货运车辆超限自动化识别技术研究

陈宗勇++蒋震++袁成科++邓孝均

摘 要：针对当前高速公路禁止拦截车辆检测的政策要求，在结合智能检测识别技术的基础上，提出一种高速公路无人值守超限货运车辆自动检测识别系统，对高速公路无人值守检测点处过往客运、货运车辆的数据、图片、货车超限情况及车牌信息等进行高效自动化采集，进而在不影响车辆正常行驶的情况下，实现对公路客运、货运车辆情况的实时监控与管理，为路政部门制定超限治理的相关政策方案及后续的非现场执法提供必要的数据支持，最终为实现高速公路货运超限车辆的智能化检测与信息化管理提供一定的参考。

关键词：车型识别，车辆称重，牌照识别，自动识别

前言

近年来，国家高速公路的建设速度突飞猛进，逐渐形成了全国性的高速公路路网。人们的出行将更加畅通、便捷和安全。目前，国民经济的发展和交通的日益便利，网络购物和线上货物交易日益成为当前物流运输的主题，某些不法经营者为获取更多的利益，货车超限、客车超载运输就成了普遍现象。虽然我国道路建设速度很快，但相应的体制并没有与时俱进，再加上我国的特殊国情，车辆超载超限运输已成为危及全国道路交通安全的一个严重问题。超载超限运输使得公路路面、桥梁不堪重负，大大降低了道路、桥梁的使用寿命；同时，超载车辆容易引发交通事故，大幅度降低了车辆通行的安全系数；另外，超限货车还容易造成交通拥堵，引发环境污染。针对超限运输的问题，传统管理方法是依靠路政部门拦截车辆进入治超站内接受检查并当场处罚的执法工作方式。而这种方式在时间、人力、物力上都是一种极大的浪费。为了对高速公路超限、超载运输行为进行有效的治理，急需一套能自动识别引导超载超限车辆的自动化识别系统。

1.系统总体架构

车辆超限自动识别系统主要由车型识别系统、动态称重系统、车牌自动识别系统及信息显示诱导模块等几部分组成，其系统组成结构如图1所示。当车辆驶入檢测区域时，系统自动进行车型识别和动态称重，同时触发车牌识别摄像机抓拍车牌信息，并通过可变情报板将超限超载车辆的车牌信息进行显示提醒，同时进行语音提醒，对超限车辆进行报警提示，同时将现场数据上传到网络平台，实现对超限信息的实时交互与共享。

车辆超限识别系统的构成如图所示：

车辆超限自动识别系统具有车型识别、轴胎识别、车辆分离、称重计量、牌照识别、屏幕显示及声光报警等功能。

2、车型识别

车型自动分类识别系统的分型方法是检测行驶车辆的车速，根据车速计算轴距、轮胎大小记录轴数，红外光栅式车辆分离器实施前后车辆分离和车体外形的检测，线圈检测器检测车辆是否离开检测区域和车辆的大小，根据对这些检测数据的分析比较，实现车辆种类的自动检测。车型识别结构框图如图2 所示。

在道路沿行车方向的一定距离安装两条轴检测传感器（气动或压电式轴检测传感器），当车辆通过检测断面时，各轴将依次通过两条传感器，利用车辆的第一轴从C1到C2的时间T及C1、C2之间的距离S，计算出车辆的行驶速度V（V=S/2、T），利用第一个轴检测器测量车辆经过时相邻两个轴之间的时间T1、T2、T3、T4...（T1表示车辆1、2轴的之间的时间，T2表示车辆2、3轴之间的时间，依此类推），通过公式Sn=V*Tn（n=1，2，3...）即可得到车辆相邻两轴之间的轴距。在一辆车通过车辆分离器期间C1主机所检测的信号数量就是轴数。依据这些参数可以对通过该检测断面的机动车辆按分类标准进行分类。

将前后两辆车分辨出来，是正确识别车型种类的技术关键。红外光栅式车辆分离设备采用红外线对射方式，按一定规律垂直排布，在路面上形成一个红外光栅网，可以将通过检测器的前后车辆分离出来，它的可靠应用避免了将两辆车判为一辆车或一辆车（尤其是拖挂车）判为两辆车的错误。车辆分离器随时向主机传输车辆分离状态，同时在有车情况下，车辆外型特征也由车辆分离器检测。

环形线圈检测器采用电磁感应原理，当车辆进入检测区域时，线圈内的磁通量发生变化引起振荡频率变化，通过检测频率的变化判断车辆的到来、离开及车辆的大小。

3、车辆动态称重

所谓的车辆动态称重即对一个快速移动的车辆在短时间内以一定的精度确定其重量。其主要工作过程如下图所示：

1）车头接近感应线圈时，系统自动触发感应线圈和高速动态称重设备，对车辆进行称重，同时触发车型识别器，抓拍当前车辆图像，将抓拍图像传送至控制计算机，提取车辆信息包括：轴重、轴型、速度、重量等数据。

2） 车尾通过收尾感应线圈时，系统将采集的车辆信息和数据进行分析和比对，得出称重结果，同时判断车辆是否超限。

3）对于客运车辆，车型识别以后只进行称重操作，称重后直接放行。

4） 对于货运车辆，进行车型识别后称重，如果当前车辆超限，系统将超限信息发送给系统服务器，同时情报板显示车辆超限信息并播报语音提示，引导车辆进入复检区进行复检称重；如果车牌识别器无法识别车辆信息，如：车牌遮挡、污损等，车牌识别器也将该信息传送给服务器，中心控制器启动前方路侧摄像机对车辆拍照，并将结果提交治超站控制中心，工作人员依据路侧摄像机传回图像对可疑车辆进行拦截。

5）货运车辆进入复检区，静态称重系统对车辆进行精确称重。若确定车辆超限，系统通知工作人员对超限车辆进行处理，并引导车辆进入超限货物中转区或接受其他处理措施；若未超限，则直接放行。

6）针对超限车辆未进入复检区而直接逃逸的，将该车辆信息列入黑名单，并将该车辆信息发送至其他治超站、收费站和监控中心。

4、车辆牌照识别

车辆牌照识别技术（Vehicle License Plate Recognition，VLPR）是计算机视频图像识别技术在车辆牌照识别中的一种应用。此项技术要求能够将运动中的汽车牌照从复杂背景中提取并识别出来，通过车牌提取、图像预处理、特征提取、牌照字符的分割与识别等技术，将组成车牌号码的全部字符图像提取出来，并对车牌中的文字、字母和数字进行识别，最后给出真实的车牌号码。目前车牌识别的技术水平为字母和数字的识别率可达到96%，汉字的识别率可达到95%。

高速公路收费站在距离超限收费检查站一定距离的地方设置高精度的动态称重系统和车辆牌照识别设备，车型识别系统首先根据车辆各种信息识别车辆类型，在车辆驶过秤台的同时启动牌照识别设备的CCD摄像机，通过图像采集卡采集图像数据，经计算机处理得到车牌号码，根据检测到车型分类计算该车是否超限以及超限的具体数量，并将车型分类、车牌号码、车辆总负荷以及超限数量等数据通过标准接口送往监控中心信息管理系统。并在超限检测收费站与动态称重系统之间设置可变情报板配套设施，将超限车辆的车牌号码、载荷以及超限重量显示在可变情报板上，提示超限的车辆驶入超限收费站进行卸载和交费，而未超限车辆则不需停车。另外，为了防止动态称重系统的精度不够以及超限载荷的卸载，还应在超限检测收费站内设置静态称重的仪器设备，依据检测结果对车辆进行相应的处罚。

5.结论

本文详细的系统的讲述了车辆超限识别系统中的车辆类型识别、车辆称重和牌照识别方法及各自的工作原理与流程，为高速公路无人值守监控超限货运车辆提供了较为系统的方法。解决了当前超限检测耗时耗力的问题。

参考文献：

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