道路超限動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

賀淑蘭

山西省公路局大同分局 山西大同 037006

公路運(yùn)輸是我國(guó)綜合運(yùn)輸體系中的一種主要交通運(yùn)輸方式。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路運(yùn)輸建設(shè)突飛猛進(jìn)。然而，由于近年來(lái)運(yùn)輸市場(chǎng)的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，部分運(yùn)輸企業(yè)和個(gè)體在利益的驅(qū)使下超限超載運(yùn)輸貨物，破壞公路、橋梁設(shè)施，擾亂公路運(yùn)輸市場(chǎng)秩序，引發(fā)大量交通事故，逃避繳納國(guó)家交通規(guī)費(fèi)和路橋收費(fèi)，對(duì)國(guó)家造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。在眾多交通運(yùn)輸?shù)倪`規(guī)亂象中，車(chē)輛超限超載以其占比大、危害重十分突出。由于長(zhǎng)期的超限超載使公路橋梁始終處于超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，引發(fā)大量病害繼而使使用壽命大大縮短，甚至發(fā)生多起因車(chē)輛超限超載引發(fā)橋梁垮塌的重大事故。

1 超限動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)軸重測(cè)量原理來(lái)設(shè)計(jì)超限動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，在每個(gè)軸上安裝稱(chēng)重傳感器，讓被檢測(cè)的車(chē)輛逐次經(jīng)過(guò)，根據(jù)每個(gè)軸稱(chēng)重傳感器檢測(cè)到的軸重，累加求和后得到車(chē)輛的載重情況。將超限動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)與執(zhí)法車(chē)相連，可以隨時(shí)移動(dòng)至道路的每個(gè)路段，方便了執(zhí)法工作人員對(duì)超限車(chē)輛的檢測(cè)，簡(jiǎn)便快捷。其中，數(shù)據(jù)采集模塊是超限動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的核心，將稱(chēng)重傳感器測(cè)量的電信號(hào)經(jīng)放大、濾波后得到數(shù)字信號(hào)，同時(shí)接收工控機(jī)發(fā)送的指令，把最終的數(shù)據(jù)信息傳送給計(jì)算機(jī)；車(chē)牌識(shí)別模塊負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)往車(chē)輛的車(chē)牌進(jìn)行抓拍，從而提取車(chē)牌的顏色、號(hào)碼、車(chē)牌圖等信息；LED屏幕用于提高檢測(cè)的整體效率，在檢測(cè)完成后，通過(guò)LED屏幕將車(chē)輛的檢測(cè)信息顯示出來(lái)；便于后續(xù)工作的開(kāi)展。

2 動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 車(chē)輛超限超載界定

公路車(chē)輛超載是指公路運(yùn)輸車(chē)輛在裝載貨物時(shí)超過(guò)車(chē)輛本身核定的裝載質(zhì)量，即超過(guò)行駛證上核定的載貨質(zhì)量（標(biāo)記噸位），是車(chē)輛本身對(duì)其裝載的限制。公路車(chē)輛超限是指公路上行駛的運(yùn)輸車(chē)輛裝載貨物時(shí)超過(guò)國(guó)家管理規(guī)定的行為，是運(yùn)輸車(chē)輛裝載超過(guò)公路對(duì)車(chē)輛的限值，主要研究的是車(chē)輛裝載與公路的關(guān)系。

2.2 動(dòng)態(tài)稱(chēng)重算法

低速稱(chēng)重系統(tǒng)應(yīng)能有效地對(duì)進(jìn)入檢測(cè)站的載貨車(chē)輛進(jìn)行超限超載檢測(cè)，檢測(cè)誤差范圍不得大于±5%。車(chē)輛外廓檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能準(zhǔn)確獲取進(jìn)入檢測(cè)站的載貨車(chē)輛外廓尺寸（長(zhǎng)、寬、高）數(shù)據(jù)，并能自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。信息管理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)庫(kù)管理，數(shù)據(jù)匯總查詢(xún)及上傳等功能，利用通信系統(tǒng)將超限超載數(shù)據(jù)上傳至上級(jí)管理部門(mén)。系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)遵循有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 橋梁運(yùn)營(yíng)交通量大于預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)交通量

交通量的變化在車(chē)輛超限超載的過(guò)程中也起到相當(dāng)大的作用。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展原因，許多早年間修建的公路目前運(yùn)營(yíng)交通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)交通量，使橋梁始終處于超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。武漢長(zhǎng)江二橋設(shè)計(jì)車(chē)流量為5萬(wàn)輛/d，而目前最高車(chē)流量能達(dá)到14.54萬(wàn)輛/d（2016年交通調(diào)查數(shù)據(jù)），大大超過(guò)設(shè)計(jì)流量。

2.4 車(chē)牌識(shí)別技術(shù)

對(duì)車(chē)牌的識(shí)別技術(shù)是采用車(chē)牌識(shí)別儀，將圖像處理、人工智能與模式識(shí)別等技術(shù)充分結(jié)合，尋找圖像中車(chē)牌的位置并將其字符全部提取出來(lái)，給出真實(shí)的車(chē)牌號(hào)。首先對(duì)車(chē)牌圖像進(jìn)行預(yù)處理，將采集的彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，用一個(gè)字節(jié)來(lái)代表每個(gè)像素的亮度；其次對(duì)車(chē)牌進(jìn)行定位，也就是在灰度圖像中準(zhǔn)確找到車(chē)牌的位置；最后對(duì)車(chē)牌的字符進(jìn)行分割和識(shí)別，在確定車(chē)牌位置后，將車(chē)牌中含有字符的子圖像分割出來(lái)，由于車(chē)牌字符的字體、長(zhǎng)度以及間隔都是特定的，因此利用固定字符的高度比和間距，采用投影直方圖的方法[4]，將灰度圖像按照一定的規(guī)則轉(zhuǎn)換成有黑白等級(jí)的二值圖像，然后從二值圖像中分割出車(chē)牌字符。

3 規(guī)劃與展望

（1）探索固定視頻智能發(fā)現(xiàn)功能增強(qiáng)監(jiān)管能力更好地利用公安固定探頭視頻，智能發(fā)現(xiàn)道路病害和突發(fā)事件，自動(dòng)報(bào)警和快速處置，也是浦東未來(lái)發(fā)展的方向。通過(guò)固定視頻彌補(bǔ)智能巡檢車(chē)上路巡查時(shí)間有限、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題瞬時(shí)性和間斷性等不足，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)管道路安全。

（2）優(yōu)化治超建筑物設(shè)施建設(shè)。高速公路匝道入口治超檢測(cè)系統(tǒng)建、構(gòu)筑物設(shè)施建設(shè)規(guī)模應(yīng)結(jié)合社會(huì)發(fā)展對(duì)超限檢測(cè)功能的需求，根據(jù)車(chē)道數(shù)、交通量和交通組成等確定，但不宜超過(guò)規(guī)定的建議值。筑物規(guī)模表m2注：表中用地面積為不包含填（挖）方邊坡、邊溝等的場(chǎng)區(qū)用地面積。治超檢測(cè)辦公室兩側(cè)應(yīng)根據(jù)地形條件設(shè)置工作區(qū)，周邊應(yīng)種植美觀、整齊的常綠植被和綠化帶。工作區(qū)應(yīng)硬化并高于路面0.30m，沿工作區(qū)外圍設(shè)置不銹鋼或鐵藝圍欄。治超檢測(cè)辦公室選用適宜的結(jié)構(gòu)形式，加外保溫層。室內(nèi)面積應(yīng)控制在20-30m2，并設(shè)置獨(dú)立設(shè)備間，實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離。治超檢測(cè)辦公室室內(nèi)應(yīng)安裝滿角度覆蓋監(jiān)控?cái)z像機(jī)。檢測(cè)辦公室建筑造型應(yīng)簡(jiǎn)潔、大方，外墻可采用統(tǒng)一的顏色，建筑造型和色彩應(yīng)易于司機(jī)識(shí)別。

（3）探索區(qū)塊鏈技術(shù)運(yùn)用提升工作效能。區(qū)塊鏈技術(shù)作為近年備受關(guān)注的一項(xiàng)熱門(mén)技術(shù)，在各行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。浦東正在探索如何將此技術(shù)運(yùn)用于道路基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)、工程質(zhì)量溯源、養(yǎng)護(hù)考核、下立交和超限超載監(jiān)管部門(mén)協(xié)同等領(lǐng)域，提升工作效能，提高管理精準(zhǔn)度，值得研究和探索。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，公路治超系統(tǒng)建設(shè)缺少指導(dǎo)性文獻(xiàn)，致使設(shè)計(jì)人員在公路匝道收費(fèi)站新建及改擴(kuò)建設(shè)計(jì)時(shí)往往不考慮治超設(shè)施，或者是設(shè)計(jì)時(shí)做法不盡相同，設(shè)計(jì)隨意性大，設(shè)施布局、規(guī)模、形式各異，造成治超設(shè)施前期建設(shè)和后期運(yùn)營(yíng)困難重重。本次調(diào)查研究能夠指導(dǎo)道路治超檢測(cè)站的設(shè)計(jì)，指導(dǎo)新建及改擴(kuò)建匝道入口治超檢測(cè)站的建設(shè)，規(guī)范高速公路匝道入口治超檢測(cè)站治超場(chǎng)所、執(zhí)法雨棚、治超宣傳標(biāo)語(yǔ)（欄）的視覺(jué)形象、檢測(cè)室內(nèi)布置及稱(chēng)重檢測(cè)設(shè)備。