曾江河
(廣州市公路管理局工程研究所,廣東廣州 510420)
超載運輸現(xiàn)象在我國十分普遍,不僅對公路、橋梁等造成非正常損壞,而且極易引發(fā)交通事故,危及人民生命和財產(chǎn)安全。因此,對公路超載運輸治理刻不容緩。
目前,國內(nèi)治理超載問題的主要手段包括:靜態(tài)稱重或低速動態(tài)稱重、計重收費等,其中靜態(tài)稱重是在高速公路上設(shè)置超載檢測站,利用靜態(tài)稱重設(shè)備或低速稱重設(shè)備對超載車輛進行檢測,針對檢測結(jié)果進行處治;計重收費是車輛通過收費站出口時按照實際載重進行階梯式收費?;陟o態(tài)稱重和計重收費的超載治理方法過程復(fù)雜、檢測工作量大,由于對超載車輛的檢測時間較長,容易引發(fā)高速公路在超載檢測站的交通擁堵現(xiàn)象;另一方面現(xiàn)有的很多高速公路在建設(shè)期沒有預(yù)留用地建設(shè)超載檢測站,也沒有多余的空地安置超載貨物,人員配備也比較缺乏。這些問題在短時間內(nèi)無法解決,因此迫切需要一種新的超載治理模式。
動態(tài)稱重系統(tǒng)WIM(Weigh-In-Motion)作為一種新的稱重技術(shù),在國外得到了廣泛采用[2,3],WIM 的定義為:針對行進中的車輛,測量其動態(tài)輪胎壓力,以估計靜止車輛的重量的技術(shù)[4]。WIM系統(tǒng)包括一系列感應(yīng)器和數(shù)據(jù)采集分析裝置,感應(yīng)器檢測車輛到達以及相應(yīng)的動態(tài)輪胎壓力,利用采集的數(shù)據(jù)進行分析以估計車輛重量、速度、軸距和車型。WIM的優(yōu)點是稱重過程中不需要車輛停止。然而,WIM也有缺點,主要為:
1)與靜態(tài)稱重相比,WIM稱重不夠精確,根據(jù)美國的研究結(jié)果,WIM的稱重誤差在6%左右;
2)WIM容易受電磁干擾尤其在雷擊天氣中[5]。
本文在分析高速公路超載檢測系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上,以提高檢測效率、減少滯留車輛延誤時間為重點,運用動態(tài)預(yù)檢測手段,設(shè)計了一個高速公路超載車輛動態(tài)檢測系統(tǒng),針對系統(tǒng)運行模式和關(guān)鍵參數(shù)進行了探討。
由于我國公路收費制度存在部分漏洞和缺陷,加之我國公路運輸市場的不規(guī)范、惡性競爭等原因,二、三級公路上超載運輸已成普遍現(xiàn)象。在高速公路,超載現(xiàn)象也時有發(fā)生,引發(fā)原因包括:不同地區(qū)(省份)關(guān)于超載標(biāo)準(zhǔn)不一致,部分收費入口缺乏計重設(shè)備,貨車在服務(wù)區(qū)配載等。
與普通公路相比,高速公路的超載后果更嚴(yán)重,高速公路運行速度高、車流量大,超載車輛一旦發(fā)生交通事故或壓垮結(jié)構(gòu)物,將導(dǎo)致嚴(yán)重的交通安全問題和事故隱患。同時,在高速公路上如何識別超載車輛也變得極為關(guān)鍵,如果治超站點對每輛貨車進行測重,不僅加大治超工作人員勞動強度,而且測重車輛排隊將影響高速公路交通流運行,因此,治理高速公路超載問題顯得尤為重要。
高速公路超載治理涉及多個部門,要設(shè)計多方聯(lián)動、合理的超載管理系統(tǒng),首先必須明確其用戶需求。高速公路治超系統(tǒng)用戶包括:路政、收費站、交警、駕駛員、特殊貨物處理專家,各用戶需求如表1所示。
表1 高速公路超載檢測系統(tǒng)用戶需求
基于以上不同用戶的需求分析,本系統(tǒng)主要功能設(shè)定為:
1)高速動態(tài)“初檢”:車輛通過動態(tài)檢測區(qū)時無需減速或停車,系統(tǒng)能較準(zhǔn)確地獲得車輛載重信息,并對超載車輛進行“初識別”。2)靜態(tài)“精檢”:系統(tǒng)對進入靜態(tài)檢測區(qū)(“復(fù)檢區(qū)”)的車輛進行精檢,確定其真實載重和超載與否。3)超載車輛信息識別:動態(tài)檢測系統(tǒng)判定貨車存在超載嫌疑后,系統(tǒng)能實時、準(zhǔn)確讀取嫌疑車輛的車牌號碼,并將車牌號傳送至治超站控制器。4)超載信息發(fā)布:治超站控制器將“初檢”結(jié)果為“超載”信息,由動態(tài)信息板VMS向駕駛員發(fā)布;并將該信息發(fā)送給路政人員;當(dāng)超載車輛拒絕停車進入“精檢區(qū)”強行闖關(guān)時,控制器將信息發(fā)送給前方治超站點或收費站。5)超載車輛誘導(dǎo):結(jié)合VMS和路政人員向超載車輛提供超載信息,并引導(dǎo)其進入“復(fù)檢區(qū)”。6)超載貨物中轉(zhuǎn):治超站針對超載車輛,提供卸載場地并保管。
1)車頭接近感應(yīng)線圈,系統(tǒng)自動觸發(fā)感應(yīng)線圈和高速動態(tài)稱重器,對車輛進行稱重,同時車牌識別器被觸發(fā),抓拍當(dāng)前車輛圖像,將抓拍圖像傳送至控制計算機,提取車輛信息包括:軸重、軸型、速度、重量等數(shù)據(jù)。
2)車尾通過收尾感應(yīng)線圈時,系統(tǒng)將采集的車輛信息和數(shù)據(jù)進行分析和比對,得出稱重結(jié)果,同時判斷車輛是否超載。
3)如果當(dāng)前車輛超載,系統(tǒng)將超載信息發(fā)送給系統(tǒng)服務(wù)器,系統(tǒng)啟動超載車輛誘導(dǎo)系統(tǒng),引導(dǎo)車輛進入復(fù)檢區(qū)進行復(fù)檢稱重;如果車牌識別器無法識別車輛信息,如:車牌遮擋、污損,車牌識別器也將該信息傳送給服務(wù)器,中心控制器啟動前方路側(cè)攝像機對車輛拍照,并將結(jié)果提交治超站控制中心,工作人員依據(jù)路側(cè)攝像機傳回圖像對可疑車輛進行攔截。
4)車輛進入復(fù)檢區(qū),靜態(tài)稱重系統(tǒng)對車輛進行精確稱重。若車輛確定為超載,系統(tǒng)通知工作人員對超載車輛進行處理,并引導(dǎo)車輛進入超載貨物中轉(zhuǎn)區(qū)或接受其他處理措施;若車輛未超載,系統(tǒng)放行。
5)針對超載車輛逃逸未進入復(fù)檢區(qū),系統(tǒng)將該車輛信息列入黑名單,并將該車輛信息發(fā)送至上游治超點、收費站和監(jiān)控中心。
系統(tǒng)工作原理如圖1所示。
系統(tǒng)組成主要包括:感應(yīng)線圈、稱重傳感器、車牌識別器、誘導(dǎo)系統(tǒng)、信息傳輸設(shè)備和計算機系統(tǒng)。感應(yīng)線圈檢測車輛到達;稱重傳感器對車輛動態(tài)稱重;車牌識別器采集車輛信息;誘導(dǎo)系統(tǒng)引導(dǎo)疑似超載車輛進入復(fù)檢區(qū),信息傳輸設(shè)備對逃逸車輛信息進行傳輸;中心計算機對采集數(shù)據(jù)進行處理。
本系統(tǒng)的關(guān)鍵是動態(tài)測重和超載判別,而超載閾值是影響系統(tǒng)性能的重點,如果閾值設(shè)定過高則導(dǎo)致可能超載車輛未識別,設(shè)定過低則增加誤判率而增大復(fù)檢工作量。設(shè)定閾值的方法主要包括:
1)如果系統(tǒng)處于理想環(huán)境,考慮檢測器精度,確定系統(tǒng)誤差值;
2)如果系統(tǒng)處于非理想環(huán)境,考慮人為因素和外界條件影響,確定浮動誤差值;
3)結(jié)合系統(tǒng)誤差和浮動誤差,確定最終超載閾值。
在本研究中,考慮了人為影響、外界環(huán)境,假設(shè)本系統(tǒng)在不大于80 km/h的綜合誤差在6%以內(nèi),超載系統(tǒng)的閾值設(shè)定為當(dāng)前檢測車輛的核定軸載噸位×1.06。當(dāng)然,超載閾值并非固定,要根據(jù)系統(tǒng)所處的外部環(huán)境,調(diào)整超載閾值,以確保系統(tǒng)檢測的準(zhǔn)確性。
針對高速公路超載問題特征,設(shè)計了“動態(tài)預(yù)檢+靜態(tài)復(fù)檢”的超載治理系統(tǒng),針對各用戶(治超站、收費部門、監(jiān)控中心、交警和駕駛員等)進行了用戶需求分析,擬定了系統(tǒng)功能,并對系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,針對系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)超載閾值進行了研究。動態(tài)稱重系統(tǒng)不僅能最大可能檢測到超載車輛,而且能避免因每車必查而導(dǎo)致的交通擁堵現(xiàn)象,也減少執(zhí)法人員勞動強度和危險性。高速公路超載治理應(yīng)該是多部門合作完成,需要針對超載問題制定相應(yīng)的機制,保障治理效果。
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