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    幾種動態地磅的比較與分析

    通過比較幾種常見動態地磅的計量性能、 防作弊功能、 性價比等方面要素, 分析其在高速公路計重收費系統中各自的優缺點, 為高速公路業主單位計重設備選型提供參考。
    全國高速公路計重收費工作已開展 10 余年, 計重收費技術在治理車輛超限超載、 保護公路橋梁安全等問題上體現出重要作用。 然而 “上有政策, 下有對策 ”,一些貨車司機在利益驅動下針對各樣式動態地磅的技術缺陷研究車輛過衡對策, 以車輛跳秤、 沖秤、 走 S形、 貼邊通過等手段逃避通行費。 相應地, 動態地磅也在不斷進行改進以解決這些問題, 并提升自身性能。目前, 動態地磅分為秤臺式、 雙秤臺式、 彎板式、 石英晶體式、 整車式等多種樣式, 其計量性能、 防作弊功能等方面不盡相同。 本文對常用的幾種動態地磅的性能進行比較, 并分析其適用性。
    1.秤臺式動態地磅
    秤臺式地磅的稱重臺面四角與基礎之間由應變式力傳感器連接, 工作原理是通過稱重臺面將車軸重量傳達到應變傳感器, 顯示在稱重儀表上, 將車輛每一軸重量相加, 繼而得到車輛總重。 秤臺式地磅是計重收費系統的第一代計重衡器, 由于生產廠家多、 技術成熟、價格低廉而被廣泛采用。
    然而, 在多年的使用過程中, 針對秤臺式地磅研究出了很多逃避通行費的方法, 如跳秤、 沖秤、 走 S形、 貼邊通過等方式。 加之秤臺和傳感器老化、 排水溝集水井日常維護不足、 稱重儀表所用為舊版芯片、 個別基礎的坡度受現場場地限制建設時就不符合要求等等因素, 導致其穩定性波動較大, 幾乎每次檢定都需調試,有部分動態地磅甚至需更換稱重主板才能調試合格。盡管性價比很高, 但由于在防作弊方面存在的明顯問題,秤臺式地磅已不能完全滿足高速公路計重收費的需求。
    2.雙秤臺式動態地磅
    為從技術方面解決車輛跳秤、 走 S 形等作弊問題,第二代計重衡器應運而生。 雙秤臺式計重衡器就是其中的一個解決方案, 其工作原理與秤臺式相同, 但寬度幾乎是秤臺式的兩倍, 這就有效解決了過衡車輛跳秤、 走S 形的問題, 并且衡器計量性能和使用壽命均得到了提高, 在使用中得到了較高的評價。 雙秤臺式計重衡器對于類似于車輛貼邊通過、 反復倒車之類逃避通行費的問題仍未能解決, 在防作弊方面還存在不足。
    3.彎板式動態地磅
    彎板式計重衡器采用兩塊獨立整體彎板稱重傳感器交錯布置方式, 在每個傳感器前方都安裝車輛分離器,在解決車輛走 S 形、 跳秤等常見作弊問題上甚至優于雙秤臺式計重衡器。 這種計重衡器安裝快捷, 施工周期短, 對路面破壞很小, 安裝時不需要重做基礎, 整套計重系統只需三天左右即可開放車道, 適用于已開通的收費車道。 彎板式計重衡器不能覆蓋整個車道, 且對傳感器周圍路況要求高, 車輛貼邊通過或路面有破損會導致稱重誤差較大。
    4.石英晶體式動態地磅
    石英晶體式計重衡器基于壓電原理, 測量過程中不依靠傳感器形變, 并且石英硬度較高, 整體可視為剛性結構, 不存在老化和漂移 (包括時間漂移和溫度漂移)問題, 長期穩定性好。 石英傳感器安裝時開挖量更小、施工周期短, 而且使用時響應快, 應用速度范圍寬, 在高速度段計量準確度高, 有效彌補了前幾種計重衡器在高速度段稱重準確度下降的不足。
    石英晶體式計重衡器的劣勢在于其設計要求將石英傳感器一次性封裝于路面中, 與路面形成一個平齊的整體。 這對傳感器預埋過程中使用的材料、 安裝工藝以及路面質量要求非常高, 一旦傳感器周圍路面出現開裂、破損或沉降等現象, 將會導致測量數據產生巨大誤差。另外, 由于石英傳感器寬度較窄, 相較于秤臺式地磅, 車輛前軸更易于跳過, 并且車輛在低速或是 “走走停停” 狀態下 (車輛排隊通過收費站和司機故意為之均有可能) 通過傳感器時亦會產生較大誤差。
    5.整車式動態地磅
    整車式計重衡器秤體包括多個稱重臺面, 相鄰臺面采用搭接方式連接, 使秤臺能夠被穩定支撐, 多個稱重臺面既相互獨立又連成一體。 秤體有限位保護, 能夠防止因劇烈沖擊導致的稱重臺面橫向或縱向產生位移, 從而保證計重設備正常使用, 其動態稱量誤差可控制在±0.5%之內, 是所有動態汽車衡中準確度最高的。 整車式計重衡器技術和原理基于秤臺式發展而來, 技術成熟、故障率低及維護費用低也是高速公路業主單位在其開挖量大、 價格略高的情況下仍然采用的原因。
    由于整車式計重衡器稱重臺面長達 18 m 或以上, 能夠完全解決之前計重衡器上可能出現的跳秤、 走 S 形、貼邊、 沖秤急剎車等問題, 并且可以同時承載多輛車,對每輛車稱重進行合理分離, 保證收費站車輛通過效率。
    整車式計重衡器已向小開挖量、 短秤臺方向發展,將在保持自身多項優勢的前提下, 開發出 12 m、 6 m 乃至長度更短、 性價比更高的產品。
    6.結束語
    通過比較幾種高速公路常用的計重衡器可以看出,從高速公路計重收費系統運行至今所用的第一代秤臺式計重衡器已滿足不了高速公路業主單位的需求, 正在也必將退出歷史舞臺。 第二代計重衡器以其各自的優勢均在市場中占有一席之地, 同時又都表現出一些不能完全勝任的方面。 隨著科學進步、 技術創新, 在不遠的將來一定會出現穩定性、 性價比、 防作弊等等方面都更優異的新一代計重衡器,以適應社會經濟發展的需要。
    綜合考慮目前各種常用計重衡器的性能特點,筆者以為, 整車式計重衡器盡管價格略高, 卻在計量性能和防作弊性能上獨占鰲頭, 可為高速公路業主單位廣泛采用。
     
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