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中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0618-02
浙江金丽温高速公路有限公司下辖金丽温高速公路和龙丽丽龙高速，通车总里程近500公里。包含金丽温高速金华处、丽水处、温州处及龙丽丽龙高速丽龙处、龙丽处五个管理处共34个收费站。自2010年4月浙江省实行高速公路计重收费以来，各种逃费情况层出不穷，浙江省虽然出台了打击偷逃通行费的司法解释，但由于利益驱使，很多货车驾驶员还是选择铤而走险，逃费手段也是不断翻新，加上目前的称重设备本身存在的缺陷，使得逃费现象是屡禁不止。为了从技术上改进称重方式，减少由于设备缺陷造成的逃费情况发生，金丽温高速在2012年底引进了计重收费设备精确计量升级改造，从对整个路段81条称重车道使用的情况看，效果明显，具体情况介绍如下：
一、概述
自全国范围内实行计重收费以来，各种动态轴重称重设备广泛应用。由于动态轴重称重系统是通过累计每根辆的载重量来获得车货总重的，一些货车司机出于利益的驱动针对动态轴重称重设备的称重特点，采用恶意不规范行驶或直接进行作弊的行为，造成车辆称重结果与实际不符，通行费漏收或产生争议，极大地影响计重收费交易的公平性。
计重收费设备精确计量称重系统从动态称重技术的研究出发，针对货车违规行驶行为，在数据采集与处理、称重算法实现等方面有较大突破，形成了检测、称重一体的称重系统。
二、系统原理与系统升级改造
2.1工作原理
2.1.1、正常行驶
行驶方式：正常行驶是指车辆以匀低速平稳通过承载器。
司机目的：正常合理缴费，无逃费目的。
处理原理：重量数据处理主要是根据采集到的过车数据波形进行，车辆以匀低速正常行驶方式通过秤台时，采集到的波形相对来说比较平滑，轴上秤台时波形平稳上升，轴下秤台时波形平稳下降，波形在顶部有一个明显的平顶，规律性明显，称重数据采用秤台的平顶部分数据再辅以滤波处理，从而得到真实重量。
处理效果：正常行驶行车方式下的误差可以达到±1%以内，正常缴费。
2.1.2、高速冲秤
行驶方式：高速冲秤是指车辆以高速、匀速方式通过计重秤台，通常速度在15km/h以上。
司机目的：跑出偏轻的重量，达到少缴通行费、逃费的目的。
处理原理：车辆高速冲秤通过秤台，此时采集到波形波动较大，数据量相对少一些，且波形相比正常通过时整体偏低，如果不采取特殊的方式处理，会使计算出的重量偏低。恒科的秤台由于采取了双路称重的方式，可以准确识别出车辆通过的速度和加速度，从而识别出高速冲秤的状态。首先对采集到的波形数据进行分析、滤波处理，得到平滑曲线，然后根据冲秤时的速度，重新拟合该波形接近其真实曲线，从而得到准确的称量结果。
处理效果：高速冲秤行车方式下的误差可以达到±2%以内，正常缴费。使司机高速冲秤逃费行为达不到目的。
2.1.3、高速拖秤
行驶方式：高速拖磅是指车辆前几个轴高速通过承载器，当后载重轴靠近承载器时急刹，车辆后轮在承载器上有明显的滑行痕迹。
司机目的：跑出偏轻的重量，达到少缴通行费、逃费的目的。
处理原理：当车辆前几个轴高速通过秤台时，车辆重心后移，前几个轴承担重量偏轻。后载重轴刹车滑过秤台时，车辆重心前移，后载重轴承担重量偏轻。重心变化，各轴承担重量重新分配。
从采集到的波形可以看出，前轴类似于高速冲秤的波形，其处理方式按照高速冲秤的处理方式，从而保证其重量准确性。后轴波形明显比前轴变宽，说明其速度低于前轴，而最终表现在车辆的加速度上，加速度变化明显，根据这一特征，系统识别出高速拖磅动作。对该秤台波形数据进行分析、平滑滤波处理后，再根据速度和加速度参数的大小对波形进行拟合，从而得到该秤准确的重量。
处理效果：高速拖磅行车方式下的误差可以达到±2.5%以内，正常缴费。使司机高速拖磅逃费行为达不到目的。
2.1.4、S形过秤
行驶方式：S形过秤即绕磅或扭磅，车辆紧贴安全岛一侧进入车道后，向另一侧急打方向，车辆两侧轮胎行驶方向与车道不平行。
司机目的：使得计重设备获取的大部分采样数据小于实际重量，或者造成车辆丢轴现象，从而减少货车称量总重量，达到少缴通行费、逃费的目的。
处理原理：车辆走S行时过秤的数据波形比较规律，一般在波形中有两个比较明显的肩部，从数据处理程序中比较容易分析识别出来。S形过秤时的数据波形如下。
称重数据处理时，根据波形特征会舍弃肩部不完整的数据，而留取波形中间一段顶部特征明显的数据，再做平滑滤波处理，从而得到重量。
处理效果：S形行车方式下的误差可以达到±2%以内，正常缴费。使司机S形逃费行为达不到目的。或者也可以根据客户要求，加重处罚司机，以扭转司机S形逃费行驶的坏习惯。
2.2系统升级改造
精确计量称重系统是在原有计重收费设备系统的基础上升级完成，对原有计重收费设备系统并不造成影响，两套系统独立工作互相并无干扰。
* 升级更换硬件数据分析采集器（称重模块）
* 升级软件数据分析采集软件
* 升级软件称重处理软件
2.2.1 硬件系统升级
硬件系统的升级主要包括数据采集分析器（称重模块）。
数据采集分析器，采用了改進型成熟技术设计，其主要特点体现在以下几个方面：
* 采用了改进型超高速24位Σ-ΔAD采样电路，采样速率可以达到数千次，更加完整地采集过车波形的每一个细微细节。
* 与外部通讯电路通讯速率也极大地提高，数据交换效率提高数十倍，带宽更高。 2.2.2 软件系统升级
软件系统的升级主要包括两大部分，数据采集分析器软件和称重处理器软件。
（2.2.2.1）数据采集分析器软件（数据采集分析系统软件CJsoft）
采用了改进型算法技术设计，其主要特点体现在以下几个方面：
* 完整记录过车车辆的波形数据。
* 完整绘制过车车辆的波形。
* 完整解析过车车辆的波形。
* 采用低频干扰波提取技术滤除车辆自身的低频振荡，还原真实的车辆波形。
* 采用傅里叶Fourier分析处理方式滤除波形中的高频干扰杂波，还原真实的车辆波形。
* 采用50Hz电源干扰波提取技术，彻底滤除电源系统的自身干扰波形。
* 采用“恒科陷阱捕捉”技术，彻底滤除突变杂波干扰。
* 采用平滑滤波技术的方式，进一步还原真实的车辆波形。
* 采用“恒科波形特征提取”技术，准确提取过车车辆波形的典型特征，从而有效识别各种异常行车方式（S形过车、跳秤过车、高速拖磅过车、压秤边过车等）。
* 采用“恒科波形拟合补偿”技术，根据识别的特征数据，重新拟合补偿过车波形，从而达到准确称重。
* 识别出来的各种过车状态可以上传到称重处理器，再继续做进一步分析、验证、补偿处理。
（2.2.2.2）称重处理器软件（综合称重处理系统软件CZsoft）
采用了改进型算法技术设计，其主要特点体现在以下几个方面：
* 根据收到的各种过车状态，再继续做进一步分析、验证、补偿处理。
* 采用BP神经网络技术，根据历史过车特征数据智能学习，引入置信度概念，智能補偿车辆数据。
* 异常行车报警信息上传给车道收费计算机，方便收费员识别处理。
2.3工作流程
* 计重收费系统进入工作状态，称重系统正常工作；
* 载货车辆驶入计重收费车道，通过计重设备称重平台、轮胎识别器、车辆分离器等；
* 数据采集分析器采集来自称重平台的车辆称重信号、波型、轮轴信号等，车辆分离控制器采集来自车辆分离器的状态信号，形成一辆完整称重信息上传至称重处理器；
* 称重处理器根据采集的数据样本，分析车辆行驶方式，并修正计算车辆轴重、轴组重、整车重、轴型、车速、时间、采用了何种作弊方式等。
* 称重处理器通过RS232串行接口将整车称重信息传输到车道收费计算机进行处理。
三、使用效果
计重设备升级改造后，设备已通过自检、自测、并通过了浙江省计量科学研究院通车检定。运行以来达到了合同性能要求。在设备改造运行半年来，冲称、调称等违规车辆明显减少。对作弊行车较严重的海口收费站进行提取纠偏数据整理及对比，在提取五千条称重数据中，货车比重为69%，其中违规行驶纠偏程序进行干扰的占到22%，效果十分明显。
浙江金丽温高速公路有限公司下辖金丽温高速公路和龙丽丽龙高速，通车总里程近500公里。包含金丽温高速金华处、丽水处、温州处及龙丽丽龙高速丽龙处、龙丽处五个管理处共34个收费站。自2010年4月浙江省实行高速公路计重收费以来，各种逃费情况层出不穷，浙江省虽然出台了打击偷逃通行费的司法解释，但由于利益驱使，很多货车驾驶员还是选择铤而走险，逃费手段也是不断翻新，加上目前的称重设备本身存在的缺陷，使得逃费现象是屡禁不止。为了从技术上改进称重方式，减少由于设备缺陷造成的逃费情况发生，金丽温高速在2012年底引进了计重收费设备精确计量升级改造，从对整个路段81条称重车道使用的情况看，效果明显，具体情况介绍如下：
一、概述
自全国范围内实行计重收费以来，各种动态轴重称重设备广泛应用。由于动态轴重称重系统是通过累计每根辆的载重量来获得车货总重的，一些货车司机出于利益的驱动针对动态轴重称重设备的称重特点，采用恶意不规范行驶或直接进行作弊的行为，造成车辆称重结果与实际不符，通行费漏收或产生争议，极大地影响计重收费交易的公平性。
计重收费设备精确计量称重系统从动态称重技术的研究出发，针对货车违规行驶行为，在数据采集与处理、称重算法实现等方面有较大突破，形成了检测、称重一体的称重系统。
二、系统原理与系统升级改造
2.1工作原理
2.1.1、正常行驶
行驶方式：正常行驶是指车辆以匀低速平稳通过承载器。
司机目的：正常合理缴费，无逃费目的。
处理原理：重量数据处理主要是根据采集到的过车数据波形进行，车辆以匀低速正常行驶方式通过秤台时，采集到的波形相对来说比较平滑，轴上秤台时波形平稳上升，轴下秤台时波形平稳下降，波形在顶部有一个明显的平顶，规律性明显，称重数据采用秤台的平顶部分数据再辅以滤波处理，从而得到真实重量。
处理效果：正常行驶行车方式下的误差可以达到±1%以内，正常缴费。
2.1.2、高速冲秤
行驶方式：高速冲秤是指车辆以高速、匀速方式通过计重秤台，通常速度在15km/h以上。
司机目的：跑出偏轻的重量，达到少缴通行费、逃费的目的。
处理原理：车辆高速冲秤通过秤台，此时采集到波形波动较大，数据量相对少一些，且波形相比正常通过时整体偏低，如果不采取特殊的方式处理，会使计算出的重量偏低。恒科的秤台由于采取了双路称重的方式，可以准确识别出车辆通过的速度和加速度，从而识别出高速冲秤的状态。首先对采集到的波形数据进行分析、滤波处理，得到平滑曲线，然后根据冲秤时的速度，重新拟合该波形接近其真实曲线，从而得到准确的称量结果。
处理效果：高速冲秤行车方式下的误差可以达到±2%以内，正常缴费。使司机高速冲秤逃费行为达不到目的。
2.1.3、高速拖秤
行驶方式：高速拖磅是指车辆前几个轴高速通过承载器，当后载重轴靠近承载器时急刹，车辆后轮在承载器上有明显的滑行痕迹。
司机目的：跑出偏轻的重量，达到少缴通行费、逃费的目的。
处理原理：当车辆前几个轴高速通过秤台时，车辆重心后移，前几个轴承担重量偏轻。后载重轴刹车滑过秤台时，车辆重心前移，后载重轴承担重量偏轻。重心变化，各轴承担重量重新分配。
从采集到的波形可以看出，前轴类似于高速冲秤的波形，其处理方式按照高速冲秤的处理方式，从而保证其重量准确性。后轴波形明显比前轴变宽，说明其速度低于前轴，而最终表现在车辆的加速度上，加速度变化明显，根据这一特征，系统识别出高速拖磅动作。对该秤台波形数据进行分析、平滑滤波处理后，再根据速度和加速度参数的大小对波形进行拟合，从而得到该秤准确的重量。
处理效果：高速拖磅行车方式下的误差可以达到±2.5%以内，正常缴费。使司机高速拖磅逃费行为达不到目的。
2.1.4、S形过秤
行驶方式：S形过秤即绕磅或扭磅，车辆紧贴安全岛一侧进入车道后，向另一侧急打方向，车辆两侧轮胎行驶方向与车道不平行。
司机目的：使得计重设备获取的大部分采样数据小于实际重量，或者造成车辆丢轴现象，从而减少货车称量总重量，达到少缴通行费、逃费的目的。
处理原理：车辆走S行时过秤的数据波形比较规律，一般在波形中有两个比较明显的肩部，从数据处理程序中比较容易分析识别出来。S形过秤时的数据波形如下。
称重数据处理时，根据波形特征会舍弃肩部不完整的数据，而留取波形中间一段顶部特征明显的数据，再做平滑滤波处理，从而得到重量。
处理效果：S形行车方式下的误差可以达到±2%以内，正常缴费。使司机S形逃费行为达不到目的。或者也可以根据客户要求，加重处罚司机，以扭转司机S形逃费行驶的坏习惯。
2.2系统升级改造
精确计量称重系统是在原有计重收费设备系统的基础上升级完成，对原有计重收费设备系统并不造成影响，两套系统独立工作互相并无干扰。
* 升级更换硬件数据分析采集器（称重模块）
* 升级软件数据分析采集软件
* 升级软件称重处理软件
2.2.1 硬件系统升级
硬件系统的升级主要包括数据采集分析器（称重模块）。
数据采集分析器，采用了改進型成熟技术设计，其主要特点体现在以下几个方面：
* 采用了改进型超高速24位Σ-ΔAD采样电路，采样速率可以达到数千次，更加完整地采集过车波形的每一个细微细节。
* 与外部通讯电路通讯速率也极大地提高，数据交换效率提高数十倍，带宽更高。 2.2.2 软件系统升级
软件系统的升级主要包括两大部分，数据采集分析器软件和称重处理器软件。
（2.2.2.1）数据采集分析器软件（数据采集分析系统软件CJsoft）
采用了改进型算法技术设计，其主要特点体现在以下几个方面：
* 完整记录过车车辆的波形数据。
* 完整绘制过车车辆的波形。
* 完整解析过车车辆的波形。
* 采用低频干扰波提取技术滤除车辆自身的低频振荡，还原真实的车辆波形。
* 采用傅里叶Fourier分析处理方式滤除波形中的高频干扰杂波，还原真实的车辆波形。
* 采用50Hz电源干扰波提取技术，彻底滤除电源系统的自身干扰波形。
* 采用“恒科陷阱捕捉”技术，彻底滤除突变杂波干扰。
* 采用平滑滤波技术的方式，进一步还原真实的车辆波形。
* 采用“恒科波形特征提取”技术，准确提取过车车辆波形的典型特征，从而有效识别各种异常行车方式（S形过车、跳秤过车、高速拖磅过车、压秤边过车等）。
* 采用“恒科波形拟合补偿”技术，根据识别的特征数据，重新拟合补偿过车波形，从而达到准确称重。
* 识别出来的各种过车状态可以上传到称重处理器，再继续做进一步分析、验证、补偿处理。
（2.2.2.2）称重处理器软件（综合称重处理系统软件CZsoft）
采用了改进型算法技术设计，其主要特点体现在以下几个方面：
* 根据收到的各种过车状态，再继续做进一步分析、验证、补偿处理。
* 采用BP神经网络技术，根据历史过车特征数据智能学习，引入置信度概念，智能補偿车辆数据。
* 异常行车报警信息上传给车道收费计算机，方便收费员识别处理。
2.3工作流程
* 计重收费系统进入工作状态，称重系统正常工作；
* 载货车辆驶入计重收费车道，通过计重设备称重平台、轮胎识别器、车辆分离器等；
* 数据采集分析器采集来自称重平台的车辆称重信号、波型、轮轴信号等，车辆分离控制器采集来自车辆分离器的状态信号，形成一辆完整称重信息上传至称重处理器；
* 称重处理器根据采集的数据样本，分析车辆行驶方式，并修正计算车辆轴重、轴组重、整车重、轴型、车速、时间、采用了何种作弊方式等。
* 称重处理器通过RS232串行接口将整车称重信息传输到车道收费计算机进行处理。
三、使用效果
计重设备升级改造后，设备已通过自检、自测、并通过了浙江省计量科学研究院通车检定。运行以来达到了合同性能要求。在设备改造运行半年来，冲称、调称等违规车辆明显减少。对作弊行车较严重的海口收费站进行提取纠偏数据整理及对比，在提取五千条称重数据中，货车比重为69%，其中违规行驶纠偏程序进行干扰的占到22%，效果十分明显。