[发明专利]带电声转换器的WIM传感器

说明书

本发明涉及一种WIM传感器(5)，用于在道路区间(1)上在车辆(2，2′，2″，2″′)的车轮驶过WIM传感器(5)时确定车辆(2，2′，2″，2″′)的负载；该WIM传感器(5)在道路区间(1)中被布置在道路表面中并与道路表面形成一平面；WIM传感器(5)被构造为沿着纵轴线(YY′)长形设计的、具有至少一个空间(20，21)的型材(6)；在空间(20，21)中布置有至少一个力传感器(13)；该力传感器(13)产生力传感器信号(100)；该力传感器信号(100)对应于在道路区间(1)上施加力的车轮驶过时的动态地面反作用力；其中，在空间(20，21)中布置至少一个电声转换器(10)；电声转换器(10)测量声波并且作为转换器信号(110)提供。

技术领域

本发明涉及一种带有电声转换器的WIM传感器，用于确定车辆的总负载。

背景技术

动态称重(WIM)系统使用在运输领域中，用于确定车辆的总负载或轴载；或者用于确定驶过道路区间的车轴或车辆的数量。在此，WIM系统由至少一个WIM传感器、其它的外部传感器和外部分析元件组成。在下文中，车辆就是指车辆或者是由牵引车辆和一个或多个挂车组成的车辆组合。基于所确定的车辆的总负载或轴载来采取步骤，这些步骤尤其适用于：避免道路由于超载而损坏；确定道路的与使用相关的维护时段；根据车辆的总负载或轴载或者根据车轴的数量来确定支付费用以及提高交通安全性。

一负载是重力，简称为力，其由物体施加在地基上。与之相应地，轮载是由车辆的车轮施加到道路上的力；轴载是由车辆的一个车轴的所有车轮施加在道路上的力；而总负载则是由一车辆的所有车轮施加在道路上的力。

在下文中，将车轮、双轮和超级单轮概括为通用术语车轮。而车轴是带有双轮或超级单轮的车轴。

WIM系统的WIM传感器被置入到路面中，其中，车辆的车道在相对于行进方向的纵向方向上被多个沿着行进方向并排置入到路面中的WIM传感器横穿行进方向行进方向，其中，每一个WIM传感器横穿车辆的一轮距。WIM传感器通常被设计为沿着纵轴线的长形的型材。轮距是指车辆的车轮在车辆行驶通过在路面上的轨迹。车道是指车辆的所有轮距的总体。也可以利用长的WIM传感器横穿整个车道，或者通过WIM传感器仅采集车辆的一个轮距。WIM传感器通常是在两个沿行进方向间隔开的位置上被置入到道路中，在此是通过WIM传感器的已知间距来确定车轮在两个间隔开的WIM传感器之间的速度。WIM传感器将信号传输给外部分析元件。

因此，由多个间隔开的WIM传感器和外部分析元件组成的WIM系统就足以确定轮载、驶过的车辆的车轴的数量和驶过车辆的速度。在此，WIM传感器为了确定轮载或轴载而通常具有一个或多个压电式力传感器。

车轮的负载的确定是通过在车轮驶过时利用至少一个力传感器测量动态的地面反作用力和车轮的速度来实现的。在此，地面反作用力是指反作用于车轮施加在地面上的力的力。速度通常是在外部分析元件中计算得到。

为了将驶过的车轮或车轴对应于车辆，除了WIM传感器以外，通常还需要其它的外部传感器来识别在道路区间上车辆的存在，例如在每条车道中置入到路面中的感应环。也可以使用诸如照相机、光栅、光幕或雷达测量之类的光学方法来识别通过WIM传感器的车辆的存在。这些其它的外部传感器的数据与一个或多个WIM传感器的数据一起被采集到外部分析元件中。这些其它的外部传感器加大了安装成本和维护成本，并最终加大了建立WIM系统的财务和时间成本。

对于WIM系统的未来应用而言，能够明确地将驶过的车轮或车轴对应于车辆是必不可少的。这些应用包括但不限于：

根据在全巡航速度下的WIM测量，直接处罚超载的车辆；

根据在全巡航速度下的WIM测量，直接处罚超速的车辆；

根据在全巡航速度下的WIM测量，实现取决于重量的通行费支付；

根据在工业应用(港口、矿山等)中的WIM测量，实现取决于重量的支付。