Đề Tài Hệ Thống Kiểm Soát Tải Trọng Giải Pháp Cho Vấn Đề Kiểm Soát Tải Trọng Mô Phỏng Trạm Kiểm Soát Tải Trọng.pptx

Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải
ĐỀ TÀI: Hệ thống Kiểm sốt tải trọng

Nhóm Sinh Viên Thực Hiện (Nhóm 3):
1.Trần Quốc Anh
2.Vũ Viết Dương
3.Hồng Văn Long
4.Trần Văn Thìn


01

04

Khái quát về hệ thống kiểm soát tải trọng

02

Hệ quả của vấn đề quá tải trọng

03

Giải pháp cho vấn đề kiểm sốt tải trọng

Mơ phỏng trạm kiểm sốt tải trọng

2


1. Khái quát về hệ thống kiểm soát tải trọng
1.1. Thế nào là hệ thống kiểm sốt tải trọng

Hình 1.1. Ảnh minh họa – hướng đi trạm cân tải trọng

Hệ thống kiểm sốt tải trọng là mơ hình kiểm tra, giám sát trọng lượng xe, từ đó phân tích,
xử lý những trường hợp xe quá tải, hay trọng lượng xe vượt quá giới hạn cho phép của hệ thống
cầu, đường…

3


1.2. Thực trạng ở Việt Nam
-Thuộc nhóm nước đang phát triển, Việt Nam cũng như các nước đang phát triển khác đều
đẩy nhanh q trình cơng nghiệp hóa, bắt kịp xu thế toàn cầu, tuy nhiên, việc phát triển cũng
chưa được đi đôi với quản lý GT một cách chặt chẽ.
-Xuất phát từ lợi ích cá nhân nên các cá nhân doanh nghiệp tìm mọi cách giảm chi phí đầu
tư ban đầu, hạn chế số lượng xe mua vào; chở quá tải, tăng ca, tăng chuyến để cạnh tranh và
giảm giá thành vận chuyển.
-Nhận thức về pháp luật, kỹ thuật xe và ý thức bảo đảm an tồn giao thơng của nhiều chủ
xe, lái xe còn yếu kém và hạn chế…hoặc luồn lách, bất chấp sự mất an toàn giao thông và pháp
luật.

4


2. Hệ quả của vấn đề quá tải trọng
2.1. Nguy cơ tiềm ẩn về tai nạn giao thơng

Hình 2.1. Xe quá tải trọng tai nạn giao thông

Xe quá tải hoạt động là một trong những yếu tố gây nhiều vụ tai nạn giao thông thảm khốc.

Khi chở quá tải, hệ thống an toàn, trục, kết cấu chịu lực của phương tiện bị suy giảm, khơng đảm
bảo, thậm chí mất tác dụng trong điều kiện thời tiết xấu hoặc đường xuống cấp.

5


2.2. Ảnh hưởng đến kết cấu cầu, đường

Hình 2.2. Xe quá tải trọng cho phép của cầu

Xe quá tải hoạt động cũng khiến kết cấu của nhiều tuyến đường nhanh chóng bị xuống cấp,
hư hỏng.
Mỗi tuyến đường hay cầu đều có những biển giới hạn trọng lượng. Việc xe quá trọng lượng
lưu thông qua gây ảnh hưởng kết cấu chịu lực của hạ tầng.
6


3.Giải pháp cho vấn đề kiểm soát tải trọng
3.1. Dự án cân trọng lượng, tải trọng thông minh trên thế giới

Hình 3.1. Các loại cơng nghệ cân phổ biến

Trên thế giới hiện có 03 cơng nghệ cân động phổ biến gồm: cảm biến thạch anh, Piezoelcectric và Bending plate.
Ngoài ra cịn có hệ thống cân tĩnh hoặc với tốc độ thấp <5 km/h với kết cấu tương tự sử dụng
cảm biến lực loadcell
9


3.1.1 Hệ thống cân tải trọng xe tự động (Weighing-in-Motion_WIM)

Hình 3.2. Minh họa hệ thống WIM

Hệ thống WIM (Weighing-in-Motion) đã xuất hiện tại Mỹ vào giữa những năm 1950, kể từ đó
đã có rất nhiều bước phát triển và các mơ hình ứng dụng khác nhau trên thế giới đáp ứng sự tăng
trưởng lưu lượng xe tải ngày càng cao
10


Một hệ thống cân tự động gồm các thành phần chính sau:
- Bộ cảm biến cân: Có chức năng cảm biến và chuyển đổi các lực gây ra bởi tải trọng trục xe thành các tín
hiệu điện. Cảm biến sử dụng công nghệ thạch anh (Quartz sensor) mỗi làn được lắp đặt 04 thanh cảm biến
thạch anh được kết nối trực tiếp tới thiết bị Thu thập dữ liệu (Data logger) đặt tại tủ điều khiển. Các tín
hiệu thu nhận được từ các cảm biến thạch anh sẽ truyền về thiết bị thu thập dữ liệu để xử lý.

- Thiết bị dò xe: bao gồm vòng từ và bộ dò vòng từ. Vòng từ lắp đặt tại làn xe gần vị trí cảm
biến thạch anh, kết nối tới thiết bị dò vòng từ đặt trong tủ điều khiển để xử lý tín hiệu. Tín hiệu
đầu ra sau của thiết bị dò vòng từ sẽ truyền đến thiết bị thu thập dữ liệu WIM.
- Thiết bị thu thập dữ liệu WIM: Được kết nối trực tiếp với cảm biến cân, bộ dò vòng từ để
thu thập dữ liệu trọng tải xe khi xe di chuyển qua khu vực cảm biến thạch anh. Từ chính những
số liệu về lực được ghi nhận này, thiết bị thu thập dữ liệu sẽ tính tốn ra được tải trọng trục xe, từ
đó tính tốn được tải trọng của cả xe.
- Camera quan sát biển số xe: Có chức năng thu thập các thơng tin về biển số xe. Nhờ đó, khi
phát hiện xe vi phạm tải trọng, các lực lượng chức năng sẽ có đủ thông tin về tải trọng và biển số
để cưỡng chế xe vi phạm ra khỏi
Hình tuyến
3.3. Hệđường.
thống cân sử dụng cảm biến thạch anh

9

Một hệ thống cân tự động gồm các thành phần chính sau:
- Camera quan sát làn xe: Có chức năng chụp lại hình ảnh của xe khi xe đi qua khu vực cân.
Nhằm giúp các lực lượng chức năng có đầy đủ bằng chứng cũng như hình ảnh nhận diện xe vi
phạm tải trọng.
- Biển báo điện tử VMS: Loại biển báo LED điện tử có khả năng lập trình được và điều khiển
từ xa trên đường Ethernet, có nhiệm vụ thông báo thông tin về tải trọng hoặc biển số của các xe có
dấu hiệu vi phạm tải trọng.
- Máy tính xử lý: Tổng hợp thơng tin thu nhận được từ các bộ thu thập dữ liệu cân và hệ thống
camera giám sát. Các thông tin tổng hợp sẽ được đóng gói chuyển tới trung tâm điều hành cân (nếu
có) hoặc sử dụng để giám sát dữ liệu cân tại chỗ theo thời gian thực.

10


3.1.2. Hệ thống cân xách tay - Intercomp Mỹ
Hệ thống cân ô tô xách tay intercomp của Mỹ cho độ chính xác, ổn định cao, thiết kế nhỏ gọn,
dễ vận hành đồng thời được tích hợp truyền thơng khơng dây và sử dụng pin. Hệ thống cân xách
tay bao gồm các thành phần sau:
-Cân WIM LS630:
Được thiết kế để sử dụng theo cặp hai cân và hỗ trợ cả giao diện nối dây lẫn khơng dây.

Hình 3.4. Hệ thống cân WIM LS630

12


-Bộ hiển thị độc lập PT20

Hình 3.5. Bộ hiển thị PT20

Bộ hiển thị độc lập này sẽ hiển thị và lưu trữ tồn bộ thơng tin của phương tiện được cân khi
kết nối với cặp cân LS630. Các thông số như trọng lượng tại các bánh, trọng lượng tại các trục
xe, tổng trọng lượng xe, khoảng cách giữa các trục, và tốc độ xe được ghi lại. Kết quả được hiển
thị trên màn hình LCD 5,7” và bộ hiển thị này có thể lưu giữ thơng tin của 2000 lượt phương tiện
13


3.1.3. Hệ thống cân tải trọng tĩnh

Hình 3.6. Hệ thống cân tĩnh

Hệ thống cân tĩnh hoặc với tốc độ thấp <5 km/h với kết cấu tương tự sử dụng cảm biến
lực loadcell
14


3.2. Giải pháp tại Việt Nam
3.2.1 Học hỏi, nâng cấp hạ tầng kiểm sốt tải trọng

Hình 3.7. Trạm cân trên đường quốc lộ 1

Hiện nay nước ta đang tăng cường kiểm soát tải trọng phương tiện, nhiều dự án đã được bố
trí thí điểm cũng như đang đi vào quá trình hoạt động.
Mặc dù được xây dựng các trạm, làn cân tải trọng, cũng như được đầu tư các bộ cân xách
tay song vẫn còn nhiều mặt hạn chế do số lượng phương tiện lưu thông quá nhiều, cũng như
mạng lưới cầu, đường dày đặc tại các thành phố lớn.

7

Giải pháp là học hỏi, nâng cấp hệ thống cân tải trọng, cụ thể là các hệ thống tự động, thơng
minh điển hình như sử dụng cảm biến thạch anh: phạm vị cân rộng, tính ổn định cao, chính xác
cao, trả kết quả cân nhanh, đặc biệt phù hợp cho các trường hợp kiểm tra tải trọng lúc xe đang
chạy.

Các hiệu quả khi áp dụng được hệ thống KSTT thông minh:
-Thu thập dữ liệu chính xác 24/7
-Cung cấp số liệu tin cậy để thiết kế, bảo trì tối ưu
-Phục vụ trạm thu phí, xử phạt trực tiếp
Hình
3.8.bãi,
Hệ khu
thốngcơng
kiểmnghiệp,
sốt tải trọng
thơngđểminh
-Ứng dụng cả tại các khu cảng,
bến
nhà máy
kiểm soát tải trọng hàng hóa

thay thế cân tĩnh hoạt động chưa hiệu quả, sai số lớn.

15


3.2.2 Ban hành luật, phổ cập chặt chẽ tới người tham gia giao thông
Sở GTVT cần chỉ đạo các lực lượng chức năng tổ chức tuyên truyền, phổ biến, hướng dẫn
pháp luật về xử lý phương tiện chở hàng quá khổ, quá tải với các chủ phương tiện. Cùng với đó,

là tập trung đẩy mạnh cơng tác kiểm tra và xử lý vi phạm để mang lại hiệu quả .

Hình 3.9. Thí điểm cân tải trọng

7


Hình 3.10. Xe tự ý thay đổi kích cỡ thành, thùng

Các doanh nghiệp kinh doanh vận tải, chủ mỏ, chủ cảng bến tại các điểm có bến, cảng, nhà
máy xi măng, mỏ vật liệu, đầu mối bốc xếp hàng hóa và các vị trí có dự án đang thi cơng phải cam
kết để phịng ngừa và giảm bớt khó khăn cho các lực lượng chức năng ngay từ giai đoạn đầu tiên.
Đồng thời, tăng cường công tác thanh tra, kiểm tra trên các tuyến đường bộ thuộc thẩm quyền
quản lý cũng như kiên quyết xử lý khi phát hiện các hành vi vi phạm, đặc biệt vi phạm về chở hàng
quá tải trọng và vi phạm về tự ý thay đổi kích thước thành thùng xe.

8


4. Mơ phỏng trạm kiểm sốt tải trọng
4.1. Giới thiệu chung về mơ hình và các linh kiện chính được sử dụng
4.1.1 Các linh kiện
- Arduino uno R3
Arduino Uno R3 là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên
vi điều khiển Microchip ATmega328 được phát triển bởi Arduino.cc. Bảng
mạch được trang bị các bộ chân đầu vào/ đầu ra Digital và Analog có thể giao
tiếp với các bảng mạch mở rộng khác nhau.
Chức năng các cấu trúc
1.
2.

3.
4.
5.
6.
7.

Giao tiếp USB với máy tính
Nguồn cấp
Nguồn In/Out
Các chân đầu vào analog
Atmega328P
Hình 4.1: Arduino Uno R3
Các chân In/Out digital
Nút Reset
Hình 4.1. Arduino Uno R3
15


4.1.1 Các linh kiện
- Loadcell 1kg

Hình 4.2a. Loadcell 1kg

Là cảm biến trọng lượng dựa vào sự thay đổi, biến dạng điện trở gây thay đổi giá trị điện trở,
từ sự thay đổi này đưa ra tín hiệu đến bộ ADC để tính tốn được trọng lượng.

Hình 4.2b. Ngun lý hoạt động của Loadcell

16

4.1.1 Các linh kiện
- Module mạch chuyển đổi ADC 24bit Loadcell 711

Hình 4.3. Sơ đồ đấu dây loadcell

Mạch chuyển đổi ADC 24bit Loadcell HX711 được sử dụng để đọc giá trị điện trở thay đổi
từ hay là điện áp thay đổi từ cảm biến Loadcell (thường rất nhỏ không thể đọc trực tiếp bằng
VĐK) với độ phân giải ADC 24bit và chuyển sang giao tiếp 2 dây (Clock và Data) để gửi dữ liệu
về Vi điều khiển, thích hợp để sử dụng với Loadcell trong các ứng dụng đo cân nặng.

17