[实用新型]一种识别桥上行驶车辆车轴和速度的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及桥梁健康监测、桥梁动态称重以及车辆荷载监测领域，尤其涉及识别桥上行驶车辆车轴和速度的方法和系统。

背景技术

近年来，由于受车辆移动荷载的作用以及运输超载的影响，使得桥梁安全事故屡屡发生。因此，检测桥梁上移动荷载大小，确定桥上行驶车辆的速度、车轴数以及轴距，对桥梁健康监测和交通运输治理超载超速车辆具有重要的理论意义和应用价值。

目前对桥梁上车辆移动荷载的监测主要为传统的地磅和BWIM(Bridge weigh-in-motion，桥梁动态称重)。前者需要停车或以极低速度行驶导致识别效率低，并且需要设置专用的称重站，维护成本高；后者采用安装传感器，利用计算机处理数据并分析结果的现代化方法。虽然较传统方式大大提高了效率，降低了成本；但是安装在桥面的磁带式或压感式传感器存在使用寿命低和安装维护需要中断交通的缺点，而FAD(Free-of-axle-detector)传感器(非路面式车轴探测传感器)对车辆横向行驶位置很敏感，即车辆行驶位置的改变可能导致识别结果精度下降，甚至无法识别。

为此本人的专利201610114464.4公开了一种用于桥梁的车轴识别方法及系统，使用桥梁全局响应进行车辆轴距识别，车辆识别结果更为可靠，进而能准确识别车辆轴距和速度。但是上述通过建立两座虚拟简支梁的方案，并由响应时程曲线来实现车轴数判断的方法需要每车道至少4个到至多6个传感器来达到识别的目的，存在需要传感器数量较多等缺点，且隔离响应的计算过程较为复杂。为了解决以上问题，本实用新型人重新提出一种更为简单、传感器设置更少的识别桥上行驶车辆车轴和车速的装置。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种识别桥上行驶车辆车轴和速度的系统，以解决FAD传感器稳定性和识别精度较差，识别结果易受车辆横向行驶位置影响，应用范围小的技术问题。另外，专利201610114464.4基于“虚拟简支梁”原理，通过信号处理获得桥梁隔离响应，进而识别车辆车轴和速度信息；本专利通过更改传感器设置的位置并基于新提出的“等效剪力”原理，通过简单的加减法运算获得名义等效剪力，然后对名义等效剪力进行信号处理以获得车辆的轴数、轴距和速度信息。相对于专利201610114464.4，本实用新型以较少的传感器数量和较简单的方法取得了更为可靠和准确的结果。同时识别系统更为简单、功能更全，操作维护也更加方便轻松，并增加了监控系统进行实时监控。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种识别桥上行驶车辆车轴和速度的系统包括：传感器、信号处理系统、数据处理系统、数据库服务器，还包括监控系统和多用户终端；所述传感器安装在桥梁跨中或车道正中位置，传感器安装于共包含3～4个截面的两个截面组处；所述在桥梁和车道均有两条或两条以上的行车道；传感器有线或无线网络连接信号处理系统，信号处理系统有线或无线网络连接数据处理系统；数据处理系统有线或无线网络连接监控系统；监控系统有线或无线网络连接数据库服务器；监控系统和数据库服务器有线或无线网络连接多用户终端。

进一步的改进，所述传感器为应变传感器。

进一步的改进，待识别的最小车辆的轴距d_min不小于相邻传感器安装位置的纵向距离的1.5倍。

进一步的改进，所述多用户终端包括电脑、智能手机和IPAD。

进一步的改进，所述传感器安装于包含3个截面的两个截面组处。

进一步的改进，所述监控系统为监控服务器，所述多用户终端为多个电脑或智能手机。

具体的各部件的安装方式和功能如下：

传感器，安装于共包含3～4个截面的两个截面组处，用于将桥梁弯曲正应变转换为电信号输出。传感器为应变传感器；且只需要在承受主要车辆荷载的横向位置安装传感器，即桥梁跨中或车道正中位置安装传感器，而不需要在每一车道横向位置均安装传感器；传感器的纵向安装位置为3～4个截面处，传感器安装位置的纵向距离应使得待识别的最小车辆的轴距d_min(d_min通常按照用户的需求设定)不小于其距离的1.5倍；

信号处理系统，连接于传感器和数据处理系统之间，用于对传感器采集的桥梁弯曲正应变的电信号进行除杂处理并且转换为模拟信号输出，除杂处理包括通过低通滤波器对电信号进行低通滤波以去除高频干扰信号。