弯板式公路车辆动态称重系统深圳市科尔达电气设备.docx

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弯板式公路车辆动态称重系统深圳市科尔达电气设备

弯板式公路车辆动态称重系统

1. 概述

深圳市科尔达电气设备有限公司将具有国际先进水平的动态称重技术成功地应用于汽车及其轴载质量的检测，开发了公路车辆动态称重系统，经广东省计量科学技术研究院检测，达到JJG907-2006《动态公路车辆自动衡器检定规程》的要求，于2007年取得生产许可证。

产品经过长期运行和持续改进已日趋成熟，系统运行稳定、称量准确，同时，我公司根据当地的地理气候条件及各收费站的具体环境和使用特点，为业主提出了有针对性的计重收费系统施工组织方案，并提供满足要求的计重收费设备以及优质的工程和服务。

本系统具有轮轴类型判别，自动轴载称重、自动计算功能，超限报警，向收费计算机传输称重数据，并具有数据自动缓存功能，无需人为干预。

系统能最大限度地排除非规范行驶对称重准确度的干扰，在收费站车辆频繁启停情况下保证正常运行。

2. 设计依据

      JJG907-2006《动态公路车辆自动衡器检定规程》；

      Q/SKED007-2006《动态汽车衡》；

      ISO9000体系文件《计重收费系统设备安装调试规程》。

      JTGF80/2-2004《公路工程质量检验评定标准》；

      中华人民共和国国家标准《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》；

      工程实施过程中相关的国家及行业相关标准；

3. 系统组成

本系统采用我公司定型产品弯板式动态称重系统，如图1所示，由弯板称重传感器、轮轴判别器、红外线车辆分离器、线圈检测器、数据采集处理器等五部分组成，是独立于车道收费系统之外的机电系统。

1、             动态轴重秤

本系统采用弯板称重传感器，是一种动、静态汽车衡器,主要完成对车辆的各轴或轴组进行称重计量,确定车辆总重量，并完成速度检测等工作；

2、             轮胎识别器

轮轴判别器主要用来检测通过车辆每轴的轮胎数,由一组压力传感器来检测单边的轮胎个数,当车辆轮胎压过时,将压力信号转换为轮胎数量信号。

3、             车辆分离器

通过红外光的同步扫描来提供车辆的开始和结束信号,保证称重数据和车辆之间的对应关系。

4、             线圈检测器

地感线圈用于辅助红外线车辆分离器进行车辆分离，并配合弯板称重传感器进行车辆速度检测；

5、             数据采集处理器

集中处理各种传感器信号、处理数据，把相关数据通过通讯方式送给收费车道收费计算机。

4. 设备布置

      弯板式计重收费系统设备采用前置式布置，布置在收费亭前端，按照及收费亭的距离由远及近依次布置检测线圈、红外线车辆分离器、弯板称重传感器、轮胎识别器，数据采集处理器。

      计重收费系统采用红外线车辆分离器，配置线圈检测器作为红外线车辆分离器的辅助手段，当红外线车辆分离器发生故障时，可由线圈检测器进行车辆的分离工作。

      弯板称重传感器设置采取前后错位的安装方式，可增加有效称重检测时间，同时可有效防止跳秤等违规行为，弯板称重传感器距离收费亭中心约为22m；

      数据采集处理器布置在收费岛前部，距弯板称重传感器约3米的收费岛上，机箱防护等级达IP65，能满足数据采集处理器的防护要求，保证数据采集处理器的正常使用；

      收费车道应硬渠化处理，安全岛前端距离收费亭中心一般应大于25m；

5. 工作原理和流程

5.1       工作原理

如图3所示，出口车道计重系统相对独立，轮轴判别器、红外线车辆分离器、弯板称重传感器及线圈检测器的数据均上传数据采集处理器，数据采集处理器通过串行通信接口和车道收费计算机连接，把经过处理后得到的计重信息（包括轴重、轴型、总重等）上传车道收费计算机。

5.2       工作流程

      计重收费系统进入工作状态，布置有弯板称重传感器的车道处于上班状态；

      载货车辆保持安全间距依次驶入检测车道，车辆遮挡红外线车辆分离器，称重检测开始；

      车辆轮轴依次通过弯板称重传感器、轮轴判别器和线圈车辆检测器；

      弯板称重传感器检测车辆轴重，轮轴判别器识别车辆轮轴类型，红外线车辆分离器检测车辆通过状态；

      当车辆完全通过后，红外线车辆分离器检测到一个车辆结束信号；

      线圈检测器检测到同一个车辆的另一结束信号；

      称重数据采集处理器采集来自弯板称重传感器的车辆称重信号、轮轴判别器的轮轴信号及来自车辆分离器的状态信号，形成一辆完整车辆信息，并通过数据接口将整车称重信息传输到车道收费计算机。

6. 系统主要功能

      可以在静态或动态情况下，有效检测车辆轴载荷、总载荷，自动判别是否超限，动态计重和静态计重可自动转换；当车辆有排队进入收费车道以及车轮停在弯板称重传感器上的情况，计重设备也能进行正常称量；

      自动识别车辆轴类型，即单轴（单、双轮胎）、双联或三联（单、双轮胎），误判率小于1‰。

      兼容原有的按车型收费的模式，能够在按车型收费和计重收费之间无缝切换或并行组合工作。

      采用高性能嵌入式单片机系统，无磁盘操作系统，在自检异常、通讯失败或者程序迷走时，处理计算机能够自动复位，复位时间小于5s；

      具有调试、检测用数字仪表显示面板，可以显示各轴轴型、轴重、车辆总重和车速；

      具有进入校准状态的开关。

在校准状态下，通过调试键盘可以很方便的对计重设备进行校准；

      计重系统中所有活动金属部件均进行防锈处理，能防尘、防腐蚀，梅雨季节，微生物和菌类不会对设备造成损坏；

      能检测车辆通过称重检测区时的速度，并能检测车辆前进/后退的状态；

      能对车辆进行自动分离，准确地实现拖挂车等特殊车辆的分离，保证计重检测数据及车辆的一一对应关系；

      能对各种有意或无意的不规则行驶状态如S行驶、倒车、侧边行驶、加减速、振动等进行正确计重。

      能形成完整的车辆计重信息，包括轴重、联轴重量、总重、轴型、联轴信息等信息，记录车辆通过时间；

      能通过标准开放的数据接口安全可靠的将计重信息传输给车道收费计算机，具备数据缓存功能，保证计重数据及车辆一一对应，保证了上传数据不丢失、不误发；

      计重设备具有开机自检、空闲时定时自检、零点校正和自动温度补偿能力，确保了整套系统全天候连续工作。

      当传感器等部件发生故障时，系统主动提示故障信息，提醒用户及时处理，并能将故障及自检信息发送给车道收费计算机；

      超限报警及提示，当检测车辆通过收费车道时，一旦发现有轴载或整车超载，则系统使相应的报警灯闪亮。

      适应室外全天候工作，适应风、雨、雪、雾、飞鸟、沙尘、冷、热、干、潮、电磁干扰、雷等各种恶劣环境，施工及日常维护简单方便，具备故障应急处理措施；

      我公司可派技术人员到收费软件开发地配合软件开发，以及到现场配合收费软件调试，及收费软件开发商共同解决各类问题；

      我公司可供模拟计重软件，用于收费软件开发和测试。

该模拟设备能够方便地模拟各种情况，向车道收费软件提供各种返回值。

7. 主要技术指标

      静态计重精度：

OIMLIII级；

      动态称重精度：

5级（JJG907－2006《动态汽车衡》，车速0～30km/h匀速）

      单轴额定量程：

30t；

      最大过载能力：

 150%（FS）；

      最小检测轴重：

 200kg；

      最大轴数不限；

      分度值d:

 20Kg（可以设置为10Kg）；

      允许车速范围：

0～30km/h ，允许轮轴停在弯板称重传感器上；

      速度测量精度：

±3Km/h（车速在1～40Km/h且没有明显加减、速时）

      轴间距测量精度：

±150mm（没有明显加减、速）

      控制设备防护等级：

IP65；

      称重传感器防护等级：

IP68；

      工作温度：

-40～80℃；

      相对湿度：

0～95%Rh；

      使用寿命：

12年以上；

      平均无故障工作时间（MTBF）》20000h；

      适合路面横纵坡度：

≤2%；

      标定周期不小于12个月，标定方法简单；

8. 主要设备简介

8.1       弯板称重传感器

弯板式动态称重系统（动态汽车衡）是我公司自主开发的定型产品。

该系统用于静态/动态低速检测车辆轴载和车辆总重的称重，可高精度、可靠的获得车辆总重量及轴载等数据。

      采用军工技术的表面防腐处理，满足弯板称重传感器在腐蚀的环境下长期稳定运行的需求；

      采用多重密封工艺结构，传感器自身结构由里至外分层防护，能适应路面上雨水侵蚀、潮湿霉变等恶劣环境；

      采用单板式整体设计，剪切梁式力分流结构，相比弯曲梁结构可以不受侧向冲击影响、稳定性好，从而达到更长的使用寿命；

      弯板称重传感器的弹性体即为秤体，二者合而为一，为整体板式结构，故能适应坡度较大的安装环境，不影响车辆的称重准确性；

      弯板称重传感器表面采用专业的电镀锌合金处理，能有效能防尘、防腐蚀，梅雨季节，微生物和菌类也不会对设备造成损坏；

      弯板称重传感器能进行静态下的标定，保证重量的可追溯性以达到需要的计量性能；

      弯板称重传感器设计框架，可更换性强，方便维护，且不破坏路面；

      为了不会破坏车道内路面结构，安装弯板称重传感器时，开挖路面的深度≤70mm；

      弯板规格尺寸：

 1550X490    1750X490   2000X800   2250X800，具体视车道宽度，选用不同规格的弯板；

      静态计重精度：

OIMLIIII级；

      车辆在0~20km/h匀速行驶时，动态称量准确度满足《动态汽车衡》（JJG907－2006）中的5级准确度等级；

      计重的有效车速范围为0～20km/h，允许轮轴停在弯板称重传感器上；

      单轴额定载荷：

30t；

      最大过载能力：

150%FS；

      允许车辆通过速度范围：

0～120km/h；

      轴间距检测精度（没有明显减速的前提下）：

±150mm；

      正常工作时的适应工作环境：

    温度范围：

-40℃～+80℃；

    相对湿度范围：

0～95%；

      防护等级达：

IP68；具有防腐功能；

      MTBF（平均故障间隔时间）≥20000h；

      精度稳定性：

标定周期≥1年，具有良好的稳定性；

      具有自诊断功能，发生故障时能够通过信息接口向外发出故障信息，在自检异常、通讯失败或者程序迷走时，内置的数据采集处理器能够自动复位（有看门狗电路设计），复位时间小于5秒。

8.2       红外线车辆分离器

红外线车辆分离器能对车辆进行可靠的分离，消除跟车现象，保证称重检测数据及车辆的一一对应。

设备构成：

红外线光幕（发射器、接收器、控制器）、光幕护罩、加热防护罩及接插件电缆等。

设备特点：

设备速度快、测量精度高、抗干扰能力强、很强的穿透力，不怕强光、大雨、大雾的干扰，光幕采用独特的光同步技术，简化了线缆的连接，可靠性更高。

光幕护罩的特点：

不锈钢材料，防护等级IP65，外壳玻璃采用电加热方式除霜，可以适应不同环境需求。

外壳设计为开门式，便于清洁。

        在天气晴好时，分离判断正确率：

≥99.9%；

        在雨雾天气时，分离判断正确率：

≥99%；

        最小检测物尺寸：

30mm；

        两车间的最小分车距离：

100mm；

        工作环境：

    温度：

－40℃～70℃

    相对湿度：

0～95%；

        防护等级：

 IP65 防雷接地电阻：

≤4Ω；

        MTBF（平均无故障时间）≥20000h；

        具有电加热玻璃和温控装置，可自动清除表面的凝露、结霜或雾气。

8.3       轮轴判别器

通过被触发传感器的数量来检测轮胎总宽度，再根据轮胎总宽度判断单双胎。

      对总重5t以上的车辆判断准确度达到99%以上；

      当轮轴判别器发生故障时，可以通过硬件和软件（收费界面上）显示出明确的故障信息；

      信号类型：

金属压力传感器；

      传感器数量：

超宽车道16个、普通车道12个；

      本地数字化，数字量传输，抗干扰能力强；

      疲劳寿命长，高强度耐磨性能好，不易损坏，故障率低；

      工作环境：

    温度：

-40℃～+80℃；

    相对湿度：

0～98%；

      防护等级：

IP68。

8.4       线圈检测器

对车辆进行分离和辅助收尾，在红外线车辆分离器发生故障时，自动切换为使用线圈，同时可以测量车辆速度；

      线圈检测器频率在50～200KHz的范围内设定，且灵敏度可调；

      收尾线圈在车距不少于2m时，判断精度≥99%；

      尺寸：

1m×2m；适用于普通车道和超宽车道；

      电感量范围：

70～1000mH；

      频率范围:

50～200KHz；

      速度检测范围：

1～200km/h；

      电缆长度:

 50m（可扩展到150m）；

      导线规格：

1.5mm2铜质导线；

      当线圈发生故障时，可以通过硬件和软件发出故障消息；

      工作环境：

温度：

-40℃～+80℃

相对湿度：

0～98%。

8.5       数据采集处理器

数据采集处理器是整个系统的控制部分，负责处理称重传感器、车辆分离器等设备上传的信息，经专门的程序分析和处理计算出其轴重、轴组重和速度，并依次累加出车辆总重。

同时根据收费计算机的要求传送车辆载荷信息，并控制相应的报警装置报警。

      数据采集处理器采用总线结构设计，含有AC/DC电源转换板、CPU处理板、DIP线圈处理扳、计重板处理板、I/O接口板。

所有外部I/O口及通讯接口均采用光电隔离处理，安装符合规范的防浪涌、防雷电装置；

      控制柜箱体采用不锈钢材质（厚度1.5mm），双层机箱防护，防护等级达IP65。

门锁采用防盗锁，门缝采取包边防护；整个设备具有防雨能力，外壳表面经防锈处理，保证不锈蚀、不龟裂、不脱落；

      数据采集处理器安装在收费岛上收费岛前部，采用基础固定安装方式。

弯板称重传感器、轮轴判别器、红外线车辆分离器、线圈检测器等外场设备的数据均传至数据采集处理器，经处理后通过RS232接口上传至车道收费计算机。

通过RS232接口及软件可对数据采集处理器进行控制，并能够根据接口定义传输数据及控制命令；

      数据采集处理器能接收车道收费计算机发出的基本指令数据并完成相应的动作，如开启或关闭计重系统；

      数据采集处理器具有自动缓存功能，在向收费车道收费计算机发送的同时，自动存入缓存消息队列，在此条称重数据未正确得到车道收费计算机接收正确回复的情况下，尝试自动重新发送，从而保证计重数据的完整性；

      存放校正参数的可擦写只读存储器具有可加铅封的锁定装置，一旦锁定后即不可再行改写，且不影响设备使用。

不破坏封印就无法解除可擦写只读存储器的锁定状态。

      计重系统具有调试、检测用本地显示液晶面板，可以显示计重信息，调试信息，故障部位信息等；

      电源供电：

 220VAC；

      防护等级：

IP65；

      MTBF≥20000h。

      工作环境：

温度：

-40℃～+80℃

相对湿度：

0～98%；

9. 系统特点

由于当地气候特点，各种环境因素对计重收费设备的安装、运行、维护存在不同程度的影响，设备具有应对各种环境因素对计重收费系统影响的特点。

能保证设备在现场条件和环境下，全天侯不间断正常运行。

9.1            弯板防腐防水措施

      采用军工技术的表面防腐处理

弯板称重传感器表面电镀锌合金，在腐蚀性的环境下，能有效对弯板称重传感器进行保护，同时弯板称重传感器表面通过特殊的工艺处理，使弯板称重传感器表面具有极强的附着力，电镀锌合金能牢固地附着在弯板称重传感器表面，且有较厚的锌合金层，具有很强的耐磨性能，完全能满足弯板称重传感器在腐蚀的环境下长期稳定运行的需求。

      采用精湛的防水密封工艺

采用多重密封工艺结构，传感器自身结构由里至外分层防护。

应变单元采用流动性较好的流体胶密封，输出线路采用不膨胀、不收缩固化硅胶，而出线端子及外防护则采用压条密封，每层密封“各司其职”，防护等级达IP68，能适应路面上雨水浸蚀、潮湿霉变等恶劣环境。

9.2            路面坡度处理

计重设备能够保证在现场路面在一定坡度的情况下安装后，其精度和稳定性不受影响。

      硬件方面

弯板称重传感器为整体结构，安装时及路面形成同一整体，实际施工时，我们结合每个站的实际横（纵）坡度，进行施工设计，既保证传感器安装可靠，又不影响传感器对称重信息的采集，减小称量的误差和提高称量的稳定性；

      软件方面

我公司设备软件具有特殊的坡度修补功能，在设备安装完后坡度修补可以根据现场的具体坡度值进行坡度修补，减小称量误差，使之能达到用户的要求；

9.3            超宽车道设计

为满足现场超宽车道的使用要求（路面宽度一般大于4.0m，甚至更宽），采用了针对性的设计，实现满车道覆盖，提高称重检测精度，具体介绍如下：

      针对性选用H15C-225规格弯板传感器，每车道布置2块，尺寸可达4.5m，完全满足满车道覆盖的要求；

      H15C-225型弯板传感器，传感器整体均为称重区域，在车道内可实现无缝连接，从而实现检测无盲区，解决了传统的框架设计带来的检测盲区，保证了称量精度。

      H15C-225型弯板传感器有效称重区域可达800mm，称重区域宽可有效采集称重数据，称重精度高，一致性好。

      采用单板式整体设计，剪切梁式力分流结构，相比弯曲梁结构可以不受侧向冲击影响、稳定性好，从而达到更长的使用寿命

9.4            湿热环境措施

我公司针对这样的环境特点应对的措施如下：

      室外控制柜、机箱、车辆分离器箱体等外壳采用不锈钢板制作，外壳表面均作防锈处理，保证不锈蚀、不龟裂、不脱落，能够防灰、防水、防潮、防震密封良好；

      数据采集处理器采用双层防护结构，具有防晒及隔热功能，内箱体具备气密级防护，防护等级达IP65，能有效避免空气潮湿及温度变化的影响，机箱在设计时设计了温控装置，任何时候，机箱内部的最高温度均低于摄氏35度；

      弯板称重传感器采用多重密封结构，对传感器的应变单元和电路结构由里至外分层进行有效地防护，具有防水、防尘性能，另在工艺上，对弯板称重传感器表面电镀锌合金，防腐蚀、耐高温，适应各种恶劣的气候；

      车辆分离器光幕采用国际专业品牌，防护等级达到IP65。

9.5            雨水环境措施

由于雨水对外部设备容易造成锈蚀或流进设备内部导致设备的损坏或工作不稳定，所以计重系统中所有外部设备均做防锈处理和密封处理，介绍如下：

      弯板称重传感器采用电镀锌合金来防腐并采用多重密封工艺，使弯板称重传感器的防护等级达IP68，能有效防雨水对设备的影响；

      数据采集处理器采用不锈钢机柜，不锈钢材料能有效防止腐蚀，且机柜采用双层机柜，柜门采用橡胶包边设计，防护等级达IP65，能有效防雨水对设备的影响；

      车辆分离器采用不锈钢防护罩能有效防止腐蚀，且红外线光栅的防护等级达IP65，能有效防雨水对设备的影响；

      轮轴判别器传感器采用绝缘脂橡胶硫化密封，防护等级达IP68，能有效防进水、进沙、防腐蚀。

9.6            防雷防静电措施

      计重收费系统所有设备都将做等电位连接，并且及收费广场的接地系统相连，接地电阻小于1Ω，满足防雷、防干扰的要求；

      计重系统的防雷除使用收费系统的防雷接地外，还在数据采集处理器中加装了防雷模块，及上位机通讯接口及外设接口均采用光电隔离设备，有防浪涌电流能力；

      采用称重数字接线盒，将传感器信号在本地进行模拟及数字转化，使弯板称重传感器到数据采集处理器之间传输信号为数字信号，减小电磁干扰；

      设备信号线缆和电源线缆分管走线，穿线管做等电位处理，电缆电线穿在钢管中，起到屏蔽作用，防止信号受到干扰。

信号线具有金属网或铝箔，起到屏蔽作用。

10.         售后服务

10.1      服务承诺

本工程的售后服务由深圳总部的技术服务中心全面负责，我公司将为本项目配备足够的专业技术服务人员及设备维修配件，为业主提供满意的售后服务。

        服务方针

响应快速、到位及时、解决彻底、保障有力。

        响应时间

执行247服务制：

1天24小时；1周7天服务；

维护人员响应时间：

≤0.5小时；

故障最长修复时间：

≤12小时。

        试运行期的服务

在试运行期间，我公司将组织工程技术人员进行驻站式服务，并为各路段配备充足的技术支持工程师、交通工具及备件。

无故障时处于巡检状态，并随时处理运行期间出现的各种问题。

在系统试运行期间，我公司技术人员将对收费操作人员进行不间断的培训工作，规范其操作及其对系统的认识。

        保修期内的服务

在交工验收后保修期间，我公司将及时处理计重收费系统发生的任何故障，承诺提供免费服务，保证维护人员按照服务的承诺时间内到达现场、解决问题。

        保修期后的终身服务

我公司承诺提供各设备的终身服务，保修期内实行免费服务，保修期过后实行有偿服务，服务收取相应的备品配件费和技术服务费。

10.2      服务管理

        售后服务管理流程

我公司有完善的技术服务管理办法及管理流程，以下为相关管理制度及质量记录文件目录，如有需要我公司可随时提供以下文件。

    支持文件

      《技术服务管理办法》

      《及顾客有关过程控制程序》

      《不合格品控制程序》

      《培训管理办法》

      《回厂返修服务管理办法》

    质量记录

      《技术服务报告》

      《技术服务、维修领料单》

      《技术服务电话记录单》

      《年度技术服务总结报告》

        售后服务的实施

技术服务的实施按我公司质量体系文件《技术服务管理办法》执行。

根据电话反馈的故障信息，技术服务工程师分析故障原因。

如电话可以解决，工程师会指导现场人员排除故障；如电话不能解决，在拟定好服务方案后由技术服务经理根据出现故障的设备选派技术人员，如果为计重设备故障，技术服务负责人将本着就近的原则，快速派人到现场解决；到达现场后，技服人员应快速制定现场维修方案，必要时应取得值班班长