道路运输车辆的超限控制系统设计①

江胜月

(安徽三联学院交通工程学院，安徽 合肥 230601)

0 引 言

根据交通运输部数据显示，截止2019年底，我国公路的通车里程达到501.25万公里，是1984年底的5.46倍，高速公路里程已经达到14.96万公里，居于世界第一[1]。我国公路设施建设和公路上运输货物都在快速发展，有些运输公司为了追求更高的利益，对运输车辆进行一定的改造，来提升车辆运载能力[2]。这些行为对公路一些设施建设带来损坏，也会对人员和财产造成损害，扰乱了国家的可持续健康发展。因此，在“超载控制”管理中，交通管理部门需要有效的手段来检测车辆信息：轴轮信息、车型信息、验证的负荷和超载程度等[3]。因此，重点针对超重进行超限控制技术系统设计。

1 车辆超限控制系统设计

1.1 称重系统设计

1.1.1 称重台体

称重台体是系统重要组成部分。它与车辆检测有着密切的关系，检测车辆必须要与车辆接触，考虑它的安装方式是否合理，是否达到设计要求，经过全面的观察得到平台尺寸3.5*18米，重量150吨，采用14块面板和30根钢管，总重13.5吨，平台采用三段的要求。所以，重载平台的安装方法采用锅炉的安装方法，以确保测试都在相同的水平面上，并且尽可能的对称。

1.1.2 称重传感器

称重传感器把称重后的信号转换成数字输出信号，这样就能很容易计算出数据。它是整个部件的重要组成之一，性能的好坏是直接影响整个测试关键。在对传感器的结构、数量和范围以及精确度进行全面分析后，最终选择了QS30t称重的传感器。

1.2 计算机主控系统

由于超限超载检测站位于公路边，路面震动大，现场灰尘多，电磁干扰比较复杂，因此，要保证系统可靠的工作，计算机主控系统必须选择能够适应这种恶劣环境的工控机。工控机是工业控制计算机的重要组成部分，主要由工具箱、无源底板和CPU卡、I/O卡等可插卡的板卡组成[4]。

1.3 车牌识别系统

车牌识别系统主要由车牌识别机，摄像机，门框，T型支架等组成[5]。汽车牌照识别装置安装在汽车前部后30米处，并固定在龙门架上。当车辆通过时，触发识别器工作，并将车牌号码，照片等传送到电脑。采用VCU7023一体机进行设计，具有高时效、高精度的特点。

1.4 超限控制系统软件部分设计

运输车辆超限检测系统是从车辆在道路上行驶的速度和装载货物的重量来判断，管理道路车辆超限的人员则根据车辆的车牌号来追踪超载超限车辆，因此，车辆的重量在动态称重系统中就能完全显示出来。车辆的车号、车重的获取是网站软件设计的关键。

(1)获取抓拍数据

在图4(b)中，通过RIE刻蚀，PS球仍保持良好的周期性与均一性，PS球的平均直径为1.05 μm，球之间的空隙增大，直径缩小了约25%；从图4(c)和(d)可以发现，湿法刻蚀后的硅基底呈现金字塔阵列结构，具有良好的周期性，金字塔所占面积为1.4 μm×1.4 μm，相邻间距为纳米量级.

在动态超限检测系统中，我们通过摄像机和抓拍线圈来实现。当车辆在行驶中挡住了抓拍线圈，则摄像机就会立即启动，就能完整的记录该行驶车辆图像，根据这个车辆的图像就能够获取该车的牌号，编写工具为Microsoft Visual Studio 2010，环境为. net framework3.5。完成这个任务的部分代码如下：

private void On Captured(object sender, Capture Event Args e){try{SXWLKJ.MODEL.Capture Info capture0 = newSXWLKJ.MODEL.Capture Info();if (capture Buffer.Get Buffer Count(e.Lane Index - 1) > 0){capture0 = capture Buffer.Get By Pos(e.Lane Index - 1,capture Buffer.Get Buffer Count(e.Lane Index - 1) - 1, false);Date Time time1 = capture0.Capture Time;int tmp Int = Common.cls Time.Get Seconds Between Two Time(time1,Date Time.Now);if (tmp Int > gint Capture Time Interval)

(2)称重数据获取

目前使用的单片机大多是EW430和AQ430，这两种单片机简单实用。根据实际情况和它的性能考虑，这个设计采用EW430单片机，该单片机比较耐用而且调试方便的特点。

CS5534转换器将称重传感器传送过来的模拟信号通过转化为数字信号，然后通过RS458数据传输到主控制系统。在对数据进行转换时，要对CS5534转换器发送指令，然后该系统就会收集数据，将收集来的数据传输到转换器中，完成数据转换之后就可以读取数据。

在启动连续模式后，后续操作就不需要手动来执行，在上一次操作完成后，该模式就会自动检测后面有没有数据传输进来；如果有数据传送进来，该模式就会转换数据，最后处理这些数据。完成这些操作之后，该系统就会退出连续模式。设计中采用的是CS5534的连续模式。

2 系统测试

2.1 称量测试

试验依据是GB/T21296-2007国家动态公路自动衡器[6]。本次试验选用四轴车辆，车体为1+2+2型，静态载荷为48250公斤。用车辆在行驶中的不同速度检测该系统的准确度。为了方便检测，对这些检测车辆的速度控制在5km/h到20km/h左右。

试验步骤：

(1)四轴车辆静态衡称重量。

(2)车辆通过超限检测称重区域，分别以6km/h，12km/h和18km/h的速度，每一速度范围称重10次。

2.1.2 试验结果

表1 6km/h试验数据

表2 12km/h试验数据

表3 18km/h试验数据

如表4所示，在6km/h车速下的相对误差，最小为0.00%，最大为0.41%,平均为0.19%；在12km/h车速下的相对误差，最小为0.10%，最大为0.93%，平均为0.54%；在18km/h车速下的相对误差，最小为0.00%，最大为1.97%，平均为1.31%。这些数据都达到了设计的要求。

表4 试验结果分析

2.2 车牌识别测试

对车牌识别来说，调整焦距是重要的一步，这一步会影响到抓拍时的效果。调整步骤：

(1)调整摄像机的角度，以便在摄像机视野内保持合适焦距。

(2)调整摄像机的倾斜角度，以保证抓拍车辆牌照的识别率。

(3)利用镜头倍增功能，调节焦距，最小化车牌号。

(4)进入相机调对焦模式，微调对焦环，直至最清晰后固定螺栓。我国普通车牌牌照通常有三大类，白底黑字：警用车；蓝底白字：中小型客车；黄底黑字：大型货车。通过系统统计某一车道上的800辆车车牌号码，判断该车牌号码是否正确。对以上三种普通牌照的统计数据见表5。

表5 车牌统计数据

综上，本次设计的道路运输车辆的超限控制系统达到了目标要求，验证了该系统的可行性。

3 结 论

为了减少超载超限车辆带来的负面影响，根据国内外车辆动态称重系统的研究及现在社会的需求，设计一种方便可靠的车辆动态称重系统。主要包括：

(1)介绍了该道路运输车辆超限控制系统的硬件设计，主要包括称重系统、计算机主控系统、车牌识别系统设计。

(2)详细分析了软件系统的工作流程，并对软件系统中各个功能进行设计。

(3)对该系统进行试验测试，测试结果符合要求。