万集计重技术方案.doc

目 录 前言 第一篇 计重收费系统设计方案 第二篇 技术图纸及施工说明 前前 言言 北京中山新技术设备研究所已在江苏普通公路 高速公路安装完毕或正在施工中的计 重收费系统共计 349 条收费车道 在设备设计施工 调整设备运行及与软件公司的配合诸方面都取得了宝贵的经验 也 吸取了有益的教训 我们将根据项目实际情况 设计出切实可行的计重收费系统设计方案 第一篇 计重收费系统设计方案 第一章 设计方案主要遵循的原则 第二章 系统整体设计方案及工作原理 第三章 系统设计的工作界面 第四章 系统构成及功能介绍 第五章 系统遵循的超限车辆判定标准 第六章 系统的工作流程 第七章 系统主要技术性能参数 第八章 系统误差分析 第九章 系统设备的维修与维护 第十章 系统的缺陷责任承诺 第十一章 系统称重设备的防雷 第十二章 系统工艺保障 第十三章 设备的测试 第十四章 应对恶劣天气及排水方案 第十五章 关于线圈的说明 一 一 设计方案主要遵循的原则设计方案主要遵循的原则 1 关于普通车道与超宽车道两种设计方案的简要说明 本公司具有 3 0m 至 4 2m 不同宽度的产品 供使用方根据车道不同的宽度进行 选用 本卷的设计方案中将不再对普通车道和超宽车道的计重收费系统设计进行分别 的描述 2 计重收费系统的一般工作环境 计重收费系统通过在收费车道入口设置的轴重检测装置 轴型轮胎数检测装置 红外线车辆分离器等设备联动工作 并经数据采集 计算对经过车辆每轴重量预检 每轴单侧轮胎数及联轴检测 车辆分离器区分前后车 对这些数据分析得出每车每轴 轴重 每轴轮胎数 轴型 速度 轴距 轴数 整车重量 并根据交通部 2000 年第 2 号令中 超限运输车辆行驶公路管理规定 判别车辆是否超限 通过数据接口把这 些信息传给车道计算机 车道计算机根据这些信息对车辆的重量按一定比率收费和超 限处罚 存储的车辆重量 车型等信息的统计还可对道路 桥梁损坏 养护提供依据 动态轴计量称重系统不受车型限制 占地面积小 安装维护 方便 是一种理 想的公路计重收费和超限检测设备 鉴于动态称重检测装置设置在收费车道前端 遇到车流量少或收费站设在下坡路 段 车辆可能快速通过 在称重检测装置前端应设置减速垫和限速标志 遇到车流量 较大的情况时 车辆依次进入收费车道 车辆有排队进入收费车道的情况 也会出现 车轮停在称重板上的情况 因此 本系统不但称重设备具备动 静态称量功能 而且 轮胎数及联轴也具备动 静态识别功能 并具有强大的容错功能 即不论车辆静止 有明显加减速的情况下均能正确识别 3 动态称重系统的方案设计主要遵循的基本原则 可操作性 保证所提供的设备能满足现场实际需要 从土建施工 安装调试 与收费软件接口简捷 无需收费软件做分析处理 直接调用即可得到实时数据 系统维护及维修各方面均精心设计 特别是维修快速 达到不影响车辆通行的 需要 使其方便易行 先进性 系统代表目前国内动态计重收费领域的最高水平 并且在未来的一 段时间内保持一定的先进性和实用性 可靠性 凭借多年该领域的设计实践 积累了丰富的可靠性设计经验 系统 具备强大的自动检测功能 即时掌握关键设备的工作状态并能自动调整 对 系统故障做到预知容错处理 并配备相应的校验装置 开放性 系统具备良好的开放性和兼容性 整个系统易于升级 易于维护 高效性 保证车辆通过时所有设备联动高效和快速处理的能力 北京中山新技术设备研究所提供的计重收费系统代表目前国内该领域的最高水 平 其先进性主要体现在 最先提出轴计量理念并付诸实践 是该项目发明专利拥有者 最早提出 计重收费 术语 本企业最早承做计重收费站已成功运行 3 年多 称重台面采用上翻梁设计 独特的动态限位技术将传感器置于地面之上 具 有极强的防水 防潮 防腐蚀的性能 并且维修 维护不用起重设备 不影 响车道通行 维修 维护十分方便 快捷 独特联轴识别装置 在不增加设备前提下 运用数据库理论建模 能够对运 动乃至静止其上车辆识别联轴状况 不单纯依靠测速求出轴距判断联轴 引进并率先成功使用的车辆光幕分离器 与收费软件接口以设备驱动的形式提供 通信协议由设备驱动程序完成 界 面清晰 并易于升级 重点说明 重点说明 收费软件的处理将遵循计重收费系统通讯规约的规定执行 二 系统构成及工作原理二 系统构成及工作原理 计重收费系统整体设备主要由以下四部分构成 1 动态称重仪 2 轴型轮胎数识别器 3 红外线车辆分离器 4 称重处理器 系统部件具体位置见附图 1 动态称重系统平面图 车道级 第一部分 动态称重仪 动态称重仪采用高精度称重传感器作为称重元件 准确采集通过称重平台的各轴 的轴重数据及车货总重 判定各轴 轴组 的超限值 汽车在水平路面上移动时对地面压力不会改变 每个轴所称重数据的代数和就是 该车的总质量 依次通过称重平台的每个轴的轴载值就是该车的真实轴载值 第二部分 轴型轮胎数识别器 车辆在车道内通过 不同的车胎触地宽度不同 本系统采用多个高灵敏度的传感 器组成 通过检测传感器被车轮胎触发的数量检测轮胎总宽度 从而识别每轴单侧的 单双胎 同时向数据采集控制器提供本次称重中车辆通过轴型轮胎数识别器的轴数数 值 车辆在车道内停车 明显加减速时 无论轮胎是否停止于传感器上 只要轮胎在 传感器上通过 本系统提供的数据仍准确有效 第三部分 红外车辆分离器 本系统采用进口红外光幕安装于称重平台前方两侧路边 对于从离地 400mm 1500mm 范围内 用高密度的 40 对光幕以每秒巡查 5 遍的速度连续扫描 平行扫描 时能发现直径大于 25mm 的物体 交叉扫描时能发现直径大于 18mm 的物体 光幕 采用编码扫描 能在恶劣环境下如强阳光直照 雨雪天 雾天依然可靠 当第一辆车进入光幕区后 光幕被摭挡 系统开始进行数据检测 整车通过过程中至 少有一对光幕被摭挡 车辆全部通过时 任何一对光幕均不被摭挡 判定本车通过 对本次车辆进行收尾 相应地结束数据的检测 第二辆车相隔较近 但仍有一定间隙 间隙大于 10cm时 光幕正常工作 系统进行第二辆车的检测 由于收费站交通流量大 车道内通过的车辆较多 可能出现下列情况 两车辆 间隔较近 同时在称重区域内行驶 车辆排队 有车辆停止于称重区 挂车通过称重 区域 由于进口光幕的工作性能决定了上述情况时 对车辆的分车及收尾仍然准确无 误 第四部分 称重处理器 上述三个系统的信号全部传入称重处理器 以红外光幕触发车辆检测信号起至光 幕判定汽车收尾信号止 形成了一组完整的数据 这组数据的数值及其组合形式形成 本次检测的完整信息 这组信息将与称重处理器内的数据库进行比较 判断出车辆的 车型轴型 车型轴型的判别严格按照交通部 2000 年 2 号令 三 系统方案的工作界面三 系统方案的工作界面 1 与收费系统机电工程的实施界面 1 1 收费车道低速称重系统与收费系统的工作界面 每条车道动态称重系统需要交流 220V 5t 100kg 2 3 5 10t N 100kg 2 3 5 20t N 100kg 2 3 5 10 N 为静态称重值 c 速度测量精度 没有明显加减速的前提下 车速在 1 30k m h 时 最大 5km h d 轴间距测量精度 没有明显加减速的情况下 两轴 0 30m 2 工作环境 a 温度 30 80 b 相对湿度 0 95 3 设备的防护等级 a 控制设备 IP65 b 称重传感器 IP67 4 被测车辆以 30Km h 速度通过时 能正确测量出车辆速度 1 称重平台对各轴分别进行计量 计量线性良好 其标准测量范围为 a 标准载重 30t 每轴 b 过载能力 150 每轴 C 使用寿命 十年以上 2 红外线车辆分离器主要性能指标 a 能对车间距不小于 10cm 的车辆进行分离 b 能对车辆进行可靠分离 晴天可靠性应达到 100 雨雪或大雾天气可靠性 仍为 99 c 防护等级 IP65 d 安装高度 1500mm 红外发射管的最低高度为 400mm e 红外车辆分离器采用高性能进口红外光幕 使用编码扫描方式工作 不受阳 光 雨 雪 雾的干扰 称重数据与收费数据一一对应 f 温度 30 80 g 相对湿度 0 95 h 使用寿命 10 年以上 3 轮胎识别器 a 能对通过的货车的轴型进行正确的识别 只对国家规定不许上路行驶的特殊 车辆或改装车辆产生误判 可靠率大于 99 b 温度 30 80 c 相对湿度 0 95 d 使用寿命 10 年以上 4 环形线圈车辆检测器 选用 a 使用进口线圈 在红外线车辆分离器发生故障时对车辆进行分离 判断精度 99 b 工作温度 30 80 c 相对湿度 0 95 RH 5 称重仪的其他技术性能 a MTBF 20000 小时 b 称重仪精度的一致性好 同等条件下不同车道称重误差 0 5 c 系统设备仪表具有开机自检功能 空闲时每 10 分钟自检一次 具有零点校正 和自动温度补偿能力 d 按国家规定每 12 个月标定一次 仪表具有标定功能 标定方法简单 e 所有设备均作多层防锈处理 因锈蚀而出现的系统故障由称重系统投标人负 责维护 f 全天候工作 g 维修响应时间 2 小时 h 维护人员到现场时间 8 小时 i 故障最长修复时间 16 小时 八 系统误差分析八 系统误差分析 1 动态称重设备误差 称重设备静态误差为 0 1 主要来源于传感器误差 0 02 仪表分辨率为 0 01 和由于结构设计安装引起误差 0 03 传感器和仪表均有温度自动补偿能力 此部分误差包含在上述误差之中 动态误差 3 主要来源于车辆车身机械结构 称重平台与路面平直度 车速 加速度 特别是急刹车引起误差 其中 车辆车 身机械结构约引起误差占 0 5 以不同车速通过称重平台引起误差 1 明显 加速度引起误差约为 2 称重仪称重平台与路面平直度引起误差范围较大 路面纵横坡 40m 十三 设备的测试十三 设备的测试 计重收费系统设备由动态汽车衡 红外分车器和轮胎识别器组成 各部件及完整系统验收标准 方法如下 1 动态汽车衡 动态汽车衡由承重台面 称重传感器 称重显示器组成 1 1 验收标准 a 衡器的安放 基础及辅助路面水平及平整度 2 每端辅助路面长度应满足使用要求 辅助路面与衡器基础高度差 3 b 外观结构 外观完好无破损 传感器应完全高于辅助路面 c 汽车衡精度 量程 0 30T 单轴 静态精度 0 5 动态精度 3 1 2 验收方法 a 测量辅助路面两端至称重台面中心 每侧 23m 水平仪选点测试 测量 辅助路面水平及平整度 2 测量辅助路面与衡器基础高度差 3 b 目测传感器明显高于水平面 c 汽车衡精度的检测 量程 0 30T 单轴 静态检测 精度 5 在 1 30T 范围内取砝码进行静压 误差值应 5 例 砝码值 1T 时 检测值 1T 5 1T 砝码值 2T 时 检测值 2T 5 2T 依此类推 可取称量范围内的任一点 进行检测 动态检测 精度 3 对要进行检测的载重车辆 每轴负载 0 5T 进行静态检测 称出车货总重 N 以此为基准值 进行动态检测 1 车速在 0 20km h 范围内匀速通过 三次称量值均应符合 N 3 N 2 在 20 30km h 范围内匀速通过 三次称量值均应符合 N 5 N 关于停车状况下精度的检测 车辆在秤台上有明显停置现象 停置时间超过 3 秒时 无论车辆停于称重台面 的任何位置 重新启动 匀速通过秤台后 检测精度仍符合上述 1 2 标 准 2 红外分车器的验收标准及验收方法 2 1 验收标准 a 外观结构验收标准 外观完好无破损 红外分车器光幕箱受外力冲击可自动放倒 以此保护光幕 并使大型车辆 通过 放倒后的红外分车器可迅速恢复原状 b 功能验收标准 距地面 400 1500 范围内可分辨大于 25 的物体间隙 大雨 浓雾 强光 光幕分辨率仍然可靠工作 2 2 验收方法 a 目测外观无破损 行车方向进行外力冲击实验 红外分车器自动放倒 光幕保护箱应无机械 性破损 立起后光幕工作正常 立起时间不超过 5 秒 b 正常环境 用两个相距 25 的物体在上述范围内通过红外分车器 检测是否可分辨 为两个物体 每对分车器检测 20 次 全部分辨为合格 雨雾模拟 用透明塑料袋装入清水 对光幕进行全部遮挡 进行上述测试 全部分辨 为合格 强光模拟 用强烈车灯光对光幕进行照射 灯光穿过一对光幕和对光幕直接照射时 进行上述测试 全部分辨为合格 3 轮胎识别器 轮胎识别器由 10 14 个检测单元组成 3 1 验收标准 压力实验时每个识别器检测单元均能正常工作 能正确判断车道上通过的汽车轮胎数 工作环境下车速 0 30km h 轮轴识别器工作正常 3 2 验收方法 轮胎识别器检测单元在一定外力范围内有工作响应 车道上有车辆通过时正确判别轮胎数 在 0 30km h 车辆有明显停止 加减速通过时 轮胎识别器均正常工作 4 系统验收 在部件验收合格后 进行计重收费系统的验收 4 1 验收标准 a 系统自动判别车轴型功能验收标准 要求系统全自动判别交通部 2000 年 2 号令 超限运输车辆行驶公路管理 规定 中规定的各种车轴型 不能出现人为参与 b 系统数据完整性标准 要求系统能输出车辆序号 通过时间 车轴型 各轴载质量 各轴限载值 整车载质量 整车超限值等完整的数据统计 能单独提供已超限轴中的最 大超限轴的轴载质量 c 系统重复性验收标准 同一辆载重汽车 每轴负载 0 5T 反复通过同一车道或同一收费站的 不同车道 汽车衡精度 参照 1 2 c 量程 0 30T 单轴 静态精度 0 5 动态精度 3 系统验收标准参照 4 1 a 及 4 1 b 4 2 验收方法 a 选择多种车型 不低于 2 号令中规定的车轴型种类的 80 在 0 30 车速范围内 出现停车 加减速现象时 进行系统实验 对各种车轴型的判断应准确无误 相邻两车距大于 10cm 时 能准确判断车辆的分离 b 每辆车数据应具有完整性 无缺项 c 用同一辆载重汽车反复通过同一车道或同一收费站的不同车道 汽车衡的精度检测参照本文 1 2 c 车轴型判断每次一致 为合格 检查每次通过时的系统数据 数据完整为合格 系统制造厂家应出具由厂家所在地技术监督主管部门核发的计量器具许可证 轴 计量汽车衡产品合格证 仪表合格证以及按企业标准开具的其它产品的合格证 系统 说明及操作指南等 以上文件资料需齐备 计量器具许可证送用户所在地技术监督局备案 十四 十四 应对恶劣天气及排水方案应对恶劣天气及排水方案 本设计方案中对应对恶劣天气具有一定措施 1 防水及排水 称重仪称重台面的独特设计使传感器置于地面之上 一般雨水很难浸泡 雨水过 大时 秤体下空的结构为排水方案的设计留有很大的空间 具有排水管道时 积水很 容易从称重台面下