本文对电子地磅计重设备在高速公路十余年期间的应用发展历程进行了梳理，总结了不同阶段计重设备的特点和应用，并对计重设备的日常代维资质提出了看法，希望能为机电从业者提供帮助。
电子地磅计重设备全称为“动态公路车辆自动衡器”，主要分为动态轴重衡与整车式动态电子地磅两种。受技术经济性、称重精度、通行效率、收费广场大小，可操作性和效益性等多方面的制约，前者广泛应用于高速公路匝道收费站出口车道，后者主要应用于省界主线站或较大的收费站。本文将对高速公路计重设备的发展与应用做简析。
一、动态公路车辆自动衡器简介
（一）动态轴重衡
1、组成
该系统由秤台、轮胎识别器、车辆分离器、线圈、数据采集处理器等部分组成，系统布置如图1所示。
2、种类
动态轴重衡的秤台结构设计及材料选取在整个计重收费系统中有着非常重要的地位，它影响着称重精度及承载器的可靠性、稳定性。秤台有多种形式，因此，动态轴重衡的种类很多，比较主流的结构有：单台面结构、两台面结构、弯板（薄板）式结构这三种，如图2所示。
（1）称台式结构
计重系统的称重仪由台面、边框、传感器、底座、接地、护罩等组成。台面及边框由钢板焊接成蜂窝状结构，在施加重力时，不至于受力变形引起重量输出滞后；传感器安装在台面与底座之间，受压时微小的应力变化引起输出电压的变化；底座的作用是支撑秤台，设有独立的接地装置，保证雷电电流绕过传感器流入地下，确保传感器免遭雷击；秤台整体做了防锈处理并涂有多层防锈漆，不论是埋入地下的部分，还是外露部分都不会被锈蚀。一个车道的施工周期约为20天，其中混凝土养护需占用大部分时间。
（2）弯板式结构
弯板传感器采用整体式结构，实现直接测量、安装仅需开挖5cm深度，采用交错密封安装方式，可成功解决倒车识别及灰尘困扰，但称重精度及重复性是最差的，日后维护任务较重。
（二）整车式动态电子地磅
整车式称重平台主要由钢结构承重台面或混凝土面板、称重传感器及限位等配件组成、实现车辆重量的精确计量，可完美杜绝各类逃费行为。
1、组成
整车式动态汽车衡由整车式称重平台、红外光栅分离器、车辆检测线圈、轮胎识别器、自动栏杆机（选配）、通行信号灯（配件）和必要的辅材组成，如图3所示。
2、工作原理
（1）称重流程
车辆通过计重设备时，红外光栅分离器对前后车进行分离，轴种式称重平台（或小秤台）及红外光栅分离器识别车辆进入；
前端称重平台和轮胎识别器通过称重传感器测量轴重、轴型、轴数、行车方向、行车速度等原始数据，整车式称重系统开始称重；
当车辆全部通过红外光栅分离器，完全驶入整车式称重平台，秤台处于相对平衡状态时，记录车辆总重，并修正轴重；
数据采集处理器根据各分项设备的数据计算整车重量、轴重、轴数、行车方向、行车速度等车辆信息；
称重系统向车道计算机发送计重信息（轴数、轴组、轴重、车货总重等），车道计算机进行相关收费操作。
（2）车型及行进方向识别
经特殊算法可使车型识别达到99.7%以上。图4是经信号处理算法处理后的数据波形图（上图为6轴车正向状态截图；下图为2轴车倒车状态截图），从图片中可以清楚地看到，经过特殊算法处理后，能准确得到车型及行进方向。
二、计重产品的发展历程及趋势
（一）第一代计重产品—-单程台计重设备
自2003年实施计重收费开始，出现了第一代计重产品。采用单台面称台式结构，装配有4只电阻应变计式称重传感器，秤台的有效称重长度为70cm---90cm。具有以下特点。
1、优点
（1）称重较为准确，匀速状态下总重误差在±2.5%至5.0%之间；
（2）安装条件几乎不受车道的弯度、坡度的影响，有良好的适用性；
（3）机械结构简单，便于维护，后期维护的工作量及成本较低；
（4）建设成本较低（10万以下）。
2、缺点
（1）称重精度较差。动态轴重衡应确保现场平直、水平，车辆匀速通过，但在实际使用过程中受路面、车辆状况等环境因素的影响，无法到达标称指标，严重影响收费站的收费管理；
（2）无法应对各类逃费行为。不良司机针对第一代动态轴重式计重收费设备结构上存在台面短、取样时间短等缺陷，采用了一些如走S型、跳秤、冲磅等逃费行车方式进行减重逃费，而且愈演愈烈，传播广泛，至2008年，全国各省市高速公路几乎都出现了针对计重设备的逃费行为。
（二）第二代计重产品----双台面计重设备
为提高计重设备的称重精度，各厂家在第一代秤台的结构、数据处理等方面做了大量的研究及改进工作（如采用视频联合分析的原理提高称重的准确性等），但效果都不明显。最终发现，只有通过增加称台的长度，提供充分采集信息的平台。增加有效采样样本才是解决称重精度问题的根本，并且在采集到大量信息后进行科学分析才能提高动态称重的准确性。为了满足这些要求，催生了第二代动态计重收费设备。第二代计重设备具有以下技术特点。
1、先进的机械结构
两台面秤台之间在力学上相互独立，空间上紧密相连。车辆通过时，避免了车辆俩个轮轴同上一个台面互相干扰的现象，除此之外，由于两台面长，有效称重时间长，称重信息采样量远大于单台面，能够得到较完整的车辆重曲线，进而得到更加准确的数据。应用表明，其平均误差小于单台面误差的2/3.
2、先进的电测硬件
两个台面秤台的8只传感器同样采样，对个传感器进行独立模数转换，数据远传避免干扰。两个台面即可分别计重又可做联合分析合成计重，所以更能准确地得出车重。
3、软件数据分析更加科学且不断完善
两台面计重系统的硬件设备是基础，在此基础上可采集大量有用信息；软件是灵魂，数据采用科学的分析方法，并且对记录到的车辆行驶曲线进行分析归纳，软件不断升级完善，使得稳定性大幅改善。
由于两台面计重设备数据准确度高、一致性好，具有防计重逃费的特点，与其他类型的设备相比，大大减少了收费纠纷，改善了收费站收费运营秩序，避免了通行费的流失。
（三）第三代计重产品
2014年，第三代计重产品开始推出并逐渐应用，其中以具有连续过车功能的整车式称重系统与具有轴组称量功能的轴组式动态称重系统为代表。
1、整车式称重系统
整车式称重系统是一种新型公路计重收费解决方案，融合了动态称重速度快和静态称重精度高的优势，可连续过车，摒弃了早期整车式产品单车单过的过秤方式。单车通过时称重精度为0.5%，以50t车重为例，最大误差为250kg，对非正常行驶的车辆计重精度没有影响，可较完美地解决各类逃费行为；需要注意的是，连续过车时称重精度受前车震动等因素影响会有较大幅度的降低。
该系统通行效率一般为：30—60s，使用寿命一般在10年以上，但初期投资较大、建设工期长、维护成本高、对车道要求苛刻等缺点制约了该系统的推广应用。
2、轴组式动态称重系统
轴组秤是动态轴组衡的一种，是由两台轴重秤衍生出来的计重设备，秤台长度约为两台面轴重衡的2—3倍，可实现对双联轴、三联轴的称重，对加装液压装置逃费行为的治理效果尤为明显，且高速度段下的称重精度与数据的重复性也有明显的提高。
目前轴组秤的形式也比较多样，如以单轴称量为主的多承载器方式（如图5所示）、以轴组称量方式为主的单承载器方式（如图6所示）、单轴和轴组均可称量的双承载器方式（如图7所示）等、承载器称量方式不同，使用效果也各不相同，但从称量方式的原理上看、双承载器方式兼顾轴和轴组的直接称量，在成本与维护便利性上具有一定的优势，相对而言，采用双承载器方式的轴组秤具有很好的竞争力。
现以双承载器轴组式称重系统为例，将其与整车式称重系统做对比。轴组式称重系统的总车重精度1级，轴组精度B级，其称量精度与整车式计重产品的精度相当；但从轴重精度来看，优于整车式称重系统；从车到适应性、经济性等方面来看，轴组式称重系统有相当大的优势。两者对比较如右图所示。
（四）ETC计重收费系统
近年来，ETC技术的发展与推广应用势头迅猛，已实现全国29个省份ETC基本联网，河北省要求在所有的收费站至少配置一入一出ETC车道。ETC计重收费系统应运而生。
ETC计重收费系统的总技术指标要求：
1、称重设备：总精度优于±0.5%，车型识别率优于99.7%，其他综合故障率不高于0.005%；
2、车辆安全速度：≤20km/h；
3、车辆通行时间；≥6.5秒；
4、交易成功率：不低于现有ETC系统的交易成功率。
ETC计重收费的实现与实施是贯彻国务院“十三五”节能减排决策部署的重大实践，是贯彻落实交通部“十三五”规划的具体行动，也是每一个交通参与者的心愿。
三、计重设备的维修资质
由于计重设备属于计量衡范畴，根据国家有关法律规定，需要具有相应资质的专业队伍进行维护和维修。《中华人民共和国计量法》中第三章计量器具管理第十二条规定，制造、修理计量器具的企业、事业单位，必须具备所制造、修理的计量器具相适应的设施、人员和检定仪器设备，经县级以上人民政府计量行政行政部门考核合格，取得《制造计量器具许可证》或者《修理计量器具许可证》。
因此，维护单位必须具备《制造计量许可证》或者《修理计量器具许可证》。还需要注意的是，在具备许可证的情况下，其许可证的情况所涉及的样机型式必须与现有被修设备型式，尤其是关键设备（秤台、传感器、仪表等）完全一致才可以，否则一样视为无证经营。
维护单位每次维护或检修时，需要检测参数或调整参数，要保证每次维修后系统自检参数与计量检定合格设置的参数一致，尤其是一些影响称量结果的参数，万万不可调整。若关键参数被调整后，应立即重新计量检定，同时，业主单位在计重设备的运营维护上，也应该建立计量检定参数档案，对设备上的参数进行定期或不定期查验，确保计重设备的安全性与合法性。
四、结束语
综上所述，计重收费系统的发展应用不仅体现在设备自身的精度和稳定性上，更多地体现在联网收费形势下的收费运营管理的协调、联动、稽查等方面。
从长远发展按趋势来看，通过对计重收费数据的深度挖掘和有效应用，将为联网收费更先进、更合理的技术实现提供依据。
