果上来看，计重收费促进了我国大型多轴货运车辆 的运输发展，加快了整个公路货物运输过程的节奏，促进了货车装备质量向合理水平回 归，持续、渐进且稳定的优化着公路货运车辆的结构，对我国公路货运业的健康发展起 到了推动作用。 1 2 计重收费实施过程中出现的问题 计重收费工作整体开展顺利，得到了社会各界的普遍认可，但是目前有部分货车驾 驶人员在收费站不按规定要求通过称重设备，想方设法偷逃道路通行费，这种行为同时 造成了收费车道堵塞，影响交通畅通。目前高速公路上逃缴通行费的主要手段有“跳 秤”、“冲秤”、走“s ”、液压升降器、垫钢板等。尤其以“跳秤”、“冲秤”现象更为普 遍，往往令收费部门难以管理。针对这些不规范过秤行为，很多称重设备厂家在车道宽 度设置方面、货车通过称重设备软件算法方面做了大量工作，但取得的效果并不是很明 显。目前，全国实施计重收费的高速公路装备了近2 万台各式计重收费设备，其中陕西 省约有1 0 0 0 台各式( 1 0 家) 计重收费设备，不规范过秤行为给企业和国家造成了巨大 经济损失，同时产生了恶劣的社会影响和不公平竞争。 1 3 论文研究的目的和意义 本文依托于长安大学运输科学研究院与陕西省高速公路收费管理中心，针对计重收 费中出现的“跳秤”、“冲秤”等不规范过秤行为共同研究的工页目。通过对陕两省高速公 路货物运输现状的调查研究、货车不规范过秤的模拟试验研究以及重量修正程序试运行 4 长安大学硕。t - 学位论文 研究等环节，运用车辆技术原理制定最终的重量修正程序，使不规范过秤货车修正后的 称重数据向规范过秤的称重结果靠拢，减轻通行费的损失。 此项研究是从汽车角度对高速公路上的称重设备进行改进，将会有效遏制车辆超载 超限的运输现象，体现了计重收费“多用路者多缴费、少用路者少交费”的公平合理原 则。另一方面减少了超载超限运输车辆对公路路面、桥梁的过度损坏，提高了高速公路 上车辆行驶的安全性。 1 4 论文研究的主要内容 高速公路上货车不规范过秤行为一直是困扰公路管理部门的重要难题，随着高速公 路网的快速发展，越来越多的社会舆论也在关注不规范过秤行为带来的影响，如何控制 和解决好不规范过秤行为成为许多政府部门重点关注的对象。论文从目前市场上称重设 备的基本构造原理出发，针对高速公路上不规范过秤行为进行分析，并根据现有称重设 备拿出应对方案及重量修正程序运行效果。 论文主要内容包括： 1 、分析高速公路货物运输发展现状，明确本文的研究背景及意义，确定论文研究 的重点内容。 2 、主要分析目前高速公路上称重设备的现状及工作原理。重点介绍秤台式传感器 称重设备的构造原理。 3 、通过在陕西省高速公路收费站和普通公路收费站开展货车不规范过秤的调查， 分析货车不规范过秤行为的实际情况，掌握相关数据，对进一步开展试验研究提供数据 支撑依据。 4 、针对高速公路上货车不规范过秤行为，从汽车角度进行力学分析，找出重量转 移与各主要参数之间的关系。并在高速公路收费站进行试验研究，编写重量修正程序软 件。 5 、通过在高速公路新筑收费站对重量修正程序进行试运行研究，在试运行过程中 寻找和发现重量修正程序存在的问题，并对数据进行整理和分析。 6 、通过在高速公路成阳西收费站对重量修正程序进行正式运行，对重量修正程序 使用效果进行评定。 5 第二章高速公路计莺收费系统 第二章高速公路计重收费系统 计重收费系统是一种通过安装在公路出口收费车道或开放式收费站收费车道的称 重设备对载货车辆进行称重，并在标准收费基础上对超载重量加收补偿性费用的收费方 式。高速公路计重收费是一种科学、合理、可行的计费方式。其主要优点为：有利于减 少超载、规范货物运输秩序和减少道路事故，并且很大程度上维护高速公路业主的利益， 同时也是通过经济手段治理超载运输的长效方法“3 。 2 1 称重系统工作过程 车辆进入检测车道，以2 0 公里d , 时以下的速度匀速通过称重设备，就可以计算并 显示各轴及整车的重量，车轮经过轮胎识别器，轮胎识别器输出信号，送至数据采集器 进而判别车辆各轴轮胎是单胎还是双胎，采集器根据车辆分离器、秤台、轮胎识别系统 发出的信号，来判别车型轴型，如单轴、双轴、三连轴等情况，同时采集器还将每一称 重车辆的日期、时间、轴重、轴数、总重、超限重量等信息一并存储，形成完整的车辆 称重信息，包括车辆的轴组数、每根轴的重量、轴型、车速、时间等通过数据接口将信 息传给计算机，计算机收费软件根据车辆行驶距离、重量、超限等情况进行自动计算费 额，并将应缴纳的金额显示在计重显示屏上晦1 。 2 2 称重设备的组成及作用 称重设备系统主要由称重仪器、车辆分离器、轮胎识别器、地感线圈、控制柜等组 成( 如图2 1 ) 。 图2 1 称重设备的组成部分 6 长安人学硕l ：学位论文 ( 1 ) 称重仪器 称重仪器是整个车道计重设备系统的核心控制装置，它是由称重平台、传感器、接 线盒以及数据处理单元组成。主要完成车轴称重、速度大小检测、轴型( 单轴、双轴、 三连轴) 判断等工作。 ( 2 ) 车辆分离器 主要是被用来进行车辆的分离和提供丌始、结束等信号。目前应用较多的是红外车 辆分离器，采用带电加热的亚光不锈钢外壳，保证在冬季寒冷的环境里设备安全正常工 作。红外车辆分离器采用的是调制的红外光束，不受外界光线的干扰，调制红外光束具 有极强的雨雾穿透力和反应速度，发射器和接收器采用聚酯光学镜头，检测距离可达2 0 m 以上，最小检测物体为2 5 r a m 。最小分断相邻物体距离仅为l o c m 。 ( 3 ) 轮胎识别器 轮胎识别器是一种按一定间隔排列的传感器组合体，传感器上表面稍高于地面，轮 胎经过时，压在传感器顶面，传感器接受了压力信号，传送给仪表。轮胎识别器主要用 来检测通过车辆每轴的轮胎数。无论是大型载重车辆，还是小型皮卡车的窄胎型的单、 双轮胎型，轮胎识别器都应能准确识别。目前轮胎识别器传输信号主要有数字式、模拟 式、开关量式三种。数字信号传输，线性好，抗干扰能力强，使用寿命长，传输距离远， 安装维护方便：模拟信号传输，使用寿命长、抗干扰能力差，传输距离有限，维护较复 杂；开关量信号传输，传输距离远使用寿命短。 ( 4 ) 地感线圈 地感线圈在称重系统中主要应用于配合红外线分离器检测车辆的出现、控制称重过 程的开始和结束、检测是否有车辆倒出收费车道、统计、车辆分类等，起到辅助作用。 ( 5 ) 控制柜 控制柜内安装有计重摔制器、轮轴识别控制器、电源控制器、温控设备及开关电源 等。控制柜主要负责处理称重仪器、地感线圈、红外线车辆分离器及单双轮检测器传送 来的信息，经过分析处理车辆载荷等信息，并将数据传送给上位收费计算机进行处理。 2 3 高速公路上的称重仪器介绍 动念称重设备技术经过多年的快速发展，各f 商阡发了小同的技术进行动态称重， 因而也产生了备种不同种类的传感器，根据日d ，j 巾场卜现有的称重设备钿胃形式可以分 为f 面几类： 7 第一二帝高速公路计誊收费系统 2 3 1 秤台式称重传感器 秤台式传感器是由称重平台、压力传感器组成。是通过称重平台将轴载压力传递到 压力传感器上，进行称重。该设备主要是在称重台板上的四个支点安装了四个传感器， 传感器有立柱式和剪切梁式( 上置或下置的) 。这类计重设备是准静态系统。因为相应 频率低，静态精度较易满足；而动态精度的改善有一定的难度，对动态的适应性相对差 一些。 秤台式称重设备的秤台台面主要分为普通车道和超宽车道两种台面，普通车道台面 净尺寸为3 2 m 0 8 m ，超宽车道根据车道的实际宽度要求定制。在安装时，秤台式称 重设备对路面的破坏较大，需开挖较深的基坑( 深7 0 c m - 8 0 c m ) 并加固基础，排水如果 不畅，对路面结构有一定的影响。 这种称重平台形式价格便宜，国内生产厂家多，选择余地大，供货能力和售后服务 能力强，维护费用低，得到广泛运用。目前，陕西全省高速公路上绝大多数都是这种形 式的称重设备( 如图2 2 所示) 。 图2 2 秤台式传感器实物图 厂商提供的动态称重精度是称重设备发装舟 j 定道路情况下测定的，与收费车道的 现场真实情况彳j 很大的 入。按j t j o l l9 4 公路 各线设计规范规定，收费车道处的 8 长安大学硕士学位论文 纵坡应小于2 ，当因受到地形条件及其它特殊情况限制时，最大也不能超过3 。根据北 京万集科技有限公司提供的o i m l r l 3 4 相关资料，目前我国高速公路上使用秤台式称重设 备精度基本处于d 级和e 级之间，如表2 1 。 表2 1 秤台式称重设备精度 双轴刚性参考车辆轴载荷其他所有参考车辆轴载荷 准确度等级的最大允许误差( 轴组载荷) 的最大允许误差 首次检定使用中检验首次检定使用中检验 a 级 0 2 5 0 5 0 0 5 0 1 0 0 b 级 0 5 0 1 o o 1 0 0 2 0 0 c 级 o 7 5 1 5 0 1 5 0 3 0 0 d 级1 o o 2 0 0 2 o o 4 0 0 e 级 2 0 0 4 0 0 4 0 0 8 0 0 f 级 4 0 0 8 0 0 8 0 0 1 6 0 0 2 3 2 弯板式称重传感器 弯板式传感器是一种应变式传感器，主要是利用内部的集成应变网片，车轮通过后， 根据称重板受压后产生形变的原理进行测量。它是由在内部集成应变片网的金属板构 成，表面覆盖了一层高温硫化橡胶，防止潮湿渗透和腐蚀。可以记录轮胎的压力信号， 真实的测量轮载值。其静态精度不及秤台式称重设备。 弯板式称重设备在安装时，开挖深度较浅，对安装路面的平直要求较低，传感器的 寿命能达到5 6 年。这种称重平台形式价格较高，目前，部分省份的高速公路上都装有 这种传感器式的称重设备( 如图2 = 所示) 。 9 第一：章高速公路汁重收费系统 图2 3 弯板式传感器实物图 根据北京万集科技有限公司提供的o i m l r l 3 4 相关资料，目前我国高速公路上使用弯 板式称重设备精度在5 级左右，如表2 2 。 表2 2 弯板式称重设备精度 动态车辆总质量的最大允许误差 准确度等级 首次检定使用中检验 0 2 级0 1 0 0 2 0 5 级 0 2 5 0 5 l 级- + 0 5 0 1 o 2 级1 ( 0 2 0 5 级 2 5 0 5 0 1 0 级5 ij o l o 0 长安大学硕l j 学位论文 2 3 3 石英式称重传感器 石英式传感器是利用石英的压电效应进行重量称重。压力会使石英晶体产生变化， 因而产生和压电成相对应关系的电势。石英式传感器目前是一种新型传感器，其稳定性 已经得到很大的提高，而且得到一定的应用。它的称重原理是通过积分累加进行计算轮 载的重量，与秤台式传感器和弯板式传感器相比，低速、高速状态下均可以称量，而且 石英的物理性能相对来说比较稳定，灵敏度也不会随时问的变化而发生显著变化。由于 其尺寸比较小( 长度有l m 和0 7 5 m 两种，宽度为5 0 m m ，高度5 0 r a m ) ，是采取直接埋入 路面的方式安装的，主要用于公路大桥上面。目前长安大学汽车试验场安装了一台由瑞 士奇乐石公司捐赠的石英式计重设备( 如图2 4 所示) 。 图2 4 长安大学汽车试验场安装石英式计重设备 2 3 4 其它传感器 除了上述几种市场上常用到的传感器外，一些公司还丌发了共聚化合物式压电传感 器、电容式传感器等【5 1 。目前在全困已经实行计重收费的省份中，称重传感器丰要采用 秤台式和弯板式两种。 第二三章陕两省货乍4 i 规范过秤调食 第三章陕西省货车不规范过秤调查 通过在公路收费站对陕西省货车不规范过秤的调查，分析货车通过收费站时不规范 过秤的主要方式、手段。统计调查“跳秤”、“冲秤”的规模，掌握“跳秤”、“冲秤”的 基本规律，并提出应对方案，不断完善计重设备，最终达到消除或降低“跳秤”、“冲秤” 等所产生的影响。因此，在各主要收费站丌展货车不规范过秤的调查，了解货车不规范 过秤的实际情况，掌控相关数据，对进一步开展货车不规范过秤试验研究提供依据有重 要意义。 3 1 陕西省高速公路货物运输状况分析 1 9 9 0 年底，陕西省第一条高速公路，全长1 6 公里的西安一临潼高速公路建成通车， 实现了陕西省高速公路零的突破；2 0 0 3 年陕西省高速公路通车里程突破1 0 0 0 公里；2 0 0 7 年底，陕西省高速公路通车里程在西部地区率先突破2 0 0 0 公里大关，位列全国第九； 到2 0 0 9 年底，陕西省高速公路通车里程达到2 7 7 0 公里，通车里程继续稳居西部第一， 如图3 1 。 3 0 0 0 2 0 0 02 0 0l2 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 82 0 0 9 陕两省岛j 生，：路通午申榉示意图 矧3 1 陕两省高速公路通午里程示意 0 筋 加 坫 m 5 长安人学硕士学位论文 2 0 0 9 年陕西省高速公路实现货物周转量6 7 6 0 2 亿吨公里，同比增长了5 0 ；货物 发送量达到2 6 亿吨，同比增长了7 0 。其中5 轴、6 轴的大吨位半挂货车比重上升比 较明显，完成的货物周转量比重由7 3 4 5 提高到7 7 5 7 ，增加了4 1 2 个百分点。如 表3 1 。 表3 12 0 0 8 年、2 0 0 9 年陕两省高速公路网各个轴型货车比重的变化 轴型年度车数比重周转蕈比重行驶量比重 2 0 0 92 3 9 7 6 1 8 1 5 4 l 2 轴4 胎 2 0 0 82 6 3 8 8 2 3 1 7 8 4 2 0 0 91 5 0 1 3 4 6 1 1 1 l 2 轴6 胎 2 0 0 81 8 2 9 5 4 8 1 4 7 0 2 0 0 91 5 6 3 1 2 7 9 1 6 0 2 3 轴、4 轴单车 2 0 0 81 3 2 7 1 2 8 4 1 4 5 6 2 0 0 9 4 5 3 9 7 7 5 7 5 7 4 6 半挂列车 2 0 0 84 2 0 6 7 3 4 5 5 2 9 0 3 轴及3 轴以上的大吨位货车是陕西省高速公路货物运输的主力。2 0 0 8 年3 轴和4 轴单车完成了货物周转量的1 2 8 4 ，半挂货车完成了货物周转量的7 3 4 5 。两项合计， 近8 6 2 9 的货物运输是由3 轴及3 轴以上的大吨位货车完成的【引。如表3 2 。 表3 22 0 0 8 年陕西省高速公路网主要轴犁完成的运输量 轴型乍数比重车公里比重周转量比重 2 轴4 胎 奄 2 6 3 81 7 8 48 2 3 2 轴6 胎 h 鼋 1 8 2 91 4 7 05 4 8 飘一甲。辟j 8 3 4 8 9 46 2 4 ： 轲】、 鼠鞭，翳趣 4 j 34 7 0 5 1 6 l 轴争1 i 霉灞一酣一 0 n l 0 9 21 4 4 第三章陕西省货车彳i 规范过秤调盘 爵零可辩奄 5 5 46 8 95 0 9 碍晶 驰 1 2 6 41 2 8 81 3 6 9 晕节一 暑 霪 3 1 13 9 75 5 1 擘喾 挂 0 6 70 9 61 3 6 车 蓬辩嚣 蒜禹磊 4 0 96 7 61 3 2 1 鹃褪 察霞毒 1 6 0 02 1 4 53 4 5 9 霾镀 注：表3 2 中的比重是由2 0 0 8 年陕两省高速公路网数据整理所得。 3 2 陕西省货车不规范过秤调查方案 为了尽可能全面反应陕西省公路上不规范过秤现象，这次调查共选择了u 个收费 站点，其中包括八个高速公路收费站点和三个普通公路收费站点。每个收费站点选取一 个货车交通流量较大的出口车道，开展一天( 2 4 小时) 的“跳秤”、“冲秤”调查。每个 调查点安排2 名调查人员，收费站工作人员进行协助调查。每组调查人员按照要求填写 统一的统计表格，对调查车辆数据进行记录( 见附录l 调查内容填写表) 。 这次陕西省货车不规范过秤调查时问从2 0 0 9 年7 月9h 到2 0 0 9 年7 月1 2 同，历 时4 天时问，共计3 0 人次参加了这次调研活动。主要调查了陕西省变通流量比较大、 i i 规范过秤比较严重的站点，涉及西安、成阳、渭南、商洛、铜川和榆林六市。如图3 3 所示。 1 4 长安大学硕j ：学位论文 图3 3 陕p 可省不规范过秤调夯点示意图 1 5 哑按职擎瞄龌冬磺恒黼卅谁埘莲懈陋 一n 圃 长安入学硕 学位论文 3 3 货车不规范过秤状况的调查分析 3 3 1 高速公路不规范过秤情况 本次调研共调查了潼关、禹门口、铜川、吴堡、晃牌、西高新、三桥、太乙宫8 个 高速公路收费站，其中潼关、禹门口、吴堡、界牌是陕西省四个交通流量比较大的省界 站。 从陕西省高速公路收费管理中心调出的数据库中，调研的八个高速公路收费站2 4 小时内共计有1 9 2 5 0 辆货车信息，调查人员所在的调研车道共计有4 4 8 1 辆货车通过， 占到货车总数的2 3 2 7 。经收费站工作人员和调查人员目测判断，记录的不规范过秤 货车1 9 3 6 辆，占调研车道货车总数的4 3 2 0 ( 空车2 7 辆) 。 通过调查发现，目前陕西省高速公路上不规范过秤有7 种主要货车轴型。如表3 3 。 其中调查记录的半挂货车( 5 轴、6 轴货车) 不规范过秤数目达到1 5 6 6 辆，占到不规范 过秤货车总数的8 0 8 8 。如表3 4 0 表3 3 高速公路上不规范过秤货车主要轴型 1 22 轴 蕊辫? 。鬻一墓 占 白 1 5 3 轴 孕；l霪 1 1 2 3 轴 秣，可? l 垂茎 1 1 54 轴 爵；一垂占t 茎重 1 2 7 5 轴 擎垂蚕薹雾 1 1 2 7 6 轴 辱两一0 参善：露互 1 5 76 轴 凝寥。瓣1 ，一p 蟪姆 书霍蒿碧。禹凸出 l7 第三章陕两，肯货乍刁i 规范过秤调查 表3 4 高速公路上不规范过秤货车轴型分布 轴数轴型车数比重( ) 61 1 2 7 8 6 8 4 4 8 3 6 1 5 75 4 52 8 1 5 4 1 1 51 6 48 4 7 5 1 2 71 5 37 9 0 2 1 21 3 06 7 l 3 1 1 25 42 7 8 3 1 52 21 1 6 合计1 9 3 61 0 0 0 0 表3 5 各高速公路收费站不规范过秤货车比重 收费站调研车道货车数( 辆)不规范过秤车数( 辆) 比重( ) 潼关 5 6 15 6 l1 0 0 0 0 界牌 3 8 32 3 66 1 6 2 吴堡 6 8 03 3 94 9 8 5 三桥9 4 0 4 0 34 2 8 7 禹门口5 7 21 3 22 3 0 7 铜j i l 1 0 2 12 2 52 2 0 4 西高新 2 1 73 31 5 2 l 太乙宫 1 0 776 5 4 合计 4 4 8 l1 9 3 64 3 2 0 从表3 5 中对陕l 眄省八个高速公路收费站的调查，我们可以发现，由于货车行驶距 离比较远，缴纳的通行费用比较高，省界站货车不规范过秤行为相比更d n p 矿重。 高速公路i = 货i 运输的主要是煤、建筑材料、钢铁等叮能超过公路乘载能力的货物 也发现止鸶空车和罐式运输车出现“冲秤”、“跳秤”现象。其t + j 高货箱货车“跳朴”、“冲 和 一达到l5 8 8 辆，i l i 钊调查记采j 乍：数的8 2 0 3 t 埝：篷斫j 气：数l6 8 0 辆，i 瑶0 凋查i l 录亏i 数 的8 6 7 刚，如表3 h 叭示。 8 长安夫学硕- i ：学位论文 表3 6 高速公路不规范过秤货车分类合计( 辆) 货箱货箱( 重) 车型厢式 篷布罐式 合计 ( 空) 高 低 2 轴车88 93 36 26 711 3 0 3 轴车25 91 52 15 57 6 4 轴车51 3 32 63 91 0 81 71 6 4 5 轴车 l 1 0 25 0 91 4 1 31 5 3 6 轴车 1 1 1 2 0 51 9 77 51 3 0 92 91 4 1 3 合计 2 71 5 8 83 2 12 0 61 6 8 0 5 01 9 3 6 比例 1 3 9 8 2 0 3 1 6 5 8 1 0 6 4 8 6 7 8 2 5 8 1 0 0 3 3 2 普通公路不规范过秤情况 云阳、沣河、渭蒲3 个普通公路收费站收费数据库中2 4 小时内共计有l1 4 2 2 辆货 车信息，调研小组所在的调查车道有3 0 3 9 辆货车通过，占调查记录车数的2 6 6 1 。经 收费站工作人员和调查人员目测判断，记录的不规范过秤货车8 4 3 辆，占调研车道货车 总数的2 7 7 4 ( 空车l l 辆) 。其中单车( 2 轴、3 轴、4 轴货车) 不规范过秤达到8 0 9 辆，占到9 5 9 7 。如表3 7 。 表3 7 调查得到的普通公路不规范过秤货车轴犁分布 轴数 轴犁车数比重( ) 61 1 2 71 41 6 6 61 5 791 0 7 41 1 5 1 0 91 2 9 3 51 2 71 11 3 0 1 24 7 55 6 3 5- 3 ll2 2 2 l2 6 2 2 3 1 5 4 0 4 7 h _ 余i l8 4 31 0 0 0 0 1 9 第三章陕两省货乍不圭篼范过秤调查 表3 8 各普通公路收费站不规范过秤车辆比重 收费站调研乍道货车数( 辆)不规范过秤车数( 辆)比重( ) 云阳1 1 3 02 7 62 4 1 6 渭蒲 3 5 6 8 0 2 2 4 7 沣河1 5 5 34 8 73 1 3 6 合计3 0 3 98 4 32 7 7 4 普通公路上货车运输的主要是煤、建筑材料、沙石、土等可能超过公路