[发明专利]一种基于测距激光传感器的桥梁动态称重系统及其方法

说明书

一种基于测距激光传感器的桥梁动态称重系统及其方法，包括第一测距激光传感器组、第二测距激光传感器组、反光板、数据采集与处理系统；所述第一测距激光传感器组设置在桥梁的主梁底部，且第一测距激光传感器组对准反光板，用于采集桥梁的下挠数据，所述第二测距激光传感器组设置在桥梁的表面，用于采集车轴数据。本发明的系统和方法采取测距激光传感器来采集桥梁的下挠数据和车轴数据，进而计算出待测车辆的车轴，其精度不会受到光照不足等环境因素的影响，能够有效克服现有的动态称重系统由于环境因素导致采样精度不高的问题，整套系统无需除测距激光传感器之外的其他传感器，无需开挖路面与中断交通，降低了安装难度及信号采集与处理的复杂度。

技术领域

本发明涉及桥梁动态称重以及车辆荷载监测领域，尤其涉及用于桥梁动态称重的方法及系统。

背景技术

桥梁动态称重系统(BWIM，bridge weigh in motion)，是一种以桥梁作为载体对过桥车辆进行轴重识别的系统，如图1所示，该系统是一般由两套装置组成：

a.车轴识别装置，用来获取车辆轴距和车速等车轴信息；

b.应变传感器，测量桥梁响应，用于计算车辆轴重/总重。

对于车轴识别装置,现有的磁带式或压感式车轴识别装置需要在路面/桥面开挖后安装传感器，存在着寿命低和安装维护需要中断交通等缺点；而安装在桥梁下方的FAD(Free ofAxle Detectors)传感器对于车辆横向行驶位置很敏感，车辆横向位置的改变可能导致识别结果精度下降，甚至无法识别。此外，由于FAD传感器安装在桥面板下方，因此其无法应用在某些桥型(如板桥)上，应用范围受限。

对于应变传感器，传统的应变片安装维护困难，且容易发生“漂移”现象。部分BWIM系统采用图像识别的方法获取桥梁挠度响应取代传统的应变传感器，来计算车辆轴重。然而该方法在黑暗的环境下识别的精度会受到严重影响，需要额外的设施补充光照。

发明内容

为解决现有的桥梁动态称重系统中传感器寿命低、识别精度易受环境影响、导致精度不高的技术问题，本发明提出的技术方案为一种基于测距激光传感器的桥梁动态称重系统及其方法，能够根据测距激光传感器所测距离和摆放角度得出桥梁挠度，获取高精度的桥梁实测挠度响应。

其具体内容包括：

一种基于测距激光传感器的桥梁动态称重系统，包括第一测距激光传感器组、第二测距激光传感器组、反光板、数据采集与处理系统；

所述第一测距激光传感器组设置在桥梁的主梁底部，且第一测距激光传感器组对准反光板，用于采集桥梁的下挠数据；

所述第二测距激光传感器组设置在桥梁的表面，用于采集车轴数据；

所述数据采集与处理系统分别与第一测距激光传感器组、第二测距激光传感器组连接，用于根据下挠数据计算出待测车辆行驶过程中的实测挠度响应，并根据采集到的待测车轴数据获取待测车辆横向位置相应的影响线数据，继而根据待测车辆的实测挠度响应和相应影响线数据计算出待测车辆的轴重、总重。

本发明的上述桥梁动态称重系统是用第一测距激光传感器组来测量桥梁挠度，用第二测距激光传感器组测量车轴通过的时间，然后根据这个时间推算车辆每一个车轴的位置，在车辆行驶过程中直接测量出车辆的轴数、轴距和轴重来。本发明的第一测距激光传感器组中的桥底测距激光传感器安装于桥梁上欲测挠度的位置；

作为本发明系统的进一步改进：

所述第一测距激光传感器组包括设置在桥梁的主梁跨中底部的桥底测距激光传感器，所述反光板固定在所述桥梁的桥墩或者三脚架上。

作为本发明的进一步改进：