一种道路桥梁车辆荷载分布监控系统及监控方法与流程

1.本发明属于交通运输技术领域，具体涉及一种道路桥梁车辆荷载分布监控系统及监控方法。


背景技术：

2.随着经济社会的快速发展，我国的高速公路铺设长度已经居于世界领先水平。高速公路不仅给普通居民的外出提供了便利，还在物联网时代，为货运节省了大量的时间和经费。然而，在高速公路中，按照行业设计规范指定了道路桥梁的通行荷载标准，这就要求对高速公路上通行的车辆进行限载，避免影响路面寿命以及影响桥梁的结构安全。
3.现有技术中的做法，是在需监测车辆轴重荷载的路段路面或者桥梁桥面下方埋设车辆轴重动态称重设备，以监测过往车辆的轴重和总重量。该方法的优点就是能在不停车，甚至高速行驶过程中对车辆进行称重。但是该类动态称重方法误差较高，设备的使用寿命较短，维护成本较高，设备维修和更换施工时影响高速公路的正常通行。而且，以往的车辆荷载监测仅仅能反映道路桥梁监控断面处过往车辆的荷载，不能反映车辆荷载在路面或桥面上的空间分布情况，更不能对即将上桥的车辆队列荷载是否影响到桥梁结构安全进行预警。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提出了一种道路桥梁车辆荷载分布监控系统，通过道路桥梁入口处的车辆轴距和总轴数，来确定车辆的荷载信息，并进行分布式统计，得到道路桥梁总荷载以及荷载的空间分布数据。
5.为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种道路桥梁车辆荷载分布监控系统，包括：车轴距检测模块，用于确定各车道上车辆的轴距和总轴数量信息；
6.比对模块，将收集的车辆轴距和总轴数量信息与车辆数据库内部信息进行比对，得到车辆对应的荷载信息；
7.车道信息归类模块，用于对各车道上车辆的荷载信息进行分布式统计，得到各车道上车辆的分布信息；
8.控制中心模块，用于根据车辆的荷载信息以及各车道上车辆的分布信息来确定道路桥梁的总荷载以及荷载的空间分布数据。
9.作为优选的，所述车轴距检测模块包括安装在各车道上的压力传感器，所述压力传感器用于检测上方路过车辆的轴距和总轴数量。
10.作为优选的，所述压力传感器沿道路桥梁方向的长度为18-20m。
11.作为优选的，所述压力传感器上方覆盖有铁栅栏。
12.作为优选的，所述系统还包括预警模块；
13.所述预警模块用于从所述控制中心模块获取道路桥梁的总荷载以及荷载的空间分布数据，并判定所述总荷载或荷载的空间分布数据是否超过预设阈值；若是，则向警报器
发送报警信息。
14.另一方面，本发明提供了一种道路桥梁车辆荷载分布监控系统的监控方法，包括：
15.s1、通过车轴距检测模块来检测车辆的轴距和总轴数量信息，所述车轴距检测模块设置在道路桥梁入口及道中；
16.s2、通过比对模块，将收集的车辆轴距和总轴数量信息与车辆数据库内部信息进行比对，得到车辆对应的荷载信息；
17.s3、通过车道信息归类模块，对各车道上车辆的荷载信息进行分布式统计，得到各车道上车辆的分布信息；
18.s4、通过控制中心模块根据车辆对应的荷载信息以及各车道上车辆的分布信息，确定道路桥梁总荷载以及荷载的空间分布数据。
19.作为优选的，所述车轴距检测模块包括安装在各车道上的压力传感器，所述压力传感器用于检测上方路过车辆的轴距和总轴数量。
20.作为优选的，所述压力传感器沿道路桥梁方向的长度为18-20m。
21.作为优选的，所述车辆数据库内部信息通过如下方法得到：
22.①
、建立道路实验区域，在实验区域划分多个车道，在每个车道上安装压力传感器，压力传感器上方采用铁栅栏覆盖；
23.②
、在实验区域通过实验车辆，实验车辆分别采用小客车、大客车、二轴货车、三轴货车、四轴货车、五轴货车，通过压力传感器受到压力的位置来确定车辆的轴距以及总轴数量，同时检测出车辆的荷载信息，将不同车辆的轴距信息和总轴数与荷载信息建立比对数据库，录入比对模块。
24.作为优选的，所述方法还包括；
25.通过预警模块从所述控制中心模块获取道路桥梁的总荷载以及荷载的空间分布数据，并判定总荷载或荷载分布数据是否超过预设阈值；若是，则向警报器发送报警信息。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
27.本发明提供的一种道路桥梁车辆荷载分布监控系统，在道路或者桥梁入口处安装压力传感器，可精确到每种车型的载荷计算，同时将测量得到的载荷数据上传至控制中心模块，对超过道路或者桥梁载荷的车辆可进行预警并发出警报声，可有效保护道路或桥梁路面不被损坏。该系统在道路上安装等间隔的压力传感器，压力传感器的长度为18～20m，涵盖多种常见车型，可通过压力传感器受到压力的位置，来确定车辆荷载在路面或者桥梁上的不同区域的空间分布，更精确的监测路面的荷载情况。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本发明提供的一种道路桥梁车辆荷载分布监控系统的示意图。
具体实施方式
30.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
31.具体实施例如下：
32.本实施例提供了一种道路桥梁车辆荷载分布监控系统，如图1所示，包括：车轴距检测模块，用于确定各车道上车辆的轴距和总轴数量信息；
33.比对模块，将收集的车辆轴距和总轴数量信息与车辆数据库内部信息进行比对，得到车辆对应的荷载信息；
34.车道信息归类模块，用于对各车道上车辆的荷载信息进行分布式统计，得到各车道上车辆的分布信息；
35.控制中心模块，用于根据车辆的荷载信息以及各车道上车辆的分布信息来确定道路桥梁的总荷载以及荷载的空间分布数据。
36.本实施例中，所述车轴距检测模块包括安装在各车道上的压力传感器，所述压力传感器用于检测上方路过车辆的轴距和总轴数量。
37.具体的，可以通过所述压力传感器受到压力的位置，实时检测出上方路过车辆的轴距，还可以判断出上方路过车辆的总轴数。举例来说，道路上有车辆路过时，压力传感器受到压力的位置有三处，结合传感器受到压力位置之间的距离，可以判断出该车为三轴货车，然后通过比对模块，将收集的车辆轴距和总轴数量信息与车辆数据库内部信息进行比对，得到三轴货车对应的荷载信息。
38.然后通过车道信息归类模块，收集车轴距检测模块得到的车辆轴距和总轴数量信息，判断出车辆处于道路桥梁的哪一条道上，并对同时进入道路桥梁的车辆进行分布式统计，得到各车道上车辆的分布信息。
39.最后将车辆的荷载信息和分布信息传递至所述控制中心模块，通过所述控制中心模块来确定道路桥梁的总荷载以及荷载的空间分布数据。
40.本实施例中，所述控制中心模块，可以将道路桥梁的总荷载以及荷载的空间分布数据发送给道路桥梁管理系统和/或交通管理系统，供所述道路桥梁管理系统和/或交通管理系统进行信息发布和/或交通管制，对道路桥梁潜在的风险进行排除。
41.所述控制中心模块还可以将道路桥梁的总荷载以及荷载的空间分布数据发送给预警模块，通过所述预警模块判定所述总荷载或荷载的空间分布数据是否超过预设阈值；若是，则向警报器发送报警信息。举例来说，设置在桥梁入口处的车轴距检测模块，检测到各车道上车辆的轴距和总轴数量信息；然后通过比对模块，将收集的车辆轴距和总轴数量信息与车辆数据库内部信息进行比对，得到车辆对应的荷载信息；然后通过车道信息归类模块，将各车道上车辆的荷载信息进行分布式统计，得到各车道上车辆的分布信息；然后通过控制中心模块，根据车辆的荷载信息以及各车道上车辆的分布信息来确定桥梁的总荷载以及荷载的空间分布数据；最后将桥梁的总荷载以及荷载的空间分布数据发送给预警模块；
42.如若所述控制中心模块得到的桥梁上车辆的总荷载超过了桥梁的预设阈值时，则此时桥梁荷载存在一定的风险，此时所述预警模块向警报器发送报警信息，提示桥梁上的车辆荷载过大，可以阻止车辆继续行驶上桥，有效排除潜在风险；如若所述控制中心模块得到的桥梁上车辆荷载的空间分布数据超过了桥梁的预设阈值时，最左侧车道上的荷载过大时，此时桥梁存在左倾的风险，警报器可以提醒大家向右变道，最右侧车道上的荷载过大时，此时桥梁存在右倾的风险，警报器可以提醒大家向左变道，有效排除潜在风险；如若桥梁上车辆的总荷载超过了桥梁的预设阈值，且桥梁上车辆荷载的空间分布数据超过了桥梁的预设阈值，则此时警报器既可以提醒大家，阻止车辆继续行驶上桥，也可以对不同车道上的车辆进行指挥变道，排除潜在风险。
43.本实施例中，所述压力传感器沿道路桥梁方向的长度为18-20m。该长度的压力传感器可以涵盖绝大部分车型，有效检测出车辆的轴距和总轴数。
44.所述压力传感器上方覆盖有铁栅栏。可以防止所述压力传感器被损坏。
45.另一方面，本实施例提供了一种道路桥梁车辆荷载分布监控系统的监控方法，包括：
46.s1、通过车轴距检测模块来检测车辆的轴距和总轴数量信息，所述车轴距检测模块设置在道路桥梁入口及道中；
47.s2、通过比对模块，将收集的车辆轴距和总轴数量信息与车辆数据库内部信息进行比对，得到车辆对应的荷载信息；
48.s3、通过车道信息归类模块，对各车道上车辆的荷载信息进行分布式统计，得到各车道上车辆的分布信息；
49.s4、通过控制中心模块根据车辆对应的荷载信息以及各车道上车辆的分布信息，确定道路桥梁总荷载以及荷载的空间分布数据。
50.所述车轴距检测模块包括安装在各车道上的压力传感器，所述压力传感器用于检测上方路过车辆的轴距和总轴数量。
51.所述压力传感器沿道路桥梁方向的长度为18-20m。
52.所述车辆数据库内部信息通过如下方法得到：
53.①
、建立道路实验区域，在实验区域划分多个车道，在每个车道上安装压力传感器，压力传感器上方采用铁栅栏覆盖；
54.②
、在实验区域通过实验车辆，实验车辆分别采用小客车、大客车、二轴货车、三轴货车、四轴货车、五轴货车，通过压力传感器受到压力的位置来确定车辆的轴距以及总轴数量，同时检测出车辆的荷载信息，将不同车辆的轴距信息和总轴数与荷载信息建立比对数据库，录入比对模块。
55.本实施例中，建立车辆数据库内部信息时，还可以增设摄像头，通过摄像头对道路桥梁入口处的车辆进行拍摄，并将拍摄得到的照片信息传递至比对模块，结合摄像头与压力传感器采集到的信息，使得比对模块对车辆的荷载判定更加准确。
56.举例来说，所述车辆数据库内部信息通过如下方法得到：
57.在实验区域划分三个车道，分别为快车道、慢车道、中间车道，在每个车道安装摄像头与压力传感器，压力传感器按照间隔为1.5～2.0m安装在道路上，上方采用铁栅栏覆盖；
58.通过实验车辆，实验车辆分别采用小客车、大客车、二轴货车、三轴货车、四轴货车、五轴货车，通过压力传感器的位置确定车辆的轴距，同时进而检测出车辆荷载信息，建立比对数据库，录入比对模块；
59.将压力传感器与摄像头安装在实际道路或者桥梁入口处及道中，建立数据传输系统，将压力传感器与摄像头接收的数据信息连接至数据处理器，通过数据处理器将照片信息与车辆的轴距和总轴数信息进行结合处理，有效提升车辆荷载的准确性。
60.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。