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北京市中山新技术设备研究所1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北京市中山新技术设备研究所2前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。北京市中山新技术设备研究所3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北京市中山新技术设备研究所4一、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。北京市中山新技术设备研究所5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,能够对运动北京市中山新技术设备研究所6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：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。北京市中山新技术设备研究所7二、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。北京市中山新技术设备研究所8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。北京市中山新技术设备研究所9三、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,280W电源，由收费亭内提供交流220V/50HZ，容量为3KW的电源供给。车辆分离设备、单轴、联轴判断设备、称重检测设备以及车辆称重数据（包括轴重、轴组重、整车重、轴型、车型、速度、超限判别标志、称重时间等称重信息）的采集、计算、分析等均由称重系统完成，称重系统形成的车辆称重数据通过RS-232数据接口实时的传输给车道控制计算机.收费系统与称重系统通信协议方式严格按照招标书中计重收费系统通讯规约的规定执行。本公司可以应招标人的要求改进为设备驱动控件提供，软件界面开放清晰。1.2称重车道低速高精度称重系统与收费系统的工作界面：称重车道称重系统完全独立，只与收费系统发生数据交换关系，数据由我方提供。1.3收费的软件由业主统一提供，称重系统形成的车辆称重数据通过RS-232数据接口实时的传输给车道控制计算机.协议如下：通讯波特率9600BPS（可设置）格式：1位起始位，8位数据位，1位停止位，无效验位。为配合收费软件的开发和调试。本投标人可提供：通讯协议、数据格式、文档说明、开发实例，及控件程序可供选择；并负责所供设备于车道控制机的硬件连接。2、与土建工程的工作界面北京市中山新技术设备研究所10技术文件中提出称重系统所需的设备基础、管道、排水等设施的技术要求。待具体实施时，在联合设计期间，由本方会同业主、设计单位和收费系统承包人确定技术要求，并确定技术图纸要求。基础施工图见附图2北京市中山新技术设备研究所11四、系统功能介绍整个系统是以动态称重仪、红外车辆分离器、轴型轮胎数识别器、CKXP-Ⅲ型称重处理器、室外称重电控柜、通讯、应用软件等部分为基础构成，功能独立而又相互依存。1，动态称重仪称重平台（1）称重平台选用高强度优质钢结构焊接而成，标准载荷30吨，经时效处理后加载150%F.S.，使其形变符合设计要求。整体防锈处理并涂多层防锈漆，不论是埋入地下部分还是外露部分都不锈蚀；（2）传感器选用4只精度为0.02%级，单只载荷为15吨，材质为40CrNiMn,钢制密封传感器，防护等级IP67；使整个秤体具有60吨的负荷能力。多年的现场使用证明它具有良好的抗冲击性，抗过载及高稳定精度和动态快速反应，并采用上翻梁式设计（专利技术），使得车行方向轮胎对秤台作用反力产生较小转矩，传感器只承受轮胎对秤台的重力，上翻梁式设计使得传感器在地面上，工作环境大大改善，不受水泡、不受潮、不受腐蚀，其寿命增加，而且维护、维修时不用起重设备，不影响车道的通行。维修、维护十分方便、快捷。（3）独特的动态限位技术，轮胎经过称重平台时产生的水平冲击力由限位即时抵消，使称重平台保持高度稳定。2，MINI-40红外车辆分离器MINI-40光幕采用调制红外光束，不受外界光线的干扰，调制红外光束具有极强雨雾穿透力。发射器和接收器采用聚酯光学镜头，检测距离可达17m，最小检测物体为25mm。最小分断相邻物体距离为10cm。发射和接收采用调制接收方式，不但可以确切得到每条北京市中山新技术设备研究所12光路的状态，而且避免了相邻光束的干扰，增强了测量的准确性及可靠性。光幕的巡检时间短，每条光路检测时间为55us，整体系统反应时间为2ms。光幕采用金属结构，具有很强的抗冲击能力，防护等级IP65。光幕外罩防撞及免维护光幕箱，以应对车辆意外撞击，并能在多尘、泥土溅击时减少维护工作量。实际上，收费车道最宽为4-6m，挂车的牵引杆直径最小为ø30mm，相邻两车间距应在10cm以上，该光幕及相应设计可满足收费车道分车要求，并能在恶劣环境中长期可靠工作。（已经过现场长期工作的实际考验）3，轴型轮胎数识别器判别各轴轴类型及每轴单侧单双胎，为主系统提供数据。轴型轮胎数识别器布置在称重平台前方单侧，采用多个防水型高灵敏度传感器组成，检测车型数据，作为分析数据的依据。该传感器最小响应重量为50kg，重量大于1000kg时，自行保护，抗压力大于10T。可检测各种型号货车车轮数据。不仅如此，系统采用独特的单双胎识别方式，并采取了容错措施，以确保识别参数的准确性。轴型轮胎数识别器独特的布置使动态称重系统能够在运动或静止时正确判断轴组联轴情况，它不单依靠用计算的方法间接求出轴间距来判断联轴，更主要依靠车辆通过检测系统各种时物理参量的相关性，这对变速行驶车辆正确判断联轴至关重要。大大提高数据置信度。4，CKXP-Ⅲ型称重处理器（1）WS—905动态轴重模块动态称重仪表，车辆通过称重平台时，能及时测出各轴轴重。采用高速精北京市中山新技术设备研究所13度24位Σ—△A/D转换技术，有效分辨率达一百万，采样频率软件调整，实时动态处理软件，采用动态曲线拟合技术，精确测出各轴轴重。自带键盘及宽屏液晶可进行标定、参数设置、加密、数据检测等操作，方便现场调试。确保设备整体精度满足动静态精度要求。（2）控制模块来自WS—905轴重，轴型轮胎数识别器轴型轮胎数识别器及MINI—40光幕分离器的信号汇总于CKXP-Ⅲ控制器，从中得出各轴轴重、各轴轮胎数、轴型、平均速度、轴距，区分前后车辆并通过RS232接口向上位计算机传送。5，称重电控柜：根据空气动力学模型设计的防护机箱使机箱电子设备免遭风雨、沙尘及其它