专利名称：一种交通监测梁、交通路面结构及动态交通监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交通领域，尤其涉及一种交通监测梁、交通路面结构及动态交通监测系统。
背景技术：
随着公路运输事业在持续不断地快速发展，车辆数目日益增多，随之而来的交通运输问题也愈发严重，各种超载、超速等违规现象日益频繁，交通事故频发，给人们的生命及财产安全造成了极大的威胁。同时，由于缺乏及时有效的监测手段，车辆的超限超载现象非常普遍。车辆超限是指公路上形式的各种运输车辆装载货物超过国家管理规定的行为，是运输车辆装载超过公路对其的限制。车辆超载是指公路运输车辆在装载货物时超过其核定的载质量，即超过行驶证上核定的载货质量，是车辆本身对其装载的限制。而超限超载的车辆一方面可对公路路面的使用寿命产生影响，其主要会使路面在重荷载作用下会产生内部结构的微量损伤、局部剪切变形，甚至出现累计变形破坏极限状态，路面会被永久性破坏；一方面还会对车辆的安全行驶产生影响，超限超载的车辆由于制动不及时、热衰退导致了制动效能降低、爆胎或转向系统的影响，容易出现交通安全事故；另一方面还会降低通行能力及综合经济效益。另外，车速过快会造成相应的交通安全隐患，密集的车流量会造成交通拥堵，这些交通信息如不能被及时有效地监测与定位，将不利于道路交通管制。自智能交通系统概念提出以来，人们试图采用各种先进科学技术将交通系统所涉及的人、车、路及环境综合在一起使其发挥智能作用，并保障人们的生命财产安全，延长国家基础设施的使用寿命。其中，为了进行路面车重、车速及车流量的监测，现有技术提供了一种动态交通监测系统，动态交通监测系统可对车辆的重量、车速及车流量等交通因素进行监测，从而达到交通实时监管的目的。而应用于该系统中的交通监测梁，其主要采用嵌入 式金属条结构，将微小体积的传感器在金属条结构安装时嵌入其承力部位。但是，由于其结构复杂，成本较高，施工难度大，导致这种交通监测梁无法大面积推广。
实用新型内容本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、成本低廉、施工难度小且信号准确的交通监测梁、交通路面结构及动态交通监测系统。为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种交通监测梁，包括上梁及硬质垫板，以及固设于所述上梁及硬质垫板之间的若干传感器。进一步地，所述上梁为混凝土梁或钢梁。进一步地，所述硬质垫板包括第一硬质板以及两块分别固设于该第一硬质板两侧的、形成所述传感器容纳空间的第二硬质板，或者，所述硬质垫板包括第一硬质板以及三块分别固设于该第一硬质板两侧及中部的、形成所述传感器容纳空间的第二硬质板。进一步地，所述传感器通过环氧树脂粘固镶嵌于所述容纳空间内。进一步地，所述传感器部分嵌入所述混凝土梁内。[0010]进一步地，所述传感器通过环氧树脂粘设于所述钢梁对应支脚上，该支脚横截面尺寸与所述传感器横截面尺寸匹配，且所述支脚与所述钢梁一体浇注成型或支脚焊接于所述钢梁上。进一步地，所述钢梁宽度小于或等于10厘米进一步地，所述传感器包括由PMN陶瓷柱及填充于该PMN陶瓷柱间的环氧树脂-水泥基体形成的复合材料片、形成于该复合材料片上下表面的正负电极、封装于所述复合材料片外且设置有电磁屏蔽层的封装结构，以及与所述正负电极、电磁屏蔽层连接的线缆，或，所述传感器包括由石英晶体或PZT陶瓷块的材料片、形成于该材料片上下表面的正负电极、封装于所述材料片外且设置有电磁屏蔽层的封装结构，以及与所述正负电极、电磁屏蔽层连接的线缆。进一步地，所述硬质垫板采用钢材。相应地，本实用新型实施例还提供了一种交通路面结构，包括开设有容置槽的路面，于所述容置槽中设置有上述交通监测梁，所述上梁朝上放置，所述交通监测梁径向两侧设置有柔性防水层，所述容置槽内壁与所述柔性防水层之间设置有灌缝材料填充层，所述容置槽顶部采用浙青混凝土层盖封。相应地，本实用新型实施例还提供了一种动态交通监测系统，包括上述的交通监测梁，以及与所述传感器相连的、根据传感器感应到车辆的动态压力信号进行交通监测的中央处理端。本实用新型实施例通过提供一种交通监测梁、交通路面结构及动态交通监测系统，其中交通监测梁包括上梁及硬质垫板，以及固设于所述上梁及硬质垫板之间的若干传感器，该交通监测梁结构简单，施工条件要求少且施工复杂度低，有效地节省了人力物力，并且成本低廉，易于推广。
图I是本实用新型第一实施例的交通路面结构的示意图。图2是本实用新型第一实施例的路面2的结构示意图。图3是本实用新型第一实施例的交通监测梁3的结构示意图。图4是本实用新型第一实施例的第一硬质板10的结构示意图。图5是本实用新型第一实施例的第二硬质板12的结构示意图。图6是本实用新型第一实施例的硬质垫板5的结构示意图。图7是本实用新型第一实施例的混凝土梁4与传感器6的嵌入结构图。图8是本实用新型第二实施例的交通监测梁3的结构示意图。图9是本实用新型第二实施例的交通监测梁3的钢梁14的结构示意图。图10是本实用新型实施例的动态交通监测系统的结构示意图。图11是本实用新型实施例的交通监测梁3在路面上应用的第一示例。图12是本实用新型实施例的交通监测梁3在路面上应用的第二示例。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型实施例进行详细说明。[0030]本实用新型第一实施例的交通路面结构如图I所示，其包括如图2所示的开设有容置槽I的路面2，于容置槽I中设置有如图3所示的交通监测梁3，该交通监测梁3包括混凝土梁4及硬质垫板5，以及固设于混凝土梁4及硬质垫板5之间的两个传感器6，混凝土梁4朝上放置，交通监测梁3径向两侧设置有柔性防水层7，容置槽I内壁与柔性防水层7之间设置有灌缝材料填充层8，容置槽I顶部采用浙青混凝土层9盖封，当然，浙青混凝土层9下方还可以紧贴设置有一防水层。其中，硬质垫板5包括如图4所示的第一硬质板10以及两块分别固设于该第一硬质板10两侧的、形成传感器6容纳空间11的第二硬质板12，第二硬质板12可如图5所示。固设组合后，硬质垫板5可如图6所示。这种硬质垫板5的结构可以防止因路基不均匀沉降或路基不平导致的传感器处于非正常工作状态的问题，例如，当发生不均匀沉降时，路基 会产生松动现场，从而交通监测梁会发生偏移，梁的受力状态会改变，导致交通监测梁上受力情况复杂，传感器6无法正确反映实际的情况。为了使传感器6粘牢于容纳空间11内以防止其产生滑动现象，传感器6可通过环氧树脂等强粘性防水材料粘固镶嵌于容纳空间11内。传感器6部分嵌入混凝土梁4内，其嵌入部分大小根据实际情况选择，嵌入组合后可如图7所示。传感器6可以采用如下实施例传感器6包括由PZT压电陶瓷颗粒及水泥粉末复合而成的复合材料片、形成于该复合材料片上下表面的正负电极、封装于所述复合材料片外且设置有电磁屏蔽层的封装结构，以及与所述正负电极、电磁屏蔽层连接的线缆。或者传感器6包括由PMN陶瓷柱及填充于该PMN陶瓷柱间的环氧树脂-水泥基体形成的复合材料片、形成于该复合材料片上下表面的正负电极、封装于所述复合材料片外且设置有电磁屏蔽层的封装结构，以及与所述正负电极、电磁屏蔽层连接的线缆。或者传感器6包括由石英晶体或PZT陶瓷块的材料片、形成于该材料片上下表面的正负电极、封装于所述材料片外且设置有电磁屏蔽层的封装结构，以及与所述正负电极、电磁屏蔽层连接的线缆。为保证该交通监测梁的稳定性，硬质垫板一般采用钢材或其他刚度大的金属材质，如硬质铝合金等。上述柔性防水层7可采用浙青纸、碳纤维布等。上述灌缝材料填充层8可采用细沙或水泥稳定砂等，灌缝时应保证充分密实。传感器的个数可根据实际交通监测梁长度来确定，作为一种实施方式，硬质垫板还可以包括第一硬质板以及三块分别固设于该第一硬质板两侧及中部的、形成传感器容纳空间的第二硬质板。如图8及图9所示，本实用新型的第二实施例的交通监测梁还可以采用钢梁14代替上述混凝土梁4，则上述交通监测梁结构可如图8所示，其包括带有支脚13的钢梁14及硬质垫板5，以及固设于钢梁14及硬质垫板5之间的两个传感器6，钢梁4朝上放置，而钢梁14 一般厚度应较作为硬质垫板5的钢板厚，如图9所示，钢梁14于装设传感器6的位置设置有支脚13，支脚13通过环氧树脂或其他可靠的粘性材料与传感器6粘合，支脚13可与钢梁14 一体浇注成型，或者支脚13焊接至钢梁14的相应位置，支脚13横截面尺寸与传感器6横截面尺寸匹配以使之完全吻合，增强粘合的牢固性，另外，硬质垫板5的结构仍可如图6所示。这样，由于交通监测梁采用第二实施例的钢结构，其整体性好，刚度大，相比混凝土梁4，钢梁14可以做到更小的尺寸，例如钢梁的宽度可以在IOcm或以下。而交通监测梁的设置方式可根据实际情况选择如图11所示的平行并列设置或如图12所示的平行交错设置。在进行交通监测梁的施工时 ，可按照如下方式进行(I)容置槽I开挖其深度应考虑浙青混凝土层9厚度和交通监测梁3高度；其宽度应考虑交通监测梁3宽度及施工预留空间；其长度应考虑交通监测梁3长度及施工预留空间。开挖容置槽I的底部及侧壁应保证良好的平整度。如实际中，容置槽I底部平整度较差时，可加铺少量水泥稳定砂等材料。(2)信号线保护在灌缝前，需做好信号线的保护措施，可采用解释的细套管将传感器的信号线由交通监测梁3引导至电荷放大器输入端。如采用无线传输设备，则将无线发射器放入交通监测梁3中混凝土梁4与硬质垫板5之间的空隙处，并用胶套包裹固定。其中无线发射器可采用太阳能供电或电池供电方式。(3)灌缝用柔性防水材料包裹在混凝土梁4的侧面形成柔性防水层7，放置灌缝材料形成灌缝材料填充层8。(4)浙青混凝土铺筑精确计算顶部浙青混凝土层9的松铺厚度，在充分压实的基础上，保证其与路面2平齐，且在浙青混凝土层9底部设置一防水层为宜。如图10所示，本实用新型实施例的动态交通监测系统包括上述交通监测梁3，以及与交通监测梁3中的传感器6相连的、根据传感器6感应到车辆的动态压力信号进行交通检测的中央处理端15，而中央处理端15包括中央控制器16及分析软件17，而传感器6与中央处理端15之间还设置有信号调整装置18，该信号调整装置18包括电荷放大器及滤波器，车辆经过传感器6时，其产生的动态压力信号将传导至传感器6转化为电信号，该电信号的幅值大小与车辆经过时产生的压力幅值大小及车速有关，信号调整装置18会将传感器6的实时信号转换成对应的电压信号，然后，电压信号被放大并转换成数字信号到中央处理端15。当车辆先后通过埋置于如图11所示的同一车道且距离固定的两条交通监测梁3时，中央处理端15的信号分析软件将记录信号到达时间和波形，从而基于信号到达时间差以及两条交通监测梁3之间的距离，车辆的行驶速度就会被计算出来。另外，车辆的重量也会根据车辆速度和波形计算出来。此外，车流量也能通过单位时间产生的信号个数来获得。以上所述是本实用新型的具体实施方式
，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.ー种交通监测梁，其特征在于，包括上梁及硬质垫板，以及固设于所述上梁及硬质垫板之间的若干传感器。
2.如权利要求I所述的交通监测梁，其特征在于，所述上梁为混凝土梁或钢梁。
3.如权利要求I所述的交通监测梁，其特征在于，所述硬质垫板包括第一硬质板以及两块分别固设于该第一硬质板两侧的、形成所述传感器容纳空间的第二硬质板，或者，所述硬质垫板包括第一硬质板以及三块分别固设于该第一硬质板两侧及中部的、形成所述传感器容纳空间的第二硬质板。
4.如权利要求3所述的交通监测梁，其特征在于，所述传感器通过环氧树脂粘固镶嵌于所述容纳空间内。
5.如权利要求3所述的交通监测梁，其特征在于，所述传感器部分嵌入所述混凝土梁内。
6.如权利要求2所述的交通监测梁，其特征在于，所述传感器通过环氧树脂粘设于所述钢梁对应支脚上，该支脚横截面尺寸与所述传感器横截面尺寸匹配，且所述支脚与所述钢梁一体浇注成型或支脚焊接于所述钢梁上。
7.如权利要求6所述的交通监测梁，其特征在于，所述钢梁宽度可小于或等于10厘米。
8.如权利要求I所述的交通监测梁，其特征在于，所述传感器包括由PMN陶瓷柱及填充于该PMN陶瓷柱间的环氧树脂-水泥基体形成的复合材料片、形成于该复合材料片上下表面的正负电极、封装于所述复合材料片外且设置有电磁屏蔽层的封装结构，以及与所述正负电极、电磁屏蔽层连接的线缆，或， 所述传感器包括由石英晶体或PZT陶瓷块的材料片、形成于该材料片上下表面的正负电极、封装于所述材料片外且设置有电磁屏蔽层的封装结构，以及与所述正负电极、电磁屏蔽层连接的线缆。
9.ー种交通路面结构，包括开设有容置槽的路面，其特征在于，于所述容置槽中设置有如权利要求1-8中任一项所述的交通监测梁，所述上梁朝上放置，所述交通监测梁径向两侧设置有柔性防水层，所述容置槽内壁与所述柔性防水层之间设置有灌缝材料填充层，所述容置槽顶部采用浙青混凝土层盖封。
10.一种动态交通监测系统，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的交通监测梁，以及与所述传感器相连的、根据传感器感应到车辆的动态压力信号进行交通监测的中央处理端。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种交通监测梁及其应用的交通路面结构及动态交通监测系统，其中交通监测梁包括上梁及硬质垫板，以及固设于所述上梁及硬质垫板之间的若干压电传感器，该交通监测梁结构简单，施工条件要求少且施工复杂度低，有效地节省了人力物力，并且成本低廉，易于推广。上述交通监测梁组成的动态交通监测系统可以实时监测和收集交通路面的动态交通信息，如车速，车重及车流量，且该系统对正常的交通运行没有任何影响。
文档编号E01F11/00GK202369941SQ201120357270
公开日2012年8月8日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者张博, 李宗津, 秦磊, 陆有源 申请人:建维科技(深圳)有限公司