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病害，使用壽命成指數級縮短；同時，超限超載還會改變車輛的設計參數和性能，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負荷過大，排放嚴重超標，對環境造成嚴重污染。
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病害，使用壽命成指數級縮短；同時，超限超載還會改變車輛的設計參數和性能，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負荷過大，排放嚴重超標，對環境造成嚴重污染。
二、 設計依據
《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質量限值》 GB 1589-2016
《 部 質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〔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[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[2004]455號）
《關于加強車輛超限超載治理工作的通知》(國辦發[2005]30號)
《2005年全國治超工作要點》（交公路發[2005]89號）
《道路貨運汽車及汽車列車推薦車型表》(交公路發[2005]170號)
《關于加強治超站點管理規范治超行為的通知》（交公路發[2005]351號）
《關于印發2006年全國治超工作要點的通知》（交公路發 [2006]76號）
三、 設計目標
1. 建設不停車超限超載檢測系統，采集貨車的重量、長度、寬度、高度等數據，檢測出超限貨車，能夠即時在現場大屏幕顯示，提示司機向車道移動接受查扣；
2. 設置現場崗亭和人員，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控和設備，對車輛和司機進行處理；
4. 交通局設置監控中心，配置服務器、操作席位等設設施，對整個系統進行監控和管理；
5. 建立跨部門數據對接模式，將超限違法信息和不按道行駛執違法信息，轉發給等相關部門。
四、 非現場系統方案設計
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。
4.2 系統技術參數
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據，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低速高精度動靜態稱重子系統進行精（復）檢；
Ø 能通過數據通訊傳輸系統將可疑超限車輛信息傳輸至計算機管理子系統，此通訊傳輸系統可滿足以下功能：
向計算機管理子系統******傳輸各種完整的車輛數據；
能接收管理計算機發出的基本指令數據并完成相應的動作，如開啟或關閉稱重系統；
稱重系統具備自動緩存功能，在向計算機管理子系統發送數據失敗時，自動存入緩存消息隊列并嘗試重發，在此次數據未正常送達前不會被下一條數據沖掉，從而******稱重數據的完整性。
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%（按交通調查工作要求的車型標準）；
------總重誤差：≤±5%（95%置信度范圍內）；
------使用壽命：大于4億軸次
------MTBF≥10000h（平均*周期）；
------環境溫度:-45~+80℃；
------相對濕度：＜98%RH（無結露）；
------傳感器能經得起公路上長期的經常性的振動；
------出現跨道行使車輛時，能正確檢測每軸軸重；
4.3 非現場超限系統組成
非現場系統，由高速動態稱重、長寬高測量、站級繼承管理、車牌識別、視頻監控、信息發布、通訊系統、供電系統八個子系統組成。
4.3.1 動態稱重子系統
高速動態稱重子系統為全自動不停車稱重檢測系統，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，并根據設定的限值，將超限超載車輛遴選出來。該系統位于交通主線，車輛行駛狀態復雜，需能對各種跨線、壓線等復雜情況進行有效的監測和控制。
動態稱重子系統由：稱重傳感器、數據采集器、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稱重精度高、不受溫度變化影響、使用壽命長等優點。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稱重。
數據采集器，采集石英傳感器信號，對石英電荷信號進行轉換、放大、調理，數據通過網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，能夠對車輛進行分離、車速檢測、車流量檢測；
稱重控制器，接收數據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，重量數據通過網口上傳到上位機。
4.3.2 長寬高子系統
長寬高測量系統，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，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，自動計算長寬高數據。
長寬高控制系統由寬高儀（傳感器）、長寬高控制器組成。
4.3.3 車牌識別及抓拍子系統
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車牌識別。為了檢測系統證據的完整性，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
站級集成子系統，是現場檢測設備的集成******，由現場工控機和站級治超軟件組成。
（1）現場管理工控機：
現場控制主機，是不停車治超系統現場控制******，安裝在現場控制柜中，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，發布到LED可變情報板，并上傳到超限管理平臺。
公路現場環境比較惡劣，要求現場管理工控機的******性穩定性非常高，工作溫度范圍要達到-30度~+80下能穩定工作；另外為防止防止機器死機而導致整個系統癱瘓，須內置硬件看門狗功能。
（2）站級非現場治超軟件：
站級軟件主要功能：
管理各子系統設備：管理現場稱重、輪廓測量、車牌識別、信息發布各子系統設備；
接收各子系統的檢測信息：接收子系統（現場稱重、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，并發布到現場LED可變情報板；上傳數據到管理平臺；所有的檢測信息自動上傳到超限管理平臺。
4.3.5 視頻監控子系統
視頻監控系統是非現場系統的證據補充，采用一個固定攝像機和球型旋轉攝像機對路面進行全天候監控，并設置一臺NVR進行視頻錄像。
4.3.6 信息發布子系統
可變情報板用于不停車預檢系統，主要用于誘導、超限超載車輛信息公告的發布。
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場警告顯示。
系統組成
可變情報板由顯示屏、控制器及其內置控制軟件、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。可變情報板由設置在F型架上控制箱內的微處理器操作，微處理器的串口與控制箱內的光端機相連，通過光端機和治超站機房內的高速動態稱重管理計算機相連，從而接受計算機的監控，執行該計算機指令，并反饋設備自身運行狀態、各種故障信息及通信連接故障等。
信息發布系統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），控制卡內置國標一、二級字庫中的所有漢字、GB2312的全部漢字和數字字符及簡單圖形。可以滿足圖文信息顯示的要求。可顯示超限車輛信息、限速標志，發布道路路況、***新通知等信息。
LED顯示屏機箱使用鋁合金材質內部鋼帶加強，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、主要設備技術參數說明5.1 石英稱重傳感器
壓電石英動態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 數據采集器
針對石英動態稱重傳感器而設計的高性能單車道數據采集處理器。它集成了電荷信號放大器、數據調理電路、帶通濾波、車道數據采集、輸入輸出聯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、運行穩定******等特點，堅固耐用，多個處理器可堆疊使用，方便系統擴展，適合動態稱重項目或交通信息調查項目集成；
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 | 8路，可接入8個傳感器 |
濾波 | 集成帶通及帶阻濾波，濾波系數可調 |
放大倍數 | 可調 |
帶寬 | 可調 |
通訊接口 | 1個RS232； |
1個100M 網口（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個車道處理數據、車牌攝像機數據，經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、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，發生故障時能夠通過信息接口向外部發出故障信息；具備斷網數據緩存功能；當網絡發送數據失敗時，自動重發數據，保持數據的完整性；
支持車道數 | 雙向6車道 | 溫度工作環境 | -45～80℃ |
過載能力 | 150%F.S | 相對濕度工作環境 | ≤95%R.H |
動態檢測速度范圍 | 5～200km/h | MTBF工作環境 | ≥30000h |
動態稱重******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 |
車輛軸數檢測******度 | ≥99% | 軸距檢測******度等級 | 5級 |
5.4 嵌入式工控機
現場控制主機，是為超限檢測系統專門研發的一款工業級現場控制器，具有嵌入式、低功耗、能夠適應高溫等惡劣能力強等諸多優點：
特色功能：
低功耗工業級主控制板
嵌入式操作系統
6個RS232數據接口
大容量工業級固態電子盤
可外掛大容量存儲硬盤
內置看門狗，無人值守
自動上傳心跳數據
5.5 站級科技治超集成軟件
管理各子系統設備
管理多個車道的稱重、輪廓測量、車牌識別、信息發布各子系統設備；
接收各子系統的檢測信息
接受子系統（現場稱重、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，并發布到現場LED可變情報板；
上傳數據到管理平臺
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 |
數據傳輸率 | 10/100 Mbit/s |
數據傳輸率 | 9.6 kBaud ... 115.2 kBaud |
機械/電子參數 |
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) |
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 |
環境參數 |
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) |
工作環境溫度 | –30 °C ... +50 °C |
儲存溫度范圍 | –30 °C ... +70 °C |
抗環境光能力 | 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，根據監控畫面的亮度變化自動調節鏡頭光圈大小。
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。
當網絡斷開時，可將抓拍到的圖片和錄像文件存儲于相機內置SD/TF卡內和USB外接存儲中，當網絡恢復時，可繼續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。
內置陀螺儀，可實現姿態異常檢測，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%。
支持內置LED補光燈，并可通過相機進行控制開啟、關閉。
內置偏振鏡切換功能，ICR具備自動、定時、偏振鏡、普通模式的設置選項。
設備在網絡升級過程中，網絡異常導致失敗時，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絡攝像機。
支持紅色信號燈晝夜色彩校正功能，可對設定區域內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。
支持對路口右轉行駛車輛不禮讓行人行為進行
環保在線