立交桥限高限重预警与防撞系统与方法与流程

本发明涉及立交桥供限高限重保护领域，尤其涉及一种立交桥限高限重预警与防撞系统。

背景技术：

根据《铁路运输安全保护条例》、《中华人民共和国公路法》对于下穿铁路和公路桥梁、涵洞的道路，应当按照国家有关标准设置车辆通过限高标志及限高防护架。虽然各类规范均提出设置限高防护架等措施要求，但是并未给出合理有效的结构形式。现有限高防护架多为固定式刚性结构，当超高车辆一旦没有及时停车，其上部结构被切断，容易造成乘客事故的问题。事故原因主要分以下两类：

(一)类是驾驶人员的人为因素。车速过快，发现防护架时采取制动措施为时已晚；夜间行车，根本未注意到道路上空有限高防护架；对车辆高度与桥底净空的错误估计，误以为能安全通过；外地司机，对路况不熟悉等。

(二)防护架本身的因素。由于对防护架和超高车辆的碰撞机理研究不足，防护架的设计缺乏科学的指导，导致防护架本身可能存在结构的不合理，更达不到结构的改进和完善，使得防护架只起到警示作用，当碰撞真正发生时并未起到很好的防护效果。同时碰撞容易引起引起立柱及基础损坏，可能导致限高防护架的整体倾覆，而引发二次损害。

另外，超重货车对重要交通基础设施的桥梁造成严重损害，除了增加了大量维修养护费用，还存在安全隐患，甚至出现桥梁垮塌的重大事故，因此交通测量限重系统显得尤为重要。

在城市承担交通枢纽地位的立交桥不仅需要对从桥底穿过的车辆进行限高，还需要对预备上桥的车辆进行限重，因此如何将两者结合构成主动限高限重与被动限高防撞系统，显得很有意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中普通限高防护架因为发生碰撞而倒塌对车辆和乘员造成二次伤害的缺陷，提供一种通过经过车辆进行高度和重量前期测量的立交桥限高限重预警与防撞系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种立交桥限高限重预警与防撞系统，包括限高限重预警装置和限高防护架，所述限高防护架设置于立交桥结构来车方向一个车长的距离处，所述限高限重预警装置设置于所述限高防护架前端；

所述限高限重预警装置包括集中控制器以及和所述集中控制器均连接的led警示屏、防眩目闪光灯、声音报警器、摄像机、限高光电开关和车辆动态计重器，所述led警示屏、所述防眩目闪光灯、所述声音报警器和所述摄像机并排安装于钢架横梁上，并处于车道的中间，所述led警示屏用于显示超重超高信息其前端设置所述限高光电开关，所述限高光电开关用于检测车辆是否超高其前端设置所述车辆动态计重器，所述车辆动态计重器用于动态测量车辆的重量；

所述限高防护架净高比立交桥结构实际净高小20mm至100mm，包括刚性拦截构件和柔性消能构件，所述刚性拦截构件包括限高架钢制立柱和斜撑，所述限高架钢制立柱顶端设置所述柔性消能构件，所述柔性消能构件为横梁钢制外壳，其内部为缓冲结构，用于缓冲和吸收车辆撞击能量。

接上述技术方案，所述集中控制器设置于路边并与所述led警示屏、所述防眩目闪光灯、所述声音报警器、所述摄像机、所述限高光电开关和所述车辆动态计重器通过有线或无线连接。

接上述技术方案，所述限高光电开关为对射型光电开关，包括发射器和接收器分别安装于单向车道两边，多对设置，第一对设置于限高高度h处，第二对设置于限高高度h+deta处，第三对设置于限高高度h-2*deta处，所述deta介于0.15m至0.35m之间。

接上述技术方案，所述限高光电开关与所述限高防护架之间的距离l通过下式确定：

l＝η*(s1+s2)(1)

其中，η为安全系数，s1为制动距离，s2为反应距离。

接上述技术方案，安装所述led警示屏、所述防眩目闪光灯、所述声音报警器和所述摄像机的钢架横梁介于所述限高光电开关与所述限高防护架之间，与所述限高光电开关之间距离介于10m至30m之间。

接上述技术方案，所述车辆动态计重器设置于行车道的中间并覆盖整个行车道的宽度，且每个行车道都设置一个所述车辆动态计重器。

接上述技术方案，每个行车道上都设置有所述led警示屏、所述防眩目闪光灯、所述声音报警器和所述摄像机。

接上述技术方案，所述柔性消能构件内部缓冲结构为六边形蜂窝型、八边形蜂窝型和sps夹层板，或多种结构形式的组合，所述缓冲结构内部填充缓冲吸能复合材料。

提供一种立交桥限高限重预警方法，包括以下步骤：

s1、所述集中控制器实时获取限高光电开关和车辆动态计重器检测值并进行超高与超重判断，如果有超重车辆，则启动所述防眩目闪光灯和所述摄像机获取车辆影像；

s2、所述集中控制器根据所获取的车辆影像识别出超高或者超重车辆的车牌，启动所述声音报警器并在所述led警示屏上显示超高超重车辆信息。

本发明产生的有益效果是：本发明提供的一种立交桥限高限重预警与防撞系统，包括限高限重预警装置和限高防护架，所述限高防护架设置于立交桥结构来车方向一个车长的距离处，所述限高限重预警装置设置于所述限高防护架前端；利用限高限重预警装置实时获取车辆的高度和重量信息，并对超高、超重的车辆产生声光报警，利用限高防护架来缓冲超高车辆的撞击。本发明通过主动预警，可最大程度降低超限车辆与高架桥发生碰撞的风险，并利用限高防护架最大程度上减小碰撞后司乘人员和高架桥损失。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的限高防护架立面图；

图3是主动预警系统工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的一种立交桥限高限重预警与防撞系统，包括限高限重预警装置2和限高防护架1，限高防护架1设置于立交桥结构4来车方向一个车长的距离处，限高限重预警装置2设置于限高防护架前端1，通过限高限重预警装置2主动预警，可最大程度降低超限车辆与高架桥发生碰撞的风险，并利用限高防护架1最大程度上减小碰撞后司乘人员和高架桥损失。

限高限重预警装置2包括集中控制器21以及和集中控制器21均连接的led警示屏22、防眩目闪光灯23、声音报警器25、摄像机24、限高光电开关26和车辆动态计重器27，led警示屏22、防眩目闪光灯23、声音报警器25和摄像机24并排安装于钢架横梁上，并处于车道3的中间，led警示屏22用于显示超重超高信息其前端设置限高光电开关26，限高光电开关26用于检测车辆是否超高其前端设置车辆动态计重器27，车辆动态计重器27用于动态测量车辆的重量。

如图2所示，限高防护架1净高比立交桥结构4实际净高小20mm至100mm，包括刚性拦截构件和柔性消能构件，刚性拦截构件包括限高架钢制立柱12和斜撑11，限高架钢制立柱12顶端设置柔性消能构件，柔性消能构件为横梁钢制外壳15，其内部为缓冲结构13，用于缓冲和吸收车辆撞击能量。

进一步地，所述集中控制器21设置于路边并与led警示屏22、防眩目闪光灯23、声音报警器25、摄像机24、限高光电开关26和车辆动态计重器27通过有线或无线连接。

进一步地，限高光电开关26为对射型光电开关，包括发射器和接收器分别安装于单向车道两边，可设置多对，第一对设置于限高高度h处，第二对设置于限高高度h+deta处，第三对设置于限高高度h-2*deta处，所述deta介于0.15m至0.35m之间。

具体实施时，发射器和接收器安装在单向车道的两端，与限高防护架同宽，共设置三对传感器。假设限高高度为h，第一对位于h处，第二对位于限高高度h+0.2m处，第三对位于h-0.5m处，自上而下其编号分别为1、2、3，其中光路3的作用为防止鸟类等飞行物通过时发生误报。当超高车辆通过时阻挡光路1和2时，接收器就会动作输出一个开关控制信号，从而发出声或者光警示信号，并提示车辆超高但未超过20cm；当超高车辆通过时阻挡1、2和3时，接收器也会输出一个开关控制信号，发出声或者光警示信号，提示车辆超高已经超过20cm。声和光的同时作用将能够对已超高车辆进行警示，对昼夜行驶车辆均有良好的效果，从而达到保护公路、桥梁和隧道的目的。

进一步地，限高光电开关26与限高防护架1之间的距离l通过(1)式确定：

l＝η*(s1+s2)(1)

其中，η为安全系数，s1为制动距离，s2为反应距离。当汽车速度为80km/h的时候，η取1.2，制动距离s1＝0.10v+v2/130，反应距离s2＝v×1000×2.5/3600，l随之确定为136m。在实际应用中可根据实际交通状况适当调整安装距离。

进一步地，安装led警示屏22、防眩目闪光灯23、声音报警器25、摄像机24的钢架横梁介于限高光电开关26与限高防护架1之间，与限高光电开关26之间距离介于10m至30m之间。

进一步地，车辆动态计重器27设置于行车道3的中间并覆盖整个行车道3的宽度，且每个行车道3都设置一个车辆动态计重器27。车辆动态计重器27以动态车重技术为核心，对过往车辆进行称重，称重的原理是：当车前轴经过记重器时会有记重a，当车后轴经过记重器时会有重量b，两者相加即为车辆的重量c。集中控制器21会将车重c与桥梁限重d进行对比，当c大于d时，表示车辆已经超重，此时集中控制器21会控制预警装置产生预警信息。

进一步地，每个行车道3上都设置有led警示屏22、防眩目闪光灯23、声音报警器25、摄像机24。当有超重、超高车辆时，led警示屏22会显示警号文字信息，并打开声光报警器25对车辆驾驶员予以多种方式的警告。此种警报系统能够在白天、黑夜和大雾等恶劣天气正常工作，具有全天候、精度高、可靠性高等特点。

进一步地，如图2所示，所述柔性消能构件的缓冲结构13为六边形蜂窝型、八边形蜂窝型和sps夹层板，或多种结构形式的组合，缓冲结构13内部填充缓冲吸能复合材料14。柔性消能构件其内部结构形式为蜂窝形式，并填充缓冲吸能复合材料14，不仅能够满足吸能要求，还可以减轻结构自重降低成本。同时，利用不同复合材料在撞击载荷作用下产生弹性变形缓冲和塑形永久变形吸能的特性，减小汽车的撞击能，能够有效吸收汽车动能有效的保护桥隧路等结构的安全，同时还能减小车辆的破坏程度，保证乘员的安全。

如图3所示，提供立交桥限高限重预警方法，包括以下步骤：

s1、集中控制器21实时获取限高光电开关26和车辆动态计重器27检测值并进行超高与超重判断，如果有超重车辆，则启动防眩目闪光灯23和摄像机24获取车辆影像；

s2、集中控制器21根据所获取的车辆影像识别出超高或者超重车辆的车牌，启动声音报警器25并在led警示屏22上显示超高超重车辆信息。

在超限车辆行驶至限高防护架以前，对其进行声光预警，提醒驾驶人员减速绕行，从而避免碰撞带来的车辆、司乘人员及高架桥结构的损伤。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。