基于超声波测距的车辆轮胎识别器的制作方法

本实用新型涉及一种识别设备，具体是一种基于超声波测距的车辆轮胎识别器，应用于高速公路管理。

背景技术：

在道路管理中，高速公路的计重收费、超限治理判断车辆是否超重的重要依据之一是车辆的轮轴数量、每根轴上的轮胎数量，轮轴数不同、单双胎不同，直接影响到通行费和超限处罚的尺度，为此高速公路收费出口基本都配备有轮胎识别器。

传统的轮轴轮胎识别器一般采用应变片式压力传感器，将压力传感器安装在路面框架内，传感器直接接受轮胎的碾压受力而产生形变，形变通过应变片转换为电压信号，再通过处理器采集电压信号并通过比较、运算判断是否有车辆轮胎通过。由于传感器长期受到车辆轮胎的冲撞、碾压，以及受温湿度影响，存在零点漂移、结构受损、使用寿命短、检测不灵敏等问题，严重影响车型的判断，经常更换维护难度大、提升了使用成本，因此，如何在避免受车辆轮胎剧烈冲击的情况下准确检测出轮轴和轮胎数量

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种结构简易，能够避免因车辆轮胎的冲撞、碾压导致的结构受损现象，检测效果好、能够为轻重车型的判断提供可靠依据，可以减少维护频率、降低维护成本的基于超声波测距的车辆轮胎识别器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于超声波测距的车辆轮胎识别器，包括设在检测车道上的安装框架，所述安装框架包括安装长槽，所述安装长槽的长度方向垂直于检测车道延伸的方向，多个超声波传感器沿安装长槽的长度方向依次间隔布设在安装长槽内的传感器安装板上，所述超声波传感器整体垂直于路面，且发射及接收端面朝上，各超声波传感器分别通过电缆连接至一处理器，所述安装长槽表面覆盖有一盖板，所述盖板与检测车道表面平齐。

优选的，为了满足各种不同宽度的路面使用要求，所述超声波传感器的数量为12-18个，各超声波传感器等间距设置，且相邻两个超声波传感器之间的间隔为100-120mm。

进一步的，为了保证安装稳固，所述安装长槽两侧分布设有多个固定座，多个固定螺栓对应穿过固定座将安装长槽固定于检测车道上。

优选的，所述盖板通过沉头螺栓固定在安装长槽表面。具体安装时，沉头螺栓穿过盖板并旋入安装长槽两侧的槽壁上端面，从而将盖板紧固在安装长槽表面。

传感器安装板可以与安装长槽一体铸造而成，也可以采用组装式结构。优选的，安装长槽两侧的槽壁彼此相对的一侧朝向槽内分别设有限位体，连接螺栓穿过传感器安装板并旋入限位体，将传感器安装板固定在安装长槽中。

优选的，所述安装长槽设在检测车道的路面上或检测车道中间的称重平台上。安装到称重平台上增加了称重平台的多功能性和实用性，通过称重平台进一步确认整车的重量，进一步提升了车型重量判断的准确度，使高速公路通行费的收取和对超限的处罚更公正合理。

优选的，所述安装框架为长方体，长度为1200mm至2000mm，高度80至120mm，宽度60至100mm。

优选的，所述超声波传感器采用12V或24V的直流电源供电。

优选的，所述超声波传感器的型号为TK-LS，其发射信号穿透厚度为50mm～70mm。由于其发射信号可穿透各类金属、非金属等硬材质，穿透厚度可到50mm～70mm，从而保证信号的传输不受介质密度的影响。

正常情况下当没有车辆通过时，超声波传感器的上端只是以固定的间隔频率发射声波，无法接收声波，形成一个断路的开关信号；当车辆通过通行位置的识别器时，车轴及每个车轴的轮胎将依次碾压并通过安装框架表面的盖板，当有车轴或轮胎经过超声波传感器的上方时，超声波传感器发出的声波会被阻挡继而反射回来被超声波传感器接收到，形成一个通路的开关信号。据此车辆通过时安装于安装框架中的各个超声波传感器会检测到断路或通路的开关信号并将通断信号通过电缆传输到处理器，处理器对通断信号进行计数，并将得到的通断计数数据与预先存储在处理器中的各种轮轴、轮胎通过时所对应的检测信号规律进行对比，继而判别是否有轮轴通过以及每个轮轴上是单胎还是双胎，实现轮轴、轮胎数的识别，从而为不同重量的车型判断提供较为可靠的依据。

本实用新型可以准确检测得出轮轴数量和每根轮轴上的轮胎数量，从而有利于判断通过的车型情况，为高速公路通行费和超限处罚的判断提供了可靠的依据；利用了现有的超声波传感器作为检测的基本单元，通过独特的布设方式对通过的车辆轮轴及轮胎数量实时快速检测，检测过程中不会与车辆的轮胎接触，避免了被轮胎冲撞、碾压导致的结构受损，检测精度高，同时延长了一次安装的使用寿命，大大降低了维护频率和维护成本；且超声波传感器能透过空气、金属、非金属等材质，具有不受介质密度、介电常数、导电性、反射系数、压力、温度等影响的特点，价格低廉，降低了安装投入的成本。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的内部结构示意图；

图中，1.安装框架，11.安装长槽，11-1.槽壁，11-2.限位体，12.传感器安装板，12-1.连接螺栓，13.盖板，13-1.沉头螺栓，14.固定座，14-1.固定螺栓，2.超声波传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图所示，一种基于超声波测距的车辆轮胎识别器，包括设在检测车道上的安装框架1，所述安装框架1包括安装长槽11，所述安装长槽11的长度方向垂直于检测车道延伸的方向，多个超声波传感器2沿安装长槽11的长度方向依次间隔布设在安装长槽11内的传感器安装板12上，所述超声波传感器2整体垂直于路面，且发射及接收端面朝上，各超声波传感器2分别通过电缆连接至一处理器，所述安装长槽11表面覆盖有一盖板13，所述盖板13与检测车道表面平齐。

优选的，为了满足各种不同宽度的路面使用要求，所述超声波传感器2的数量为12-18个，各超声波传感器2等间距设置，且相邻两个超声波传感器2之间的间隔为100-120mm。

进一步的，为了保证安装稳固，所述安装长槽11两侧分布设有多个固定座14，多个固定螺栓14-1对应穿过固定座14将安装长槽11固定于检测车道上。

优选的，所述盖板13通过沉头螺栓13-1固定在安装长槽11表面。具体安装时，沉头螺栓13-1穿过盖板13并旋入安装长槽11两侧的槽壁11-1上端面，从而将盖板13紧固在安装长槽11表面。

传感器安装板12可以与安装长槽11一体铸造而成，也可以采用组装式结构。优选的，安装长槽11两侧的槽壁11-1彼此相对的一侧朝向槽内分别设有限位体11-2，连接螺栓12-1穿过传感器安装板12并旋入限位体11-2，将传感器安装板12固定在安装长槽11中。

优选的，所述安装长槽11设在检测车道的路面上或检测车道中间的称重平台上。安装到称重平台上增加了称重平台的多功能性和实用性，通过称重平台进一步确认整车的重量，进一步提升了车型重量判断的准确度，使高速公路通行费的收取和对超限的处罚更公正合理。

优选的，所述安装框架1为长方体，长度为1200mm至2000mm，高度80至120mm，宽度60至100mm。

超声波传感器2可以采用多种方式供电，优选的，所述超声波传感器2采用12V或24V的直流电源供电。

优选的，为了保证运行稳定性，本实用新型中的超声波传感器2的型号为TK-LS，其发射信号可穿透各类金属、非金属等硬材质，穿透厚度可到50mm～70mm，保证信号传输不受介质密度的影响；处理器选用的型号为派特称重仪表的PAT-SWI处理器。

正常情况下当没有车辆通过时，超声波传感器2的上端只是以固定的间隔频率发射声波，无法接收声波，形成一个断路的开关信号；当车辆通过通行位置的识别器时，车轴及每个车轴的轮胎将依次碾压并通过安装框架1表面的盖板13，当有车轴或轮胎经过超声波传感器2的上方时，超声波传感器2发出的声波会被阻挡继而反射回来被超声波传感器2接收到，形成一个通路的开关信号。据此车辆通过时安装于安装框架1中的各个超声波传感器2会检测到断路或通路的开关信号并将通断信号通过电缆传输到处理器，处理器对通断信号进行计数，并将得到的通断计数数据与预先存储在处理器中的各种轮轴、轮胎通过时所对应的检测信号规律进行对比，继而判别是否有轮轴通过以及每个轮轴上是单胎还是双胎，并输出检测结果包括车轴数量和每轴的轮胎数量，实现轮轴、轮胎数的识别，处理器将检测结果通过串口或CAN输出至管理控制台即可显示出来，管理人员依据这些检测结果可判断出轻重车型，从而为不同重量的车型判断、通行费和超限处罚的收取提供较为可靠公正的依据。