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非现场超限执法系统
更新时间:2020-07-21 09:53:23 字号:T|T
一、 概述:近年来,车辆超载超限运输已成为非常普遍的问题,超限运输使公路和桥梁过早出现病害,使用寿命成指数级缩短;同时,超限超载还会改变车辆的设计参数和性能,给交通安全带来极大的威胁,也降低了公路的使用效率,扰乱了运输市场的正常秩序;由于超限车辆燃油系统负荷过大,排放严重超标,对环境造成严重污染。
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一、 概述
 
近年来,车辆超载超限运输已成为非常普遍的问题,超限运输使公路和桥梁过早出现病害,使用寿命成指数级缩短;同时,超限超载还会改变车辆的设计参数和性能,给交通安全带来极大的威胁,也降低了公路的使用效率,扰乱了运输市场的正常秩序;由于超限车辆燃油系统负荷过大,排放严重超标,对环境造成严重污染。
 
二、 设计依据
 
《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》 GB 1589-2016  
《交通运输部 工业和信息化部 公安部 工商总局 质检总局关于进一步做好货车非法改装和超限超载治理工作的意见》(交公路发〔2016〕124号)
《中华人民共和国公路法》(1999年10月31日 中华人民共和国主席令第25号)
《中华人民共和国道路交通安全法》(中华人民共和国主席令第八号)
《超限运输车辆行驶公路管理规定》2000年交通部2号令
《关于在全国开展车辆超限超载治理工作的实施方案》(交公路发[2004]219号)
《关于进一步加强车辆超限超载治理工作的通知》(交公路发[2004]455号)
《关于加强车辆超限超载治理工作的通知》(国办发[2005]30号)
《2005年全国治超工作要点》(交公路发[2005]89号)
《道路货运汽车及汽车列车推荐车型表》(交公路发[2005]170号)
《关于加强治超站点管理规范治超执法行为的通知》(交公路发[2005]351号)
 
《关于印发2006年全国治超工作要点的通知》(交公路发 [2006]76号)
 
三、  设计目标
 
1. 建设不停车超限超载检测系统,采集货车的重量、长度、宽度、高度等数据,检测出超限货车,能够即时在现场大屏幕显示,提示司机向指定车道移动接受查扣;
 
2. 设置现场执法岗亭和执法人员,并配备便携式设备,能够即时接收超限报警信息,对现场超限车辆进行查扣,并押送附近卸货场;
 
3. 检测点附近设置有卸货场(红绿灯300米处),卸货场配置相关的监控和执法设备,对车辆和司机进行执法处理;
 
4. 交通执法局设置监控中心,配置服务器、操作席位等设设施,对整个系统进行监控和管理;
 
5. 建立跨部门数据对接模式,将超限违法信息和不按道行驶执违法信息,转发给交警等相关部门。
 
四、   非现场执法系统方案设计
 
4.1需求分析
XX公路是xx县的重要货运交通要道,路面位双向6车道,为打击超限超载违法行为,计划在进城方面的3车道安装石英式路面不停车检测系统。
 
4.2 系统技术参数
Ø 检测正常行驶(速度:0.5~100km/h)车辆的车重、长宽高、车速,对车辆进行自动分离;
 
Ø 形成完整的车辆称重信息,包括车辆通过时间,整车重、车长、车高、车宽、车速、车辆超限标志等;
 
Ø 按照超限车辆判别标准的要求设置超限重量和尺寸限值,还可以方便的进行调整,自动判别车辆是否超限;
 
Ø 电子标签车辆识别(RFID),端口预留;
 
Ø 车辆尺寸超限判别(长度、高度、宽度超限);
 
Ø 能自动存储和传输过往车辆的图像和数据,并由LED可变情报板及交通引导标志自动指示车辆驶往检测站内低速高精度动静态称重子系统进行精(复)检;
 
Ø 能通过数据通讯传输系统将可疑超限车辆信息传输至计算机管理子系统,此通讯传输系统可满足以下功能:
 
向计算机管理子系统准确传输各种完整的车辆数据;
 
能接收管理计算机发出的基本指令数据并完成相应的动作,如开启或关闭称重系统;
 
称重系统具备自动缓存功能,在向计算机管理子系统发送数据失败时,自动存入缓存消息队列并尝试重发,在此次数据未正常送达前不会被下一条数据冲掉,从而保证称重数据的完整性。
 
主要技术指标
 
------速度范围:0.5~200km\h;
 
------载荷能力(单轴):70T;
 
------载荷(单轴):150%;
 
------速度误差:±2%(km\h以上);
 
------车型误差:小于5%(按交通部交通调查工作要求的车型标准);
 
------总重误差:≤±5%(95%置信度范围内);
 
------使用寿命:大于4亿轴次
 
------MTBF≥10000h(平均无故障周期);
 
------环境温度:-45~+80℃;
 
------相对湿度:<98%RH(无结露);
 
------传感器能经得起公路上长期的经常性的振动;
 
------出现跨道行使车辆时,能正确检测每轴轴重;
 
4.3 非现场超限执法系统组成
非现场执法系统,由高速动态称重、长宽高测量、站级继承管理、车牌识别、视频监控、信息发布、通讯系统、供电系统八个子系统组成。
 
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4.3.1 动态称重子系统
高速动态称重子系统为全自动不停车称重检测系统,在不影响正常交通的情况下获取高速行驶中车辆的载荷信息,并根据设定的限值,将超限超载车辆遴选出来。该系统位于交通主线,车辆行驶状态复杂,需能对各种跨线、压线等复杂情况进行有效的监测和控制。
 
动态称重子系统由:称重传感器、数据采集器、线圈、车检器、称重控制器组成。
 
石英压电称重传感器具有高速动态称重精度高、不受温度变化影响、使用寿命长等优点。本方案采用石英压电称重传感器,嵌入式安装在路面,对过往的车辆进行不停车动态称重。
 
数据采集器,采集石英传感器信号,对石英电荷信号进行转换、放大、调理,数据通过网口或串口输出到称重控制器。
 
线圈嵌入式安装在路面,利用磁感应原理对通过车辆进行检测,线圈信息接入车检器,车检器对信号放大处理后,能够对车辆进行分离、车速检测、车流量检测;
 
称重控制器,接收数据采集器和车检器信号,采用特定的算法,计算车辆的轴载荷和整车重量,重量数据通过网口上传到上位机。
 
4.3.2 长宽高子系统
长宽高测量系统,主要在不影响正常交通的情况下获取高速行驶中车辆厂宽高信息,并根据设定的限值,将长宽高超限的车辆遴选出来。
 
长宽高测量子系统,采用激光非接触式测量技术,利用龙门架架空安装在车道上方,对车道过往车辆进行长宽高测量,测量过程无需停车,自动识别车辆,自动计算长宽高数据。
 
长宽高控制系统由宽高仪(传感器)、长宽高控制器组成。
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4.3.3 车牌识别及抓拍子系统
车牌识别是遴选车辆和执法取证的关键功能之一,采用车牌一体机对过往货车进行抓拍和动态车牌识别。为了检测系统证据的完整性,分别设置车头、车尾、车身三个不同角度的抓拍摄像机。
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车牌识别及车头抓拍
 
车头方向安装一台高清车牌一体机,对车头进行抓拍、并实时识别车牌号码,车号和车头照片自动上传到工控机;
 
车尾抓拍
 
车尾方向安装一台高清车牌一体机,对车尾进行抓拍,车尾照片自动上传到工控机;
 
车身抓拍
 
车辆行进侧面方向安装一台高清车牌一体机,对货车的侧面进行抓拍,车身照片自动上传到工控机。
 
抓拍配套设备
 
为了保证全天候的抓拍照片效果,每个车道安装一个频闪补光灯和爆闪灯,确保白天和晚上抓拍图片的效果一致性。
 
4.3.4 站级集成管理子系统
站级集成子系统,是现场检测设备的集成中枢,由现场工控机和站级治超软件组成。
 
(1)现场管理工控机:
 
现场控制主机,是不停车治超系统现场控制中枢,安装在现场控制柜中,管理称重控制器、轮廓测量仪、车牌识别单元、led可变情报板,并将不同设备的检测信息进行匹对加工,形成一条完成的超限超载检测信息,发布到LED可变情报板,并上传到超限管理平台。
 
公路现场环境比较恶劣,要求现场管理工控机的可靠性稳定性非常高,工作温度范围要达到-30度~+80下能稳定工作;另外为防止防止机器死机而导致整个系统瘫痪,须内置硬件看门狗功能。
 
(2)站级非现场治超软件:
 
站级软件主要功能:
 
管理各子系统设备:管理现场称重、轮廓测量、车牌识别、信息发布各子系统设备;
 
接收各子系统的检测信息:接收子系统(现场称重、轮廓测量、车牌识别)输出的检测信息;同步匹对整合各中检测信息; 将不同设备的检测信息进行同步匹配加工,形成一条完整的超限超载检测信息:车号、车型、车辆照片、车道号、行驶方向、车速、总重、车长、车宽、车高;筛选并发布超限超载违法车辆;自动筛选出超限超载或交通违法车辆,并发布到现场LED可变情报板;上传数据到管理平台;所有的检测信息自动上传到超限管理平台。
 
4.3.5 视频监控子系统
 
视频监控系统是非现场执法系统的证据补充,采用一个固定摄像机和球型旋转摄像机对路面进行全天候监控,并设置一台NVR进行视频录像。
 
4.3.6 信息发布子系统
 
可变情报板用于不停车预检系统,主要用于诱导、超限超载车辆信息公告的发布。
 
在距不停车预检称重传感器200米处设置“F架“可变信息情报板,当车辆通过高速称重系统超载时,安装在路侧的LED可变情报板显示“车牌号涉嫌超限行驶”字样,对涉嫌超限的货车司机进行现场警告显示。
 
系统组成
 
可变情报板由显示屏、控制器及其内置控制软件、机箱、F型架、框架、电器保护和防雷装置、基础、安装连接件、可变情报板安装所需的电力电缆及信号
 
电缆工程(包括电缆及电缆从路边手孔到设备的敷设与连接)等组成。其供电由路边配电箱提供。可变情报板由设置在F型架上控制箱内的微处理器操作,微处理器的串口与控制箱内的光端机相连,通过光端机和治超站机房内的高速动态称重管理计算机相连,从而接受计算机的监控,执行该计算机指令,并反馈设备自身运行状态、各种故障信息及通信连接故障等。
 
信息发布系统主要设备采用单色或红色双基色LED显示屏,显示尺寸:3.2米(宽)*1.6(高),控制卡内置国标一、二级字库中的所有汉字、GB2312指定的全部汉字和数字字符及简单图形。可以满足图文信息显示的要求。可显示超限车辆信息、限速标志,发布道路路况、***新通知等信息。
 
LED显示屏机箱使用铝合金材质内部钢带加强,超薄箱体、外形美观、结实耐用,双夹层门,防护等级达IP65。
 
显示屏采用F杆在路侧安装,安装方便,不影响路面交通。
 
 
4.4系统布局图
4.4.1 总体布局
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4.4.2 石英称重传感器和线圈布局
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4.4.3 车牌一体机和抓拍摄像机布局
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4.4.4 长宽高测量布局
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五、主要设备技术参数说明

5.1 石英称重传感器

压电石英动态称重传感器是以压电石英晶体作为测量敏感元件,并采用条状动态称重传感器,它由压电石英晶体片、电极板和特制的梁式承载器组合而成,分为1米、1.5米、1.75米、2米等多种尺寸规格以适应于不同宽度的车道,可组合成多种尺寸的道路交通传感器,能适应中国路面的动态称重需求。

 

传感器

横截面尺寸

58×56mm2

输出温度影响

<0.04%FS/℃

长度规格

1米、1.5米、1.75米、2米

工作温度

-45~80℃

量程(轮重)(200×328)mm2

50N~150KN

承 载 面

承载面可研磨

过载能力

150%FS

非线性精度

≤±2%FS

载荷灵敏度

~1.8±10% pC/N

一 致 性

≤±5%FS

适应车速

(0-200)km/h

重 复 性

≤±2%FS

输出阻抗

>1010 Ω

防护等级

IP68

 

 

5.2 数据采集器

针对石英动态称重传感器而设计的高性能单车道数据采集处理器。它集成了电荷信号放大器、数据调理电路、带通滤波、车道数据采集、输入输出联动控制功能和轮重计算功能,具有集成度高,抗干扰能力强、工作温度范围宽、运行稳定可靠等特点,坚固耐用,多个处理器可堆叠使用,方便系统扩展,适合动态称重项目或交通信息调查项目集成;

32位高速ARM处理器,具有更强大的实时处理能力;

    1M 信号采样率,保证信号的真实性:

 

通道数

8路,可接入8个传感器

滤波

集成带通及带阻滤波,滤波系数可调

放大倍数

可调

带宽

可调

通讯接口

1个RS232;

1个100M 网口(RJ45)

处理器

32位ARM处理

采样速度

1MHZ

NPN输入

2组

开关量输入

2组

光电隔离输出

4组

工作温度

-30℃~80℃

工作电源

多组隔离电源

 

 

5.3 称重控制器

称重控制仪表采用低功耗ARM嵌入式架构,能够采集6个车道处理数据、车牌摄像机数据,经过运算处理成一个完整的车辆信息、称重信息和车号,包括:轴数、轴距、轴重、总重、车速、车牌照片、车牌号码等。该称重控制器具有自诊断功能,发生故障时能够通过信息接口向外部发出故障信息;具备断网数据缓存功能;当网络发送数据失败时,自动重发数据,保持数据的完整性; 

 

支持车道数

双向6车道

温度工作环境

-45~80℃

过载能力

150%F.S

相对湿度工作环境

≤95%R.H

动态检测速度范围

5~200km/h

MTBF工作环境

≥30000h

动态称重准确度等级

5级

工作电源

12VDC500mA

车辆分离检测准确度

≥99%

速度检测准确度等级

5级

车辆轴数检测准确度

≥99%

轴距检测准确度等级

5级

 

5.4 嵌入式工控机

现场控制主机,是为超限检测系统专门研发的一款工业级现场控制器,具有嵌入式、低功耗、能够适应高温等恶劣能力强等诸多优点:

特色功能:

低功耗工业级主控制板

嵌入式操作系统

6个RS232数据接口

大容量工业级固态电子盘

可外挂大容量存储硬盘

内置看门狗,无人值守

自动上传心跳数据

 

5.5 站级科技治超集成软件

   管理各子系统设备

   管理多个车道的称重、轮廓测量、车牌识别、信息发布各子系统设备;

   接收各子系统的检测信息

   接受子系统(现场称重、轮廓测量、车牌识别)输出的检测信息;

   同步匹对整合各中检测信息

   将不同设备的检测信息进行同步匹配加工,形成一条完整的超限超载检测信息:车号、车型、车辆照片、车道号、行驶方向、车速、总重、车长、车宽、车高;

   筛选并发布超限超载违法车辆

   自动筛选出超限超载或交通违法车辆,并发布到现场LED可变情报板;

   上传数据到管理平台

   所有的检测信息自动上传到超限管理平台。

5.6 长宽高测量

5.6.1宽高传感器

 

主要性能

反射比为 10% 时

18 m

反射比为 90% 时

50 m

雾校正

响应时间

≥ 20 ms

可识别的物体形状

任何形状

接  口

Ethernet

TCP/IP

数据传输率

10/100 Mbit/s

数据传输率

9.6 kBaud ... 115.2 kBaud

机械/电子参数

供电电压

10.8 V DC ... 30 V DC

功耗

Typ. 8 W, 加热时 35 W

外壳防护等级

IP67 (EN 60529,第 14.2.7 节)

防护等级

III (EN 50178 (1997,10))

重量

1.1 kg

尺寸(长 x 宽 x 高)

105 mm x 102 mm x 162 mm

环境参数

物体反射率

2 % ... > 1,000 % (反色器)

电磁兼容性(EMC)

EN 61000-6-2:2005 / EN 61000-6-4 (2007-01)

抗振动

EN 60068-2-6 (1995-04)

抗冲击能力

EN 60068-2-27 (1993-03)

工作环境温度

–30 °C ... +50 °C

储存温度范围

–30 °C ... +70 °C

抗环境光能力

40,000 lx


5.6.2 双车道宽高分析控制器
 
主要功能
 
双车道:可同时对测量2个车道车辆宽度和高度
 
全自动操作:自动判断车辆进入和离开
 
自动计算车辆的高度和宽度
 
CPU
 
ARM  A8
 
内存
 
256MB Flash ROM / 512MB SDRAM
 
外存
 
SD 卡槽
 
电源
 
DC12V 500mA
 
通讯接口
 
4*RS232:2400/4800/9600/115200
 
网络接口
 
LAN: 100M
 
输入
 
8个开关量输入
 
输出
 
2个开关量输出(常开继电器触点)
 
工作温度
 
-20℃~60℃
 
存储温度
 
-30℃~80℃
 
湿度
 
非结露5%-95% (无结露)
 
5.6.3车长分析控制器
 
主要功能
 
单车道车长检测
 
全自动操作:自动判断车辆进入和离开
 
自动计算车辆的长度
 
CPU
 
ARM  A8
 
内存
 
256MB Flash ROM / 512MB SDRAM
 
外存
 
SD 卡槽
 
电源
 
DC12V 500mA
 
通讯接口
 
4*RS232:2400/4800/9600/115200
 
网络接口
 
LAN: 100M
 
输入
 
8个开关量输入
 
输出
 
2个开关量输出(常开继电器触点)
 
工作温度
 
-20℃~60℃
 
存储温度
 
-30℃~80℃
 
湿度
 
非结露5%-95% (无结露)
5.7 车牌识别、车头、车尾、车身抓拍机
 
包含高清一体化嵌入式摄像机、高清镜头、室外防护罩、网络信号防雷器、电源模块等。
 
传感器:彩色GS CMOS≥1/1.8"”英寸,分辨率2048*1600;
 
照度:彩色:≤0.0008lx,黑白:≤0.0001lx。
 
支持自动识别P-IRIS和DC-IRIS自动光圈镜头,根据监控画面的亮度变化自动调节镜头光圈大小。
 
支持SSD存储器,容量支持512G以上支持多种类型图片上传,图片种类有全景图、合成图、车牌小图、特写图、人脸图和二值化图等。
 
支持13种车身颜色识别,包括:紫、棕、青、金、橙、黑、白、灰、红、绿、蓝、黄、粉,白天准确率99%,晚上准确率95%;(以机构出具的检测报告复印件为准,原件备查)。
 
支持250种车标识别,白天准确率≥99%,夜间准确率≥99%。
 
支持用户管理功能、支持日志查询功能、支持时间设定功能、支持回复默认功能、支持远程重启功能、支持自动维护重启功能。
 
当网络断开时,可将抓拍到的图片和录像文件存储于相机内置SD/TF卡内和USB外接存储中,当网络恢复时,可继续上传抓拍的图片到客户端,并支持图片检索,自动覆盖,自动上传功能。存储卡可支持128G。
 
支持违章图片合成功能,图片合成可以配置多种合成方式。
 
支持对车牌宽度范围从80X25到1200X380像素设置选项、水平倾斜一定角度的车牌进行识别。
 
内置陀螺仪,可实现姿态异常检测,并报警输出。
 
支持视频、线圈(外接)、雷达(外接)、激光(外接)、微波(外接)、红外对射(外接)、地磁(外接)、RFID(外接)等车辆检测设置选项。
 
车辆检测器故障,自动上报故障信息。
 
护照玻璃透光率≥98.5%。
 
支持车辆捕获功能白天准确率≥99.9%,晚上捕获率≥99.9%,支持车牌识别功能白天准确率≥99.9%,晚上准确率≥99.9%。
 
 支持内置LED补光灯,并可通过相机进行控制开启、关闭。
 
内置偏振镜切换功能,ICR具备自动、定时、偏振镜、普通模式的设置选项。
 
设备在网络升级过程中,网络异常导致失败时,重启设备仍可运行升级前版本。
 
需通过身份认证后才能访问选定的网络摄像机。
 
支持红色信号灯昼夜色彩校正功能,可对设定区域内的红色信号灯进行显示色彩校正。
 
支持对接入的车辆检测设备进行故障检测,并可显示该设备的故障信息,故障检测延迟<45秒。
 
支持对路口右转行驶车辆不礼让行人行为进行