一、 概述：近年來，車輛超載超限運輸已成為非常普遍的問題，超限運輸使公路和橋梁過早出現(xiàn)病害，使用壽命成指數(shù)級縮短；同時，超限超載還會改變車輛的設計參數(shù)和性能，給交通安全帶來極大的威脅，也降低了公路的使用效率，擾亂了運輸市場的正常秩序；由于超限車輛燃油系統(tǒng)負荷過大，排放嚴重超標，對環(huán)境造成嚴重污染。
詳情
一、 概述
近年來，車輛超載超限運輸已成為非常普遍的問題，超限運輸使公路和橋梁過早出現(xiàn)病害，使用壽命成指數(shù)級縮短；同時，超限超載還會改變車輛的設計參數(shù)和性能，給交通安全帶來極大的威脅，也降低了公路的使用效率，擾亂了運輸市場的正常秩序；由于超限車輛燃油系統(tǒng)負荷過大，排放嚴重超標，對環(huán)境造成嚴重污染。
二、 設計依據(jù)
《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》 GB 1589-2016
《 部 質(zhì)檢總局關于進一步做好貨車非法改裝和超限超載治理工作的意見》（交公路發(fā)〔2016〕124號）
《中華人民共和國公路法》（1999年10月31日 中華人民共和國主席令第25號）
《中華人民共和國道路交通安全法》（中華人民共和國主席令第八號）
《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》2000年2號令
《關于在全國開展車輛超限超載治理工作的實施方案》（交公路發(fā)[2004]219號）
《關于進一步加強車輛超限超載治理工作的通知》（交公路發(fā)[2004]455號）
《關于加強車輛超限超載治理工作的通知》(國辦發(fā)[2005]30號)
《2005年全國治超工作要點》（交公路發(fā)[2005]89號）
《道路貨運汽車及汽車列車推薦車型表》(交公路發(fā)[2005]170號)
《關于加強治超站點管理規(guī)范治超行為的通知》（交公路發(fā)[2005]351號）
《關于印發(fā)2006年全國治超工作要點的通知》（交公路發(fā) [2006]76號）
三、 設計目標
1. 建設不停車超限超載檢測系統(tǒng)，采集貨車的重量、長度、寬度、高度等數(shù)據(jù)，檢測出超限貨車，能夠即時在現(xiàn)場大屏幕顯示，提示司機向車道移動接受查扣；
2. 設置現(xiàn)場崗亭和人員，并配備便攜式設備，能夠即時接收超限報警信息，對現(xiàn)場超限車輛進行查扣，并押送附近卸貨場；
3. 檢測點附近設置有卸貨場（紅綠燈300米處），卸貨場配置相關的監(jiān)控和設備，對車輛和司機進行處理；
4. 交通局設置監(jiān)控中心，配置服務器、操作席位等設設施，對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理；
5. 建立跨部門數(shù)據(jù)對接模式，將超限違法信息和不按道行駛執(zhí)違法信息，轉(zhuǎn)發(fā)給等相關部門。
四、 非現(xiàn)場系統(tǒng)方案設計
4.1需求分析
XX公路是xx縣的重要貨運交通要道，路面位雙向6車道，為打擊超限超載違法行為，計劃在進城方面的3車道安裝石英式路面不停車檢測系統(tǒng)。
4.2 系統(tǒng)技術參數(shù)
Ø 檢測正常行駛（速度：0.5~100km/h）車輛的車重、長寬高、車速，對車輛進行自動分離；
Ø 形成完整的車輛稱重信息，包括車輛通過時間，整車重、車長、車高、車寬、車速、車輛超限標志等；
Ø 按照超限車輛判別標準的要求設置超限重量和尺寸限值，還可以方便的進行調(diào)整,自動判別車輛是否超限；
Ø 電子標簽車輛識別（RFID），端口預留；
Ø 車輛尺寸超限判別（長度、高度、寬度超限）；
Ø 能自動存儲和傳輸過往車輛的圖像和數(shù)據(jù)，并由LED可變情報板及交通引導標志自動指示車輛駛往檢測站內(nèi)低速高精度動靜態(tài)稱重子系統(tǒng)進行精（復）檢；
Ø 能通過數(shù)據(jù)通訊傳輸系統(tǒng)將可疑超限車輛信息傳輸至計算機管理子系統(tǒng)，此通訊傳輸系統(tǒng)可滿足以下功能：
向計算機管理子系統(tǒng)******傳輸各種完整的車輛數(shù)據(jù)；
能接收管理計算機發(fā)出的基本指令數(shù)據(jù)并完成相應的動作，如開啟或關閉稱重系統(tǒng)；
稱重系統(tǒng)具備自動緩存功能，在向計算機管理子系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)失敗時，自動存入緩存消息隊列并嘗試重發(fā)，在此次數(shù)據(jù)未正常送達前不會被下一條數(shù)據(jù)沖掉，從而******稱重數(shù)據(jù)的完整性。
主要技術指標
------速度范圍：0.5~200km/h；
------載荷能力（單軸）：70T；
------載荷（單軸）：150%；
------速度誤差：±2%（km/h以上）；
------車型誤差：小于5%（按交通調(diào)查工作要求的車型標準）；
------總重誤差：≤±5%（95%置信度范圍內(nèi)）；
------使用壽命：大于4億軸次
------MTBF≥10000h（平均*周期）；
------環(huán)境溫度:-45~+80℃；
------相對濕度：＜98%RH（無結露）；
------傳感器能經(jīng)得起公路上長期的經(jīng)常性的振動；
------出現(xiàn)跨道行使車輛時，能正確檢測每軸軸重；
4.3 非現(xiàn)場超限系統(tǒng)組成
非現(xiàn)場系統(tǒng)，由高速動態(tài)稱重、長寬高測量、站級繼承管理、車牌識別、視頻監(jiān)控、信息發(fā)布、通訊系統(tǒng)、供電系統(tǒng)八個子系統(tǒng)組成。
4.3.1 動態(tài)稱重子系統(tǒng)
高速動態(tài)稱重子系統(tǒng)為全自動不停車稱重檢測系統(tǒng)，在不影響正常交通的情況下獲取高速行駛中車輛的載荷信息，并根據(jù)設定的限值，將超限超載車輛遴選出來。該系統(tǒng)位于交通主線，車輛行駛狀態(tài)復雜，需能對各種跨線、壓線等復雜情況進行有效的監(jiān)測和控制。
動態(tài)稱重子系統(tǒng)由：稱重傳感器、數(shù)據(jù)采集器、線圈、車檢器、稱重控制器組成。
石英壓電稱重傳感器具有高速動態(tài)稱重精度高、不受溫度變化影響、使用壽命長等優(yōu)點。本方案采用石英壓電稱重傳感器，嵌入式安裝在路面，對過往的車輛進行不停車動態(tài)稱重。
數(shù)據(jù)采集器，采集石英傳感器信號，對石英電荷信號進行轉(zhuǎn)換、放大、調(diào)理，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口或串口輸出到稱重控制器。
線圈嵌入式安裝在路面，利用磁感應原理對通過車輛進行檢測，線圈信息接入車檢器，車檢器對信號放大處理后，能夠?qū)囕v進行分離、車速檢測、車流量檢測；
稱重控制器，接收數(shù)據(jù)采集器和車檢器信號，采用特定的算法，計算車輛的軸載荷和整車重量，重量數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口上傳到上位機。
4.3.2 長寬高子系統(tǒng)
長寬高測量系統(tǒng)，主要在不影響正常交通的情況下獲取高速行駛中車輛廠寬高信息，并根據(jù)設定的限值，將長寬高超限的車輛遴選出來。
長寬高測量子系統(tǒng)，采用激光非接觸式測量技術，利用龍門架架空安裝在車道上方，對車道過往車輛進行長寬高測量，測量過程無需停車，自動識別車輛，自動計算長寬高數(shù)據(jù)。
長寬高控制系統(tǒng)由寬高儀（傳感器）、長寬高控制器組成。
4.3.3 車牌識別及抓拍子系統(tǒng)
車牌識別是遴選車輛和取證的關鍵功能之一，采用車牌一體機對過往貨車進行抓拍和動態(tài)車牌識別。為了檢測系統(tǒng)證據(jù)的完整性，分別設置車頭、車尾、車身三個不同角度的抓拍攝像機。
車牌識別及車頭抓拍
車頭方向安裝一臺高清車牌一體機，對車頭進行抓拍、并實時識別車牌號碼，車號和車頭照片自動上傳到工控機；
車尾抓拍
車尾方向安裝一臺高清車牌一體機，對車尾進行抓拍，車尾照片自動上傳到工控機；
車身抓拍
車輛行進側面方向安裝一臺高清車牌一體機，對貨車的側面進行抓拍，車身照片自動上傳到工控機。
抓拍配套設備
為了******全天候的抓拍照片效果，每個車道安裝一個頻閃補光燈和爆閃燈，確保白天和晚上抓拍圖片的效果一致性。
4.3.4 站級集成管理子系統(tǒng)
站級集成子系統(tǒng)，是現(xiàn)場檢測設備的集成******，由現(xiàn)場工控機和站級治超軟件組成。
（1）現(xiàn)場管理工控機：
現(xiàn)場控制主機，是不停車治超系統(tǒng)現(xiàn)場控制******，安裝在現(xiàn)場控制柜中，管理稱重控制器、輪廓測量儀、車牌識別單元、led可變情報板，并將不同設備的檢測信息進行匹對加工，形成一條完成的超限超載檢測信息，發(fā)布到LED可變情報板，并上傳到超限管理平臺。
公路現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，要求現(xiàn)場管理工控機的******性穩(wěn)定性非常高，工作溫度范圍要達到-30度~+80下能穩(wěn)定工作；另外為防止防止機器死機而導致整個系統(tǒng)癱瘓，須內(nèi)置硬件看門狗功能。
（2）站級非現(xiàn)場治超軟件：
站級軟件主要功能：
管理各子系統(tǒng)設備：管理現(xiàn)場稱重、輪廓測量、車牌識別、信息發(fā)布各子系統(tǒng)設備；
接收各子系統(tǒng)的檢測信息：接收子系統(tǒng)（現(xiàn)場稱重、輪廓測量、車牌識別）輸出的檢測信息；同步匹對整合各中檢測信息； 將不同設備的檢測信息進行同步匹配加工，形成一條完整的超限超載檢測信息：車號、車型、車輛照片、車道號、行駛方向、車速、總重、車長、車寬、車高；篩選并發(fā)布超限超載違法車輛；自動篩選出超限超載或交通違法車輛，并發(fā)布到現(xiàn)場LED可變情報板；上傳數(shù)據(jù)到管理平臺；所有的檢測信息自動上傳到超限管理平臺。
4.3.5 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)
視頻監(jiān)控系統(tǒng)是非現(xiàn)場系統(tǒng)的證據(jù)補充，采用一個固定攝像機和球型旋轉(zhuǎn)攝像機對路面進行全天候監(jiān)控，并設置一臺NVR進行視頻錄像。
4.3.6 信息發(fā)布子系統(tǒng)
可變情報板用于不停車預檢系統(tǒng)，主要用于誘導、超限超載車輛信息公告的發(fā)布。
在距不停車預檢稱重傳感器200米處設置“F架“可變信息情報板，當車輛通過高速稱重系統(tǒng)超載時，安裝在路側的LED可變情報板顯示“車牌號超限行駛”字樣，對超限的貨車司機進行現(xiàn)場警告顯示。
系統(tǒng)組成
可變情報板由顯示屏、控制器及其內(nèi)置控制軟件、機箱、F型架、框架、電器保護和防雷裝置、基礎、安裝連接件、可變情報板安裝所需的電力電纜及信號
電纜工程（包括電纜及電纜從路邊手孔到設備的敷設與連接）等組成。其供電由路邊配電箱提供?？勺兦閳蟀逵稍O置在F型架上控制箱內(nèi)的微處理器操作，微處理器的串口與控制箱內(nèi)的光端機相連，通過光端機和治超站機房內(nèi)的高速動態(tài)稱重管理計算機相連，從而接受計算機的監(jiān)控，執(zhí)行該計算機指令，并反饋設備自身運行狀態(tài)、各種故障信息及通信連接故障等。
信息發(fā)布系統(tǒng)主要設備采用單色或紅色雙基色LED顯示屏，顯示尺寸：3.2米（寬）*1.6（高），控制卡內(nèi)置國標一、二級字庫中的所有漢字、GB2312的全部漢字和數(shù)字字符及簡單圖形?？梢詽M足圖文信息顯示的要求?？娠@示超限車輛信息、限速標志，發(fā)布道路路況、***新通知等信息。
LED顯示屏機箱使用鋁合金材質(zhì)內(nèi)部鋼帶加強，超薄箱體、外形美觀、結實耐用，雙夾層門，防護等級達IP65。
顯示屏采用F桿在路側安裝，安裝方便，不影響路面交通。
4.4系統(tǒng)布局圖
4.4.1 總體布局
4.4.2 石英稱重傳感器和線圈布局
4.4.3 車牌一體機和抓拍攝像機布局
4.4.4 長寬高測量布局
五、主要設備技術參數(shù)說明5.1 石英稱重傳感器
壓電石英動態(tài)稱重傳感器是以壓電石英晶體作為測量敏感元件，并采用條狀動態(tài)稱重傳感器，它由壓電石英晶體片、電極板和特制的梁式承載器組合而成，分為1米、1.5米、1.75米、2米等多種尺寸規(guī)格以適應于不同寬度的車道，可組合成多種尺寸的道路交通傳感器，能適應中國路面的動態(tài)稱重需求。
傳感器 橫截面尺寸 | 58×56mm2 | 輸出溫度影響 | ＜0.04%FS/℃ |
長度規(guī)格 | 1米、1.5米、1.75米、2米 | 工作溫度 | -45～80℃ |
量程(輪重)（200×328）mm2 | 50N～150KN | 承 載 面 | 承載面可研磨 |
過載能力 | 150%FS | 非線性精度 | ≤±2%FS |
載荷靈敏度 | ～1.8±10% pC/N | 一 致 性 | ≤±5%FS |
適應車速 | （0-200）km/h | 重 復 性 | ≤±2%FS |
輸出阻抗 | ＞1010 Ω | 防護等級 | IP68 |
5.2 數(shù)據(jù)采集器
針對石英動態(tài)稱重傳感器而設計的高性能單車道數(shù)據(jù)采集處理器。它集成了電荷信號放大器、數(shù)據(jù)調(diào)理電路、帶通濾波、車道數(shù)據(jù)采集、輸入輸出聯(lián)動控制功能和輪重計算功能，具有集成度高，抗力強、工作溫度范圍寬、運行穩(wěn)定******等特點，堅固耐用，多個處理器可堆疊使用，方便系統(tǒng)擴展，適合動態(tài)稱重項目或交通信息調(diào)查項目集成；
32位高速ARM處理器，具有更強大的實時處理能力；
1M 信號采樣率，******信號的真實性：
通道數(shù) | 8路，可接入8個傳感器 |
濾波 | 集成帶通及帶阻濾波，濾波系數(shù)可調(diào) |
放大倍數(shù) | 可調(diào) |
帶寬 | 可調(diào) |
通訊接口 | 1個RS232； |
1個100M 網(wǎng)口（RJ45） |
處理器 | 32位ARM處理 |
采樣速度 | 1MHZ |
NPN輸入 | 2組 |
開關量輸入 | 2組 |
光電隔離輸出 | 4組 |
工作溫度 | -30℃～80℃ |
工作電源 | 多組隔離電源 |
5.3 稱重控制器
稱重控制儀表采用低功耗ARM嵌入式架構，能夠采集6個車道處理數(shù)據(jù)、車牌攝像機數(shù)據(jù)，經(jīng)過運算處理成一個完整的車輛信息、稱重信息和車號，包括：軸數(shù)、軸距、軸重、總重、車速、車牌照片、車牌號碼等。該稱重控制器具有自診斷功能，發(fā)生故障時能夠通過信息接口向外部發(fā)出故障信息；具備斷網(wǎng)數(shù)據(jù)緩存功能；當網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)失敗時，自動重發(fā)數(shù)據(jù)，保持數(shù)據(jù)的完整性；
支持車道數(shù) | 雙向6車道 | 溫度工作環(huán)境 | -45～80℃ |
過載能力 | 150%F.S | 相對濕度工作環(huán)境 | ≤95%R.H |
動態(tài)檢測速度范圍 | 5～200km/h | MTBF工作環(huán)境 | ≥30000h |
動態(tài)稱重******度等級 | 5級 | 工作電源 | 12VDC500mA |
車輛分離檢測******度 | ≥99% | 速度檢測******度等級 | 5級 |
車輛軸數(shù)檢測******度 | ≥99% | 軸距檢測******度等級 | 5級 |
5.4 嵌入式工控機
現(xiàn)場控制主機，是為超限檢測系統(tǒng)專門研發(fā)的一款工業(yè)級現(xiàn)場控制器，具有嵌入式、低功耗、能夠適應高溫等惡劣能力強等諸多優(yōu)點：
特色功能：
低功耗工業(yè)級主控制板
嵌入式操作系統(tǒng)
6個RS232數(shù)據(jù)接口
大容量工業(yè)級固態(tài)電子盤
可外掛大容量存儲硬盤
內(nèi)置看門狗，無人值守
自動上傳心跳數(shù)據(jù)
5.5 站級科技治超集成軟件
管理各子系統(tǒng)設備
管理多個車道的稱重、輪廓測量、車牌識別、信息發(fā)布各子系統(tǒng)設備；
接收各子系統(tǒng)的檢測信息
接受子系統(tǒng)（現(xiàn)場稱重、輪廓測量、車牌識別）輸出的檢測信息；
同步匹對整合各中檢測信息
將不同設備的檢測信息進行同步匹配加工，形成一條完整的超限超載檢測信息：車號、車型、車輛照片、車道號、行駛方向、車速、總重、車長、車寬、車高；
篩選并發(fā)布超限超載違法車輛
自動篩選出超限超載或交通違法車輛，并發(fā)布到現(xiàn)場LED可變情報板；
上傳數(shù)據(jù)到管理平臺
所有的檢測信息自動上傳到超限管理平臺。
5.6 長寬高測量
5.6.1寬高傳感器
主要性能 |
反射比為 10% 時 | 18 m |
反射比為 90% 時 | 50 m |
霧校正 | 是 |
響應時間 | ≥ 20 ms |
可識別的物體形狀 | 任何形狀 |
接 口 |
Ethernet | TCP/IP |
數(shù)據(jù)傳輸率 | 10/100 Mbit/s |
數(shù)據(jù)傳輸率 | 9.6 kBaud ... 115.2 kBaud |
機械/電子參數(shù) |
供電電壓 | 10.8 V DC ... 30 V DC |
功耗 | Typ. 8 W, 加熱時 35 W |
外殼防護等級 | IP67 (EN 60529，第 14.2.7 節(jié)) |
防護等級 | III (EN 50178 (1997,10)) |
重量 | 1.1 kg |
尺寸（長 x 寬 x 高） | 105 mm x 102 mm x 162 mm |
環(huán)境參數(shù) |
物體反射率 | 2 % ... > 1,000 % (反色器) |
電磁兼容性（EMC） | EN 61000-6-2:2005 / EN 61000-6-4 (2007-01) |
抗振動 | EN 60068-2-6 (1995-04) |
抗沖擊能力 | EN 60068-2-27 (1993-03) |
工作環(huán)境溫度 | –30 °C ... +50 °C |
儲存溫度范圍 | –30 °C ... +70 °C |
抗環(huán)境光能力 | 40,000 lx |
5.6.2 雙車道寬高分析控制器
主要功能
雙車道：可同時對測量2個車道車輛寬度和高度
全自動操作：自動判斷車輛進入和離開
自動計算車輛的高度和寬度
CPU
ARM A8
內(nèi)存
256MB Flash ROM / 512MB SDRAM
外存
SD 卡槽
電源
DC12V 500mA
通訊接口
4*RS232:2400/4800/9600/115200
網(wǎng)絡接口
LAN: 100M
輸入
8個開關量輸入
輸出
2個開關量輸出（常開繼電器觸點）
工作溫度
-20℃～60℃
存儲溫度
-30℃～80℃
濕度
非結露5%-95% (無結露)
5.6.3車長分析控制器
主要功能
單車道車長檢測
全自動操作：自動判斷車輛進入和離開
自動計算車輛的長度
CPU
ARM A8
內(nèi)存
256MB Flash ROM / 512MB SDRAM
外存
SD 卡槽
電源
DC12V 500mA
通訊接口
4*RS232:2400/4800/9600/115200
網(wǎng)絡接口
LAN: 100M
輸入
8個開關量輸入
輸出
2個開關量輸出（常開繼電器觸點）
工作溫度
-20℃～60℃
存儲溫度
-30℃～80℃
濕度
非結露5%-95% (無結露)
5.7 車牌識別、車頭、車尾、車身抓拍機
包含高清一體化嵌入式攝像機、高清鏡頭、室外防護罩、網(wǎng)絡信號防雷器、電源模塊等。
傳感器：彩色GS CMOS≥1/1.8"”英寸，分辨率2048*1600；
照度：彩色：≤0.0008lx，黑白：≤0.0001lx。
支持自動識別P-IRIS和DC-IRIS自動光圈鏡頭，根據(jù)監(jiān)控畫面的亮度變化自動調(diào)節(jié)鏡頭光圈大小。
支持SSD存儲器，容量支持512G以上支持多種類型圖片上傳，圖片種類有全景圖、合成圖、車牌小圖、特寫圖、人臉圖和二值化圖等。
支持13種車身顏色識別，包括：紫、棕、青、金、橙、黑、白、灰、紅、綠、藍、黃、粉，白天******率99%，晚上******率95%；（以機構出具的檢測報告復印件為準，原件備查）。
支持250種車標識別，白天******率≥99%，夜間******率≥99%。
支持用戶管理功能、支持日志查詢功能、支持時間設定功能、支持回復默認功能、支持遠程重啟功能、支持自動維護重啟功能。
當網(wǎng)絡斷開時，可將抓拍到的圖片和錄像文件存儲于相機內(nèi)置SD/TF卡內(nèi)和USB外接存儲中，當網(wǎng)絡恢復時，可繼續(xù)上傳抓拍的圖片到客戶端，并支持圖片檢索，自動覆蓋，自動上傳功能。存儲卡可支持128G。
支持違章圖片合成功能，圖片合成可以配置多種合成方式。
支持對車牌寬度范圍從80X25到1200X380像素設置選項、水平傾斜一定角度的車牌進行識別。
內(nèi)置陀螺儀，可實現(xiàn)姿態(tài)異常檢測，并報警輸出。
支持視頻、線圈（外接）、雷達（外接）、激光（外接）、微波（外接）、紅外對射（外接）、地磁（外接）、RFID（外接）等車輛檢測設置選項。
車輛檢測器故障，自動上報故障信息。
護照玻璃透光率≥98.5%。
支持車輛捕獲功能白天******率≥99.9%，晚上捕獲率≥99.9%，支持車牌識別功能白天******率≥99.9%，晚上******率≥99.9%。
支持內(nèi)置LED補光燈，并可通過相機進行控制開啟、關閉。
內(nèi)置偏振鏡切換功能，ICR具備自動、定時、偏振鏡、普通模式的設置選項。
設備在網(wǎng)絡升級過程中，網(wǎng)絡異常導致失敗時，重啟設備仍可運行升級前版本。
需通過身份認證后才能訪問選定的網(wǎng)絡攝像機。
支持紅色信號燈晝夜色彩校正功能，可對設定區(qū)域內(nèi)的紅色信號燈進行顯示色彩校正。
支持對接入的車輛檢測設備進行故障檢測，并可顯示該設備的故障信息，故障檢測延遲<45秒。
支持對路口右轉(zhuǎn)行駛車輛不禮讓行人行為進行
環(huán)保在線