[发明专利]一种识别桥上行驶车辆车轴和速度的方法和系统

说明书

本发明公开了一种识别桥上行驶车辆车轴和速度的方法和系统，该方法包括步骤：沿桥梁纵长方向标记共包含3～4个截面的两个截面组；采集测量两个截面组处的桥梁弯曲正应变，根据弯曲正应变计算得到两组名义等效剪力，将两组名义等效剪力分别构建两条名义等效剪力曲线；对名义等效剪力曲线上的局部峰值数量进行统计，得到车辆轴或者轴组的数量N。该系统包括应变传感器，用于将桥梁弯曲正应变转换为电信号输出；信号处理系统，数据处理系统，监控系统，数据库服务器，多用户终端。本发明在识别桥上行驶车辆车轴和速度的过程中使用较少传感器和设备便取得了更为可靠和准确的结果。

技术领域

本发明涉及桥梁健康监测、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数量、轴距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，本发明人重新提出一种操作更为简单、所需传感器更少的识别桥上行驶车辆车轴数量、轴距和车速的方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种识别桥上行驶车辆车轴数量、轴距和速度的方法和系统，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，本发明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。两种方法的核心理论分别基于不同的力学原理，故本发明不能直接从专利201610114464.4类推得到。

为实现上述目的，本发明提供的一种识别桥上行驶车辆车轴和速度的方法。包括以下步骤：

S1：沿桥梁纵长方向标记共包含3～4个截面的两个截面组；

S2：采集测量两个截面组处的桥梁时程响应，根据时程响应分别构建两条名义等效剪力曲线；

S3：对名义等效剪力曲线上的局部峰值数量进行统计，得到车辆轴或者轴组的数量N。

作为本发明的方法的进一步改进：

优选地，步骤S1包括以下步骤：