[发明专利]基于压电材料的便携式动态车辆超载检测器及超载检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于压电材料的便携式动态车辆超载检测器及超载检测方法，属于道路交通领域。

背景技术

交通事故是影响现代道路交通系统效率的重要因素，也是影响智能交通发展的重大制约和首要问题。随着经济和社会的发展，机动车数量的持续增长，使得道路交通系统负荷不断增大，同时交通事故发生的概率也不断提升。据统计，全国70％的道路交通安全事故是车辆超重引发的，50％的群死群伤重特大道路交通事故与超重有直接关系，车辆超重运输给人民生命财产造成巨大损失。同时超重货物运输车辆的荷载远远超过了公路或桥梁的设计承受荷载，致使路面损坏、桥梁断裂，以至于正常使用年限大大缩短，不得不提前大中修，甚至严重影响交通基础设施的使用。全国公路桥梁中每年因车辆超重行驶造成的损失超过300亿元，这无疑是对国家财产造成巨额损失。所以能够有效简便地检测并控制车辆超载行驶对于交通安全方面是至关重要的。

国内外现有的车辆承重检测方法及仪器主要有以下几种：电子汽车称(即电子地磅)、单片机自动称重系统、基于单片机的光纤光栅测重系统等。

电子汽车衡(电子地磅)存在问题：1)电子地磅体积较大，测量时不便移动，使得测量地点受限制；2)制造仪器成本较高，不适宜广泛使用；3)仪器做工精密，需要专业的人员进行调试维修，并且需要长期观测，对仪器进行必要的日常维护及保养，否则将影响仪器的准确性及稳定性。4)对使用环境有较高的要求，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。一般情况下，高温环境对传感器造成涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题；相应的环境因素下我们必须选择相应的传感器才能满足必要的称重要求。单片机自动称重系统存在问题：1)测量时车辆不便移动；2)产品耐用性较差，不适于长期使用；无线便携式超载检测仪存在问题：仪器造价昂贵，装置结构复杂，维修费用较高，需要的维修技术较高.对于在重要桥梁及道路前测量车辆承重的光纤光栅测重系统，其灵敏度和准确度非常高，但是仪器造价昂贵，只能国外进口装置，且装置结构复杂必须要有专业人士操作，定时维护检修，维修费用较高。

目前缺乏普及一种成本较低、轻巧灵便、可携带可随意设置检查点的车辆动态承重检测装置。

发明内容

本发明目的是为了解决现有车辆承重检测存在的问题，提供了一种基于压电材料的便携式动态车辆超载检测器及超载检测方法。

本发明所述基于压电材料的便携式动态车辆超载检测器，它包括钢型承载台、稳态复合板、多个PZT陶瓷薄片和控制单元；

所述控制单元包括整流电路、单片机、显示器、信息输入部和数据库；

钢型承载台由弧形板和底板构成，弧形板和底板为一体件，在弧形板和底板围成的中空部分设置稳态复合板，稳态复合板的弧度与弧形板的弧度贴合，稳态复合板的弧形最高点与弧形板的弧形最高点相切，稳态复合板与弧形板之间留有变形空间；在稳态复合板的上下表面均匀设置有多个PZT陶瓷薄片；

多个PZT陶瓷薄片采集车辆前后轮胎压力信号，并输出给整流电路，整流电路的输出端与单片机的输入端相连；单片机的显示信号输出端与显示器的显示信号输入端相连；

信息输入部的输出端与单片机的信息输入端相连；

单片机的数据传输端与数据库的数据传输端相连。

基于所述基于压电材料的便携式动态车辆超载检测器的超载检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、由信息输入部向单片机输入所在桥梁或道路承重上限值GT1；

步骤二、车辆的前轮和后轮依次压过钢型承载台的弧形上表面，PZT陶瓷薄片激发电压脉冲信号，经整流电路整流后输出给单片机，获取了车辆前轴电压值U₁和后轴电压值U₂；

步骤三、获取车辆前、后车轴重量；

根据公式获取车辆前轴重量a₁；

根据公式获取车辆前轴重量a₂；

步骤四、由信息输入部向单片机输入车辆的具体型号，单片机根据该型号从数据库中调取该型号车辆的标准前轴重a_1T、标准后轴重a_2T和承载上限值G_T2；

步骤五、根据公式获取车辆总重；

其中：m₁为根据车辆前轴重量a₁计算的车辆总重；

m₂为根据车辆后轴重量a₂计算的车辆总重；

γ为修正系数，取0.；