高速公路計重收費是一種通過安裝在（zài）高速公路出口收費車道或開放式收（shōu）費站收費車道的稱重設備對載貨（huò）車（chē）輛進行稱（chēng）重，並在標（biāo）準收費基礎上對超載（zǎi）重量加收補償性費用的措施。對（duì）載貨（huò）車輛按計（jì）重收費方式收取通行（háng）費，能有（yǒu）力遏製對道路（lù）破壞（huài）性使用的嚴重超載運輸現象，也是通過經濟手段（duàn）治理（lǐ）超載運輸（shū）的長期有效辦法（fǎ）。稱重係統是計（jì）重（chóng）收費（fèi）係統的重要（yào）組成部分，稱重係統的準確性和可靠性與否，直接關係計重收費的公平和順利實施（shī），本文就稱重係統中的關鍵設備稱重傳感器進行介紹及比較。高速動態稱（chēng）重係統采（cǎi）用智能化（huà）控製主機，兼容壓電稱重傳感器、彎板（bǎn）稱重傳感器和石英稱重傳感器，具備相當強大的兼容性（xìng）、擴展性（xìng）和可升級性。 超限超載檢測站、計重收費係統、*一類交通（tōng）流量觀測（cè）站、交通數據調（diào）查（chá）與分（fèn）析、橋梁結構健康監測係（xì）統（tǒng）中的實（shí）際交通負（fù）荷監測等。

高速動態稱重傳感器概（gài）述：
 為了保護高速公路路麵及其他（tā）路產（chǎn）免遭超重（chóng）車破壞，對（duì）超限車輛進行（háng）有效的控製，因而有必要設（shè）置高速動態稱重係統對來往的車輛進行監控和管理（lǐ），禁止（zhǐ）超限車輛駛入高（gāo）速公路，或對已（yǐ）經在路麵上過往車輛（liàng）軸重及總重載荷進行預檢，從正常行（háng）駛車輛中篩選出（chū）有超限超重嫌疑的車輛（liàng）。 
　　高速動態超限（xiàn）預警稱重係統設置在安裝在高（gāo）速（sù）公路主線斷麵（miàn）上，在高速稱重係統前方設置路牌，提示司（sī）機（jī）即將進入稱重區。在（zài）高（gāo）速稱重係統後方設置超重報警顯示裝置，對超限超重車輛（liàng）進（jìn）行引導，使之退出（chū）高速公路或（huò）從近的匝道口駛出高速公路。另外可增加攝像（xiàng）係統（tǒng）對超限（xiàn）車輛進行圖片抓拍（pāi）和車牌識別，將（jiāng）超限超重車輛的動態稱重的（de）數據和圖片以及相應的車牌傳給上位計算（suàn）機。

高速動態稱重傳（chuán）感器詳細介紹：

一、稱重（chóng）係統構成及原理（lǐ）

1、稱重係統主要由稱重（chóng）傳感（gǎn）器、車輛分離器、輪胎識別器、地感線圈、控製櫃組成。
    稱重（chóng）傳感器：主要完成車軸的稱重、速度檢測、軸型判斷等工作。

    車輛分離器：用來進行車輛的分離及提供開始、結束等信號。

    輪胎識別器：主要（yào）用（yòng）來檢測通過車輛每軸的輪胎數。

    地感線圈：主要用來完成測速、倒車的檢測（cè），並與紅（hóng）外（wài）線分（fèn）離器一起（qǐ）對非車輛以外的物體或人通過時的判斷，減少出錯。

    控製櫃：處理稱（chēng）重傳感器和線圈送來的信息，經過分（fèn）析和處理得出（chū）車輛的載荷信（xìn）息。

2、係統（tǒng）工作原理

車輛駛入收費車道，其（qí）輪軸依次壓過鋪設在車道路麵中（zhōng）的（de）地感線圈、稱重傳感器、車輛分離器、輪軸識別器，稱重傳感器將檢（jiǎn）測出每軸軸重、軸型（xíng）（單軸、聯軸），輪胎識別器將檢測出輪胎類型（單雙胎）信息，車輛分離器可準確判別（bié）車輛（liàng）是否*通過。當車輛*離開後，控製處理器將稱（chēng）重結果、車型判別結果等信息傳輸到（dào）車道收費（fèi）計算機。車道收費計算機依（yī）據計重收費費率對車輛實（shí）行（háng）計重（chóng）收（shōu）費，並將車（chē）輛的載重信息和應（yīng）交納的（de）金額顯示在計重顯示屏上。從整個工作原理可以看出，稱重傳感器是計重收費係統的關鍵設備，稱重傳感器的稱重精（jīng）度、穩定性將直接影響到計重收費係統的稱重精度。

二、稱重傳（chuán）感器介紹

    動態稱重技術經過了三十（shí）多年的發展（zhǎn），各個不同（tóng）的廠商開發（fā）了（le）不（bú）同的技術來（lái）進行動態稱重，因（yīn）而也出現了各種不同（tóng）種類的傳感器，根據原理不同通常可以分為以下幾（jǐ）類：

1、彎板式傳感器：

    彎板式傳感器（qì）是（shì）一（yī）種應變式傳感器，利用集成在內部的應變（biàn）片網，根據稱重板受壓後產生形變的原理進行測量。彎板（bǎn）傳（chuán）感（gǎn）器是由在內部集成了應（yīng）變片網的金（jīn）屬板構成，為防（fáng）止（zhǐ）長期潮濕滲透和腐蝕，傳（chuán）感器表麵覆蓋一層高溫硫化橡膠。可以完整的紀錄輪胎的壓力信號，真實的測量輪（lún）載值。在目前（qián）在高速公路中的高速、低（dī）速（sù）稱重中有廣泛（fàn）應用。

2、稱台式傳感器：

    稱台式傳感器（由稱重平台、壓力傳感器組成（chéng），本文中簡稱“稱台式（shì）傳感器”）是帶有獨立的壓力傳感器或剪切式壓力傳感器的（de）平台，是通過（guò）稱重平台將軸載壓力傳遞到壓力（lì）傳感器上，進行稱量（liàng）。

    這種稱（chēng）重平台形式在傳統的地磅中得到廣泛的應用，但由（yóu）於有過多的機械結（jié）構，因而在動（dòng）態稱量過（guò）程（chéng）中（zhōng），車輛的動態行駛產生的不（bú）均勻交（jiāo）變衝擊容易損壞平台，目（mù）前在高速公路中的低速稱重中有廣泛應用（yòng）。

3、共聚化合物式壓電傳感器：

    共聚化合物式壓（yā）電傳感器是利用共聚化（huà）合（hé）物的壓電效應進行測量的（de）。此種傳感器是一種動態傳感器，隻對壓力的變化（huà）產（chǎn）生電勢（shì）信號。共聚化合物（wù）式壓電傳感器是由一（yī）個金屬管以（yǐ）及放置在其中的壓電電纜構成，有效長度通常為1830mm，可擴展到3600mm，寬度為20mm，為條狀傳感器，不能一次測（cè）出車輪載荷，通過在測量期間信號累加，用積分算法求出載荷。傳（chuán）感器直（zhí）接（jiē）埋（mái）入路麵，道路（特別是瀝青混凝土路麵）的形變對其影響較（jiào）大。混（hún）凝土（tǔ）路麵和瀝青（qīng）路麵的溫度影響不同，並且（qiě）難於補償。由（yóu）於傳感器設計簡單，其產品價格相對較低。在用於車輛分類（lèi）時其性能是（shì）令人滿意（yì）的，但在動態（tài）稱重中，其應用非常有限。
    條形傳感器的使用壽命相對較短，並且受（shòu）公路以及安裝質量影響較大。

    在近幾年中，共聚化合（hé）物式傳感器的開發上取（qǔ）得了許多重大（dà）的（de）成果（guǒ），其性能得到了進一步（bù）的提高，並且（qiě）其開發和研究工作一直在進行。

4、 石（shí）英式壓電（diàn）傳感器：

    石英式（shì）傳感器是（shì）利用石英的壓電效應進（jìn）行測量的。壓力使石英晶體（tǐ）產生變（biàn）化，因而產生和（hé）壓力成對應關係的電勢。

    石英傳感器是一種（zhǒng）新型（xíng）的傳感器，近幾年（nián）由於其性（xìng）能得到較大的提高，目前得到一定的應（yīng）用。石英傳感器也屬於條形傳感器一類，長度有1m和0.75m兩種，寬度為50mm，高度（dù）44mm。和共聚化合物傳感器一樣，石英傳感器也不能一次完（wán）整的測量（liàng）出輪載，而是通過積（jī）分累加進行計算（suàn）的（de），但（dàn）是和共聚化合物傳感器相比較（jiào），石英傳感器的（de）溫漂極小，也沒有“鬼軸”現象，低（dī）速、高速狀（zhuàng）態下（xià）均可進行稱量，同時石英的物理特性（xìng）比較穩定，其靈敏度隨時間變化較小。石英（yīng）傳感器的安（ān）裝也是采取直接埋入路（lù）麵的方式，因而也不可避免的受（shòu）到路麵形變的影響，同時更換時需要路麵施工。

5、電容式傳感器：

    電容式傳感器目前（qián）有兩（liǎng）種形式，一種是條狀傳感器，另一種是電容網式傳感器。其主要原理是利用電容效應，當壓力壓在傳感器上，導（dǎo）致兩個極板間的間（jiān）距減小，其電容值發生變化，通過電路轉換（huàn），進行測量。

    條形電容式傳感器與壓力棒在尺寸和安裝形（xíng）式上是一致的。其基本特性相類似，主要問題是壽命較低。本身精度為±3% RMS。

    電容網式傳感器式一種新型的傳感器，其結構為平板式，目前主要用於便攜式稱重設備。

其它傳感器：

    目前除（chú）了以上幾種主流傳感（gǎn）器外，一些公（gōng）司（sī）還開發一些動態稱重傳感器，主要是采用了應變片技術（shù），目前處於（yú）研發階（jiē）段（duàn），因（yīn）而無法進行進一（yī）步說明。

三、主流傳感器比較

    目（mù）前在全國實（shí）行了計重收費的省份，稱（chēng）重傳感器主要用（yòng）了彎板式和（hé）稱台式2種（zhǒng），其它傳感器用於高速公路計重收（shōu）費方麵很少，下麵從8個方麵對這2種（zhǒng）稱重傳感器進行比較分析。

1、發展曆史

    稱台式傳感器是由傳統的汽車衡發展演變而來，由傳統的地磅稱重逐漸演變為對稱重要求不高，對（duì）設備體積長度要求較高的的場（chǎng）合，改為軸重衡器，即對車輛的（de）每（měi）個軸進行稱（chēng）重，得出數據累加得出整車的重量，是由（yóu）靜態稱重發展為低速動態稱重（chóng）。

    彎板式傳感器是一種應變式傳感器，利用集成在內部的應變片（piàn）網，根（gēn）據稱重板受壓後產生形變的原理（lǐ）進行測（cè）量。開始為汽車超（chāo）載預檢的高速動態稱重設備，後來為適應公路計重收費場合（hé），研發改進（jìn）了計算係統，著重完善低速區間的稱重檢測，是由（yóu）高速動態稱（chēng）重（chóng）向低速動態稱（chēng）重發展而來。

2、安裝方式（shì）

    稱台式傳感器對（duì）路麵的水平度要求高，對路麵破壞大，在路（lù）麵上必須開挖較深的基（jī）坑（深70-80cm）並加固基礎（chǔ），在將框架用混凝土固定在路麵中後，混凝土需（xū）凝固和養生，方可安裝（zhuāng）稱重平台。一套稱重（chóng）係統的施工（gōng）周期需20天左右，對已通車收費的車道影響較大。

    彎板式傳感器可以（yǐ）沿地（dì）麵安（ān）裝，施工周期（qī）短，對路麵破壞小，安裝時不需重做基礎，隻在（zài）路麵切（qiē）割寬60cm、深5-6cm的基坑，用膠將支撐底板和（hé）路麵澆注為一體，12小時後膠即*固化，將彎板安（ān）裝在支撐板上即可，一套（tào）稱重係統安（ān）裝期為5-7天，特別適（shì）合已（yǐ）通（tōng）車收（shōu）費的車道。

3、對排（pái）水的要求

    稱台式傳感器當（dāng）較深的基坑灌（guàn）水時，將影響稱重精度。由於（yú）稱重設備排水管道（dào）出口一般低於收費廣場排水溝底，還需增加排水井和自動潛水泵以（yǐ）保（bǎo）證及時排（pái）水或人（rén）工清除。

    彎板式傳感器由（yóu）於本身有防水設計，加上是淺層安裝，因此對排水要求較低。

4、潮濕及尾氣對設備壽（shòu）命的（de）影響

    稱台式傳感（gǎn）器主要由鋼結構件組成,雖經一定的防腐（fǔ）處理,但仍難完*潮濕以及汽車尾氣等（děng）對設（shè）備的腐蝕。

    彎板式傳感器（qì）由於采用整體式傳感器技術並經硫化橡膠表麵密封和（hé）防腐（fǔ）處理，是目前所（suǒ）有傳感器中*能做到*防腐並能持續浸水300小時仍（réng）正常工作的。

5、使用壽（shòu）命

    彎板式傳感器由於設備本身無運動件，因此在無維修（xiū）的情況下，使用壽命將長達十年以上。

    稱台式傳感（gǎn）器為機械運（yùn）動件，在無維修的情況下，其壓力傳感器一般使（shǐ）用1-2年則必須更換。

6、設備價格

    稱台式傳感器的平均（jun1）價（jià）格較低，在貨（huò）車日流量小的收費站使用時性價比高。

    彎板式（shì）傳感器價格較高。

7、使用性能

    秤台式（shì）傳感器由於采用機械運動結構，抗衝擊能力（lì）差，運行一段時間後會造（zào）成稱台變形。當稱台與稱框存在擦靠現象時，將影響稱重精度。這種影響（xiǎng）主要體現（xiàn）在：對相同質量進行計量時，正反行程的計（jì）量（liàng）值不一致。更重（chóng）要的是，存在擦靠現象會使得（dé）動態修正函數（shù）發（fā）生變化（huà），從而使計重設備的動態計（jì）重（chóng）性能下降,需重新維修和（hé）標定。

    彎板式傳感器由特殊超硬金屬板材做成，無運（yùn）動件，能有效解決車輛通過時剪切力對稱重精度的影響（xiǎng）。能測出完整軸重（chóng）信號，是（shì）一種動態式稱重裝置；稱重測量速度範圍寬，抗衝（chōng）擊能力強，可重複性（xìng）好。

8、運行及維護成本（běn）分析

    秤台式傳感器有運動（dòng）件，則主稱（chēng）台和基礎之間必須留有不能（néng）密封的間（jiān）隙，當車道內的雜物、泥沙、碎石等從間隙中落入基坑（kēng）時，將在（zài）稱台下產生淤泥並影（yǐng）響稱重精度。而將稱台吊起清掃基坑後，須重新由法定機構標（biāo）定秤重精度，秤台式每隔1-2年必須更換傳（chuán）感器，每年維護成本（běn）高。

彎板式傳感器采用免（miǎn）維護結構，日（rì）常運行無需（xū）清理和保養；當路麵需要維修時，可（kě）方（fāng）便的將稱重（chóng）傳感器拆掉，再重新安（ān）裝標（biāo）定, 每年維護成（chéng）本（běn）低。

四、結束語

    稱重係統的總體精度是要靠各個組成部分（包括（kuò）各種軟硬件）的分精度來保證的，稱重傳感器隻是其中（zhōng）的關（guān）鍵設備，對整個係統的稱重精（jīng）度有直接影響，在實際選型時，還應綜合考慮成本、貨車日流（liú）量、路麵平整（zhěng）度、氣侯條件等因素，以期選到符合工程實際需（xū）求的實（shí）用可靠的產品。