[发明专利]基于非接触式测量桥梁动挠度的车辆动态称重方法及系统

说明书

本发明公开了基于非接触式测量桥梁动挠度的车辆动态称重方法，包括选取桥梁底部的四个参考点；利用图像获取装置拍摄上述四个参考点，对图像获取装置进行标定，记录局部特征点运动情况；通过桥梁实测挠度响应标定影响线；获取车辆车轴数、车轴距和车速信息；建立桥梁实测挠度和理论挠度之间的误差函数，利用最小二乘法原理，将误差函数对实测挠度影响标定影响线求偏微分，令其等于零，将得到的结果化简后以矩阵形式表示，矩阵中的元素为每一车轴的轴重，将所有的轴重相加得到车辆总重。上述方法能降低车辆称重成本，增强便携性和安装的简易性，提升精确度，且适用范围更广。本发明还公开了基于非接触式测量桥梁动挠度的车辆动态称重系统。

技术领域

本发明属于交通设施技术领域，特别是涉及基于非接触式测量桥梁动挠 度的车辆动态称重方法及系统。

背景技术

随着我国经济实力的快速提升，公路和铁路运输行业得到了蓬勃的发展， 与此同时，运输商家为了追求利益的最大化，会存在一些公路车辆超载的现 象，因此，识别并限制车辆的载重对于桥梁等基础设施的维护尤为关键。桥 梁动态称重系统(BWIM，BridgeWeigh-in-Motion)是一种以桥梁为载体对过桥 车辆进行重量识别的系统，如图1所示，图1为传统的桥梁动态称重系统的示 意图，该系统需要在桥面上安装轴探测装置，并且在桥梁底部安装应变片等 传感装置，然而在桥梁上安装上述各类装置的话，安装的这些装置的损耗比 较大，且成本较高，而且这些装置对车辆的位置比较敏感，精确度也不高， 在一些现实情况下，有些桥梁的底部也很难接近，因此也在桥梁底部安装传 感器也不方便，使得BWIM系统的应用有许多的局限性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了基于非接触式测量桥梁动挠度的车辆动 态称重方法及系统，能够降低车辆称重的成本，增强便携性和安装的简易性， 提升精确度，且适用范围更广。

本发明提供的基于非接触式测量桥梁动挠度的车辆动态称重方法，包括：

选取桥梁底部同一纵线上的第一参考点和与其邻近的分列其两侧的第二 参考点和第三参考点，以及与所述第一参考点的间距大于预设长度的第四参 考点；

利用图像获取装置拍摄上述四个参考点，对所述图像获取装置进行标定， 将二维结构平面投影到平面图像，提取所述平面图像中的上述四个参考点作 为局部特征点，在图像序列的每一帧定位所述局部特征点，记录所述局部特 征点的运动情况；

当已知车轴数和车轴重的标定车辆驶过所述桥梁时，通过所述桥梁的实 测挠度响应标定影响线；

获取车辆的车轴数、车轴距和车速信息；

建立桥梁实测挠度和理论挠度之间的误差函数，利用最小二乘法的原理， 将所述误差函数对所述实测挠度影响标定影响线求偏微分，令其等于零，将 得到的结果化简后以矩阵的形式表示，所述矩阵中的元素为每一车轴的轴重， 将所有的所述轴重相加得到车辆总重。

优选的，在上述基于非接触式测量桥梁动挠度的车辆动态称重方法中， 所述第一参考点位于所述桥梁的中间点位置、四分之一长度位置或者四分之 三长度位置。

优选的，在上述基于非接触式测量桥梁动挠度的车辆动态称重方法中， 所述第二参考点和所述第三参考点与所述第一参考点均相距0.1米至0.2米。

优选的，在上述基于非接触式测量桥梁动挠度的车辆动态称重方法中， 所述第四参考点与所述第一参考点之间的距离为5米至10米。

优选的，在上述基于非接触式测量桥梁动挠度的车辆动态称重方法中， 还包括：将所述图像获取装置安装于所述桥梁两侧的桥墩顶部或桥墩身上， 或者安装于桥墩底部附近的地面上。

本发明提供的基于非接触式测量桥梁动挠度的车辆动态称重系统包括：