背景
为坚决贯彻落实党中央、国务院关于“两年内基本取消全国高速公路省界收费站，实现不停车快捷收费，减少拥堵、便利群众”的决策部署，实现我国高速公路开放式无站自由流收费，向“交通强国”的建设目标迈进，我国高速公路货车计费规则将由现行的按照重量和里程计费转向按车型计费。因此，针对目前公路超限超载运输车辆开展高速公路超限车辆入口劝返治超工作势在必行。 因此，上海捷崇科技有限公司设计了一套具有完全自主知识产权的车辆不停车超限检测系统。该系统采用国外先进水平的激光扫描技术，可在车辆不停车的情况下通过非接触式测量方式快速检测车辆的长宽高及轴数、轴型及轴组情况，其识别结果与车辆称重系统称重结果融合后就可快速准确判断当前车辆是否超限超载。从而限制超载车辆进入高速公路，保护高速公路的路产，保证高速公路的安全运营，降低交通事故率；又能提高车辆通行效率，让非超载车辆快速通过，减少人为停车时间，降低能源消耗，减少交通拥堵。
系统介绍
功能描述
本系统针对高速公路路口治超应用场景设计，在高速公路入口治超车道布置4台激光雷达，通过自动扫描触发方式获取经过车辆的扫描信息，并将扫描信息发送至识别模块，通过特定的识别算法计算出车辆车长、车宽、车高、轴数、轴型及轴组等信息，并将结果发送给车道系统与称重、车牌等信息融合，从而综合判断该车是否超限超载。
在上述过程中，系统可将本地数据进行本地存储，方便后期进行相关追溯。
系统实现功能：
- 车辆外轮廓检测：系统可全自动测量车辆的车长、车宽、车高，测量过程无需人工干预。
- 车辆轴型检测：系统可全自动测量车辆的轴数、轴型及轴组情况。
- 车辆自动分车：系统可自动进行车辆分离判断，无需加装光栅等车辆分离设备。
- 数据存储：系统测量的结果可用图片等方式保存，方便用户进行查询和核准。
性能指标
通过采用特殊高效的算法，本超限检测系统可实时的、准确的检测车辆的长宽高及轴组轴型信息。系统具体性能指标如下：
| 项目 | 技术指标 | |
| 可检测车型 | 包括普通客货车辆以及目前公安交管部门重点监察的危化品运输车，各种特种工程车辆、挂车 | |
| 测量方式 | 非接触式动态不停车测量 | |
| 长宽高测量范围 | 长度：1-35 m 宽度：1-5 m 高度：1-5.5 m | |
| 长宽高测量精度（低度精检） | ±2cm（长度≤2m） ±1%（长度＞2m） | |
| 长宽高测量精度（高速预检） | 长度：≤30cm 宽度：≤10cm 高度：≤5cm | |
| 轴型识别精度 | 轴数识别精度：≥99% 单双胎识别精度：≥99% 轴组识别精度：≥98% | |
| 识别速度 | ＜200ms/辆 | |
| 车检测车道数 | 1条/系统 | |
| 可检测车速 | 0-100km/h | |
| 通讯方式 | 以太网/串口可选 | |
| 工作温度 | -40℃-70℃ |
系统拓扑结构
如上图所示，超限检测系统硬件架构主要包括：激光雷达4台、数据预处理模块4台、网络交换机1台及智能检测模块一台。
其中，3台激光雷达用于采集车长、车宽及车高信息，1台激光雷达用于采集车辆轮轴信息。数据预处理模块用于对原始数据的过滤，降低雨水、雾气、飞鸟、黑色车辆等系统的干扰。智能检测模块接收经过预处理的激光雷达扫描数据后通过特定算法计算得出当前车辆的车长、车宽、车高、轴数、轴型及轴组等信息，并将信息发送给车道系统。
系统优势
本公司推出的高速公路入口治超超限检测系统具备如下优势：
- 车型检测全面
系统可检测包括普通客货车以及目前公安交管部门重点监察的危化品运输车，特种工程车辆、挂车等在内的各种车辆。
- 自动化程度高
系统采用不停车方式全自动测量车辆的车长、车宽、车高及轴型信息，测量过程无需人工干预。
- 检测精度高
系统再低速精检情况下可达毫米及检测精度。且精度不受车辆走走停停、反复进退等影响。
- 检测速度快
系统软件通过特殊优化，再车辆正常行驶通过检测区域后，系统可在200ms内输出测量结果。
- 检测过程及结果可视化
系统可以图片形式保存车辆三维扫描图及测量结果，方便用户进行查询和核准。
- 适应性强
系统环境适应性强，除特别恶劣的气候条件外，可实现24小时不间断正常工作。且黑色车辆可正常识别。
- 兼容性强
系统可快速与不同省份的车道系统、不同厂家的称重系统等集成，并可提供接口二次开发服务。
硬件安装
车辆长宽高检测系统安装
车辆轴型检测系统安装
如上图4所示，用于检测车辆轴型的激光雷达安装于检测车道的侧面，采用立柱式安装。
超限系统整体布局安装
系统设备清单
一套高速公路入口治超超限检测系统设备清单如下：
| 序号 | 名称 | 型号 | 数量 | 备注 |
| 1 | 激光雷达 | BEA L931 | 4 | 3台用于长宽高，1台用于轴型 |
| 2 | 激光雷达护罩 | 定制 | 4 | |
| 3 | 激光雷达立杆 | 定制 | 1 | |
| 4 | 数据预处理板卡 | 定时 | 4 | |
| 5 | 网络交换机 | \ | 1 | |
| 6 | 智能检测模块 | \ | 2 | 1台用于长宽高，1台用于轴型 |
| 7 | 控制柜 | 定制 | 1 |
解决方案
检测设备安装于收费广场
这类模式通常用于高速公路入口收费广场面积较大，不影响车辆通信效率的情况。基本运行模式如下：
Step1：当车辆驶入高精度动态称重区域，系统开始采集、计算获取车辆的总重、轴重等动态称重数据，同时触发智能车牌识别摄像机和超限检测系统工作。
Step2：车牌识别摄像机对车头及整车进行拍摄，识别车辆车牌，识别的车牌可作为提示车辆车主和核实超限超载车辆的辅助凭证。
Step3：基于激光反射的时间飞行原理，超限检测系统种的长宽高检测子系统快速识别通行车辆的车长、车宽、车高信息。轴型检测子系统快速识别车辆的轴型、单双胎情况、轴组信息。
Step4：检测完成后，通行车辆的动态称重、车牌、轮廓数据、轴型数据被发送至车道系统。车道系统一方面完成多种特征数据清洗、融合和匹配，另一方面按照相关标准，对车辆进行超限超载判断，并将当前车辆是否超限超载的关键信息显示于前方信息诱导显示屏，用于提示车主。
Step5：若车辆为超限超载，车辆驶入收费站进行收费放行；若车辆超限，车辆通过系统智能诱导或工作人员引导在收费广场掉头，驶离高速公路入口。
检测设备安装于入口车道
当高速公路入口收费广场面积较小或影响通行效率时，劝返检测设备通常安装于入口车道。基本运行模式如上述模式所示Step1-Step4，主要区别在于Stpe5，由本模式的实际劝返途径决定。
在本模式下，进一步考虑内广场场地面积、交通安全、运行效率因素，超限车辆的劝返途径可细分为广场内掉头、直接倒出入口劝返车道和下一出口驶出三种。
内广场掉头
当内广场由足够空间时，在根据实地考察分析，可以设计建议超限车辆劝返由内广场掉头，并配合整套模式设置地面引导标志。
直接倒出入口车道
当内广场已经没有面积提供超限车辆劝返掉头时，可以建议超限车辆直接倒出入口劝返车道。
下一出口驶离
如果交通量、人工干预场地要求、安装维护、安全性和通行效率等因素不允许采用收费广场掉头、收费站内广场掉头和倒出劝返车道这三种模式，则通常可以采用下一出口驶离的方式进行劝返工作。
