高速公路超限运输车辆门禁控制技术研究

0 引言 

    随着国民经济的迅速发展，我国高速公路建设和公路运输规模都得到了前所未有的发展。运输市场的发展壮大带来了运输管理模式的改革，但为了片面追求利润，一些运输业主之间无序竞争，在一段时间内出现了普遍的超限超载运输现象。超限运输使公路和桥梁过早出现病害，使用寿命呈指数级缩短； 同时，车辆装载几何尺寸超限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，也降低了高速公路的使用效率，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。 

    交通部以及相关部门非常重视超限运输的治理工作，并投入大量的人力、物力、财力 。本项目恰是在以上背景下，研制了一套超限运输车辆监控系统。该系统采用集成与研发相结合的研究方法，对通过高速公路的车辆进行轴重、装载几何参数监测，实时辨别、存储车辆身份，并判定是否超限，为高速公路运输管理部门的工作提供便利条件，为超限治理工作提供依据。

1 系统总体结构设计 

    本系统采用Visual C++语言在Windows2000平台上开发。该系统由10个模块构成3个子系统，完成通过门禁车辆的轴重、几何尺寸的测量、数据采集和管理等工作。系统的结构如图1所示。

图1 系统结构图

1．1 硬件接口子系统 

    (1)激光测距传感器处理模块：按协议，对激光测距传感器采集的数据进行解析获得位置和距离信息，供上层软件使用。
    (2)称重处理模块：与轴重仪进行通信，获取过往车辆的重量信息。
    (3)光幕和光电开关检测模块：检测光幕和光电开关的状态。
    (4)车牌识别处理子模块：与车牌识别系统通信，按需要获取车辆车牌号码。 

1．2 数据处理子系统 

    (1)车辆高度宽度测量模块：实现软件最重要的功能，根据硬件接口子系统提供的数据实时提取车辆的轮廓信息，从而获得车辆的最大和最高宽度，同时对一些干扰进行识别和排除。
    (2)超限判断模块：实现动态过程的监控，为软件的核心模块，根据高度宽度测量模块的结果和硬件接数据进行超限判断。对通过检测系统的车流进行统计并辨别和排除各种干扰。
    (3)数据库处理模块：负责数据存储和维护功能，提供各种数据库操作接口，本软件采用的是微软Access数据库。
    (4)异常处理模块：对由于传感器通信和各种干扰导致的异常进行处理，保证软件的鲁棒性。 

1．3 界面子系统 

    (1)信息显示模块：显示过往车辆的信息和超限I青况。
    (2)数据库操作模块：实现数据库的查询、添加、修改和备份操作，过往车辆轮廓查看功能接口。

2 系统硬件设施 

    该门禁系统硬件设施主要由3个部分构成，即车牌识别、动态称重、装载几何尺寸识别。车牌识别部分的硬件包括车体感应器(这里采用光电开关触发)、CCD摄像头、辅助照明、图像采集卡；动态称重系统部分的硬件包括电阻应变传感器、测速用的光幕、信号放大电路、数据采集卡；装载几何尺寸识别部分硬件包括两个德国SICK公司LMS221室外测距传感器、两个光电开关、两对光幕(其中一对可与动态称重共用)、门禁。其他设备还包括工控机一台、一块ISA总线的数字I／0接口板(研华公司产品)采集光幕和光电开关的信号，采用的是共阳极接法。开关量传感器布置如图2所示。

图2 开关量传感器布置图

3 系统的关键技术 

3．1 车牌识别 

    选用哈尔滨飞扬软件技术有限公司设计开发的高速公路收费站车牌照识别系统，该系统运用“车辆与牌照一一对应”的思想，实现车牌图像的抓拍、识别和存储。本超限监测系统通过AcfiveX控件与识别系统的软件进行通讯，获取需要的车牌号码。当车辆通过检测站时，安装在通道上的检测光电开关被触发，产生的触发信号通过串口传送到识别软件运行的PC机上，识别软件识别车牌信息后，将识别结果打包后以Socket消息的形式传送到超限检测系统。 

3．2动态称重 

    动态称重 选用西安杰泰公司研制的动态轴重仪，如图3所示。

图3 动态称重仪