一种基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警方法及系统

摘要

本发明提供一种基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警方法及系统，方法包括：在桥梁进桥端及出桥端分别布设传感单元；获得标准荷载工况下的标准车辆的车轴参数，采集标准车辆的进桥和出桥端的应变响应数据并进行处理得到标准车辆由轴重引起的应变差值及车速；采集待识别车辆荷载工况下进桥端和出桥端传感单元的应变响应数据，得到待识别车辆的车速、轴距和轴重比，并根据标准车辆前轴轴重及标准车辆应变差值和车速，得到待识别车辆总重；根据待识别车辆总重及车速进行车辆超速和超载预警，系统包括区域分布传感监测系统、数据系统、分析系统和预警系统。本发明不需要对桥梁的各项物理参数进行识别，从而方便快捷的完成跨桥梁上的桥梁超速超载预警。

权利要求

1.一种基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警方法，其特征在于，包括以下步骤：获取目标桥梁，在桥梁进桥端及出桥端分别布设进桥端传感单元和出桥端传感单元；

并选取距桥梁支座1/20桥长截面处的横向单元作为进桥端传感单元和出桥端传感单元；

获得标准荷载工况下的标准车辆的车轴信息，并采集标准车辆的进桥端和出桥端传感单元的应变响应数据并进行处理，得到标准车辆由轴重引起的应变差值及车辆速度，并将其作为参考值识别待识别车辆的车轴信息；

采集待识别车辆荷载工况下进桥端和出桥端传感单元的应变响应数据，得到待识别车辆的车速、轴距、轴重比和各车轴的应变差值，并根据标准车辆前轴轴重、标准车辆应变差值和标准车辆速度，得到待识别车辆总重；

根据待识别车辆总重及车速进行车辆超速和超载预警；

所述应变差值的计算过程为：从进桥端处传感单元中采集的应变时程数据中提取每个尖峰处的应变值及其发生的时间和尖峰前一个波谷处的应变值；对进桥端处传感单元中采集的尖峰应变和波谷应变做差值处理，得到应变差值；

标准车辆的应变差值为

其中：ε'0为标准车工况第一个尖峰处的应变值；ε″0为第一个尖峰处前一个波谷处的应变值，其值为零；ε0为标准车辆第一个车轴在进桥端处传感单元的应变差值；

第i辆待识别 车辆第j个车轴产生的应变差值为其中：ε′ij为待识别车辆荷载工况中第i辆车第j个车轴在进桥端处传感单元的尖峰应变；ε″ij为待识别车辆荷载工况中第i辆车第j个车轴在进桥端处传感单元的波谷应变；lac为进桥端处传感单元位置距出桥端处支座间的距离；L为桥长。

2.根据权利要求1所述的基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警方法，其特征在于，所述待识别车辆车速根据进桥端和出桥端传感单元应变时程数据中各个车轴所对应的应变尖峰处时间和进桥端与出桥端传感单元之间的距离计算得到。

3.根据权利要求1所述的基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警方法，其特征在于，所述车辆轴距通过车辆车速及进桥端传感单元第j个峰值发生时间及进桥端传感单元第j‑1个峰值发生时间计算得到。

4.根据权利要求1所述的基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警方法，其特征在于，所述车辆轴重比的计算过程为：根据进桥端传感单元应变时程数据得到各个车轴所对应的应变差值，再将各个车轴所对应的应变差值分别与该车辆前轴所对应的应变差值作比值，得到车辆的轴重比。

5.一种基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警系统，所述预警系统用于权利要求1‑4任一项所述的方法，其特征在于，包括依次连接的区域分布传感监测系统、数据系统、分析系统和预警系统；

所述区域分布传感监测系统用于获取实施对象，设定传感器布设参数及位置；

所述数据系统用于采集应变数据并对采集的应变数据进行预处理，并进行传输与存储；

所述分析系统用于根据预处理后的数据识别出车辆的车轴信息；

所述预警系统则根据识别出的车轴信息判断车辆是否超速和超载，若超速超载则发出报警提示。

6.根据权利要求5所述的基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警系统，其特征在于，所述分析系统包括待识别车辆荷载工况监测模块、车辆荷载识别模块及标准车辆荷载工况监测模块；

所述标准车辆荷载工况监测模块用于采集在标准车辆荷载工况下进桥端和出桥端传感单元的应变响应数据，并计算标准车辆轴重对应的应变差值和车速；

所述待识别车辆荷载工况监测 模块用于根据采集在待识别车辆荷载工况下进桥端和出桥端传感单元的应变响应数据，计算待识别车辆轴重所对应的应变差值、车速、轴距和轴重比；

所述车辆荷载识别模块用于根据标准车辆荷载工况监测模块中识别出的标准车辆前轴轴重所对应的应变差值和车速，以及待识别车辆荷载工况监测模块中识别出的待识别车辆轴重所对应的应变差值、车速和轴重比，识别待识别车辆荷载工况下车辆总重。

7.根据权利要求5所述的基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警系统，其特征在于，所述数据系统包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块及数据存储模块；

所述数据采集模块用于对车辆通过桥梁的应变数据进行采集；

所述数据处理模块用于对采集到的应变数据进行预处理；

所述数据传输模块用于将预处理后的数据进行传输；

所述数据存储模块用于将预处理后的数据进行存储。

8.根据权利要求5所述的基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警系统，其特征在于，所述预警系统包括超速车辆预警模块及超载车辆预警模块；

所述超速车辆预警模块用于根据车辆速度进行超速预警；

所述超载车辆预警模块用于根据车辆总重进行超载预警。

说明书

一种基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及车轴信息识别领域，特别是涉及一种基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警方法及系统。

背景技术

[0002] 桥梁是公路和铁路网的重要组成部分。近年来，随着社会经济的不断发展，车辆超载已成为桥梁破坏和坍塌的主要原因之一。超载车辆的反复行驶，严重损害桥梁上部结构
的安全，加速桥梁的疲劳损伤。特别是在已建桥梁中占有较大比例的旧桥，由于建设年代久
远，桥梁本身强度下降，其抵抗力不断衰减，在超载车辆的作用下，会严重破坏，甚至倒塌。
同时，随着桥梁维护管理成本的不断增长，因此桥梁管理者需要对桥梁上实际作用的车辆
荷载进行控制，以保证服役桥梁的安全性和剩余寿命。

[0003] 车轴信息识别是桥梁动态称重系统研究的重要内容，车轴信息的精准识别可以直接影响桥梁动态称重的结果精度。车辆信息尤其是车速、轴重与车辆总重对于监控车辆超
速和超载尤为重要。尽管现阶段大量学者已经研究出许多桥梁动态称重技术，但是这些技
术大多识别精度较低、维护成本较高。

[0004] 现有的桥梁动态称重技术理论研究，主要可以分为两大类：一类是基于影响线理论的静力反问题求解，即通过影响线建立应变与车辆轴重之间的线性叠加关系，从而得到
车辆的静态轴重；另一类是动力反应问题的研究，从桥梁动力响应中直接识别桥面时边移
动车轴，继而推算出车辆静态轴重。第一类方法，轴数、轴距和车速均是计算轴重的必要数
据；早期的桥梁动态称重技术都需要在路面中间安装至少两个一定间距的传感器，以检测
车轴，然后计算车速，同时也被用来进行车型分类和轴重计算，但其主要缺点是安装和维修
干扰交通，且不耐久。后来，利用应变历程在车轴作用下产生的应变尖峰来识别车轴的方法
提出了无车轴检测装置的桥梁动态称重技术，但是却不能有效识别所有车辆。非路面式桥
梁动态称重技术新方法的引入大大增强了桥梁动态称重技术系统的耐久性，然而，桥梁应
变影响线和车轴信息的准确严重影响桥梁动态称重技术的测试精度，在多车辆荷载工况
下，就更难被准确识别。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警方法及系统，通过一标准车辆从桥梁上驶过建立各个单元的参考值，不需要对桥梁的各项物理参数进行
识别，可方便快捷的完成中小跨桥梁上的桥梁动态称重，超载预警。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警方法，包括以下步骤：

[0007] 获取目标桥梁，在桥梁进桥端及出桥端分别布设进桥端传感单元和出桥端传感单元；

[0008] 获得标准荷载工况下的标准车辆的车轴信息，并采集标准车辆的进桥端和出桥端传感单元的应变响应数据并进行处理，得到标准车辆由轴重引起的应变差值及车辆速度，
并将其作为参考值识别待识别车辆的车轴信息；

[0009] 采集待识别车辆荷载工况下进桥端和出桥段传感单元的应变响应数据，得到待识别车辆的应变差值、车速、轴距和轴重比，并根据标准车辆前轴轴重、标准车辆应变差值和
标准车辆速度，得到待识别车辆总重；

[0010] 根据待识别车辆总重及车速进行车辆超速和超载预警。

[0011] 优选地，所述应变差值的计算过程为：从进桥端处传感单元中采集的应变时程数据中提取每个尖峰处的应变值及其发生的时间和尖峰前一个波谷处的应变值；对进桥端处
传感单元中采集的尖峰应变和波谷应变做差值处理，得到应变差值。

[0012] 优选地，所述待识别车辆车速根据进桥端和出桥端传感单元应变时程数据中各个车轴所对应的应变尖峰处时间和进桥端与出桥端传感单元之间的距离计算得到。

[0013] 优选地，所述车辆轴距通过车辆车速及进桥端传感单元第j个峰值发生时间及进桥端传感单元第j‑1个峰值发生时间计算得到。

[0014] 优选地，所述车辆轴重比的计算过程为：根据进桥端传感单元应变时程数据得到各个车轴所对应的应变差值，再将各个车轴所对应的应变差值分别与该车辆前轴所对应的
应变差值作比值，得到车辆的轴重比。

[0015] 本发明还提供一种基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警系统，包括依次连接的区域分布传感监测系统、数据系统、分析系统和预警系统；

[0016] 所述区域分布传感监测系统用于获取实施对象，设定传感器布设参数及位置；

[0017] 所述数据系统用于采集应变数据并对采集的应变数据进行预处理，并进行传输与存储；

[0018] 所述分析系统用于根据预处理后的数据识别出车辆的车轴信息；

[0019] 所述预警系统则根据识别出的车轴信息判断车辆是否超速和超载，若超速超载则发出报警提示。

[0020] 优选地，所述分析系统包括待识别车辆荷载工况监测模块、车辆荷载识别模块及标准车辆荷载工况监测模块；

[0021] 所述标准车辆荷载工况监测模块用于采集在标准车辆荷载工况下进桥端和出桥端传感单元的应变响应数据，并计算标准车辆轴重对应的应变差和车速；

[0022] 所述待识别车辆荷载工况检测模块用于根据采集在待识别车辆荷载工况下进桥端和出桥端传感单元的应变响应数据，计算待识别车辆轴重所对应的应变差、车速、轴距和
轴重比；

[0023] 所述车辆荷载识别模块用于根据标准车辆荷载工况监测模块中识别出的标准车辆前轴轴重所对应的应变差和车速以及待识别车辆荷载工况监测模块中识别出的待识别
车辆轴重所对应的应变差、车速和轴重比用于识别待识别车辆荷载工况下车辆总重。

[0024] 优选地，所述数据系统包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块及数据存储模块；

[0025] 所述数据采集模块用于对车辆通过桥梁的应变数据进行采集；

[0026] 所述数据处理模块用于对采集到的应变数据进行预处理；

[0027] 所述数据传输模块用于将预处理后的数据进行传输；

[0028] 所述数据存储模块用于将预处理后的数据进行存储。

[0029] 优选地，所述预警系统包括超速车辆预警模块及超载车辆预警模块；

[0030] 所述超速车辆预警模块用于根据车辆速度进行超速预警；

[0031] 所述超载车辆预警模块用于根据车辆总重进行超载预警。

[0032] 本发明公开了以下技术效果：

[0033] (1)本发明方法根据桥梁支座处附近截面对车轴信息比较敏感这一特点，选取距桥梁支座1/20桥长截面处的横向单元作为进桥端和出桥端单元，通过进桥端和出桥端横向
应变数据，特别是进桥端传感单元数据中应变尖峰以及尖峰前一个应变波谷之间的差值，
可明显提高车轴信息的识别精度；

[0034] (2)本发明方法不仅适用于单个车辆的荷载工况，也适应于多个车辆的荷载工况，保证了该发明的实用性；且本发明不仅适用于与标准车辆相同车速的待识别车辆，同样适
用于与标准车辆不同车速的待识别车辆，本发明适应于不同的速度；

[0035] (3)本发明所需传感器数量较少，只需在进桥端与出桥端横向布设少量传感器，有效降低了人力物力以及车辆荷载工况的测量成本；

[0036] (4)本发明方法不妨碍结构正常的应变监测任务，仅通过一标准车辆从桥梁上驶过建立进桥端和出桥端单元的应变差参考值，不需要对桥梁的各项物理参数进行识别，可
方便快捷的完成中小跨桥梁上的桥梁动态称重，和超速超载预警，有望推广应用于工程实
际，带来巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图
获得其他的附图。

[0038] 图1为本发明基于桥梁横向应变的车轴信息识别方法流程图；

[0039] 图2为本发明基于桥梁横向应变的车轴信息识别系统结构示意图；

[0040] 图3为本发明实施例标准车工况行驶示意图；

[0041] 图4为本发明实施单辆标准车荷载工况下应变时程示意图，其中：图4(a)为进桥端标准车辆荷载工况横向应变时程示意图，图4(b)为出桥端标准车辆荷载工况横向应变时程
示意图；

[0042] 图5为本发明实施例多辆车工况车辆行驶示意图；

[0043] 图6为本发明实施例多车辆待识别车辆荷载工况下横向应变时程示意图，其中：图6(a)为进桥端多辆待识别车荷载工况下横向应变时程示意图，图6(b)为出桥端多辆待识别
车荷载工况下横向应变时程示意图。

具体实施方式

[0044] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0045] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0046] 如图1所示，本发明提供一种基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警方法，包括以下步骤：

[0047] S1、获取目标桥梁，并在桥梁进桥端及出桥端分别布设长标距光纤光栅应变传感器，得到进桥端传感单元和出桥端传感单元。

[0048] 本实施例根据大跨桥梁和老旧桥梁的位置和特点，选择其辅桥的某一跨或者必经路线上的一座中小跨桥梁作为目标桥梁，依据目标桥梁的结构类型和几何参数，在距桥梁
进桥端与出桥端均为1/20桥长处截面横向各安装有长标距光纤光栅应变传感器。

[0049] S2、获得标准荷载工况下的标准车辆的车轴信息，并采集标准车辆的进桥端和出桥端传感单元的应变响应数据并进行处理，得到标准车辆应变差值及车速。

[0050] 本实施例以两轴车辆作为标准车辆进行分析，从进桥端处传感单元中采集的应变时程数据中提取第一个尖峰处的应变值ε'0及其发生的时间和尖峰前一个波谷处的应变值
ε″0；对进桥端处传感单元中采集的应变时程数据进行做差值处理，最终得到标准车辆的应
变差值，即：

[0051]

[0052] 其中：ε'0为标准车工况第一个尖峰处的应变值；ε″0为第一个尖峰处前一个波谷处的应变值，其值为零；ε0为标准车辆第一个车轴在进桥端处传感单元的应变差。

[0053] 对标准车每个轴进出桥的时间差做均值处理，具体为：

[0054]

[0055] 其中：Δt0为标准车通过大桥的平均时间；tj为标准车的进桥端传感单元数据中第j个峰值发生的时间；t'j为标准车的出桥端传感单元数据中第j个峰值发生的时间；nj为标
准车的车轴数。

[0056] 根据式(2)中的标准车通过大桥的平均时间Δt0计算车辆速度v0，具体为：

[0057]

[0058] 其中：a为进桥端传感单元位置距支座处的距离；L为桥梁长度。

[0059] S3、采集待识别车辆荷载工况下进桥端和出桥段传感单元的应变响应数据，得到待识别车辆的应变差值、车速、轴距和轴重比，并根据标准车辆前轴轴重、标准车辆应变差
值和标准车辆速度，得到待识别车辆总重。

[0060] 本实施例从待识别车辆应变响应数据中识别出由单个轴重所引起的应变尖峰及其发生的时间，计算仅由单个轴重引起的进桥端处传感单元的应变差εij，从而利用采集的
应变数据进一步求解车辆速度，车辆间距、和轴重比，具体为：

[0061] 根据从进桥端处传感单元中采集的应变时程数据中提取每个尖峰处的应变值ε′ij及其发生的时间tij和尖峰前一个波谷处的应变值ε″ij；当多辆车同时行驶在桥梁时，每辆
车前轴处波谷应变值为波谷处上一个震荡的平均值；从出桥端处传感单元中采集的应变时
程数据中提取每个尖峰处发生的时间t′ij；

[0062] 对进桥端处传感单元中采集的尖峰应变和波谷应变做差值处理，计算得出第i辆车第j个车轴产生的应变差，即：

[0063]

[0064] 其中：ε′ij为待识别车辆荷载工况中第i辆车第j个车轴在进桥端处传感单元的尖峰应变；ε″ij为待识别车辆荷载工况中第i辆车第j个车轴在进桥端处传感单元的波谷应变；
lac为进桥端处传感单元位置距出桥端处支座间的距离；L为桥长。

[0065] 对第i辆车每个轴进出桥的时间差做均值处理，具体为：

[0066]

[0067] 其中：Δti为第i辆车通过大桥的平均时间；tij为第i辆车的进桥端传感单元数据中第j个峰值发生的时间；t′ij为第i辆车的出桥端传感单元数据中第j个峰值发生的时间；
nj为第i辆车的峰值数。

[0068] 根据式(5)中的第i辆车通过大桥的平均时间Δti计算车辆速度vi，具体为：

[0069]

[0070] 其中：a为进桥端传感单元位置距支座处的距离。

[0071] 根据式(6)中的车辆速度vi计算车辆轴距Ski：

[0072] Sk＝vi×(tij‑tij‑1)(k＝1,2,3…；i＝1,2,3…；j＝2,3,4…)   (7)

[0073] 根据式(4)计算第i辆车第j个车轴与第i辆车第1个车轴之间的轴重比dkPij：

[0074]

[0075] 其中：εij为第i辆车第j个车轴在进桥端产生的应变差；εi1为第i辆车第1个车轴在进桥端产生的应变差。

[0076] S4、根据标准车辆的车辆载荷工况参数及应变差值进行车辆超速超载预警。

[0077] 本实施例通过计算识别出的车辆总重及车速进行车辆超速超载预警。

[0078] 待识别车辆总重的计算过程为：

[0079] 由标准工况可知标准车的前轴轴重为P0，再结合式(1)、(4)、(8)可得识别出的车辆总重CLi识别为：

[0080]

[0081] 其中：CLi为识别出的第i辆车的总重；dkPij为第i辆车第j个车轴与第i辆车第1个车轴之间的轴重比；εi1为待识别车辆荷载工况中第i辆车第一个车轴在进桥端处传感单元
的应变差；ε0为标准车辆第一个车轴在进桥端处传感单元的应变差；P0为标准车辆第一个车
轴轴重；λ为速度修正系数，具体为：

[0082] 由标准工况可知标准车辆通过大桥的速度为v0，再结合式(6)可得修正系数：

[0083]

[0084] 其中：v0为标准车辆通过大桥的速度；vi为第i辆车通过大桥的速度。

[0085] 本实施例根据标准车辆速度与荷载总重及车辆超速与超载标准判断识别出的车辆是否超速超载，若有车辆超速超载则标记系统中的超载车辆，并预警，输出该车辆信息。

[0086] 如图2所示，本实施例还提供基于桥梁横向应变的车轴信息识别预警系统，包括区域分布传感监测系统，数据系统、分析系统和预警系统。

[0087] 区域分布传感监测系统包括由布设在距桥梁进桥端与出桥端支座均为1/20桥长截面处横向安装的长标距光纤光栅应变传感器，用于获取实施对象，设定传感器布设参数
及位置。

[0088] 数据系统用于采集应变数据并对采集的应变数据进行预处理，并进行传输与存储。数据采集系统包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块及数据存储模块。

[0089] 数据采集模块用于对车辆通过桥梁的应变数据进行采集；

[0090] 数据处理模块用于对采集到的应变数据进行预处理；

[0091] 数据传输模块用于将预处理后的数据进行传输；

[0092] 数据存储模块用于将预处理后的数据进行存储。

[0093] 分析系统用于根据预处理后的数据识别出车辆的车轴信息。数据分析系统包括待识别车辆荷载工况监测模块、标准车辆荷载工况监测模块以及车辆荷载识别模块。

[0094] 标准车辆荷载工况监测模块用于采集在标准车辆荷载工况下进桥段和出桥端传感单元的应变响应数据，并计算标准车辆轴重对应的应变差和车速；

[0095] 待识别车辆荷载工况检测模块用于根据采集在待识别车辆荷载工况下进桥端和出桥端传感单元的应变响应数据，计算待识别车辆轴重所对应的应变差、车速、轴距和轴重
比；

[0096] 车辆荷载识别模块用于根据标准车辆荷载工况监测模块中识别出的标准车辆前轴轴重所对应的应变差和车速以及待识别车辆荷载工况监测模块中识别出的待识别车辆
轴重所对应的应变差、车速和轴重比用于识别待识别车辆荷载工况下车辆总重。

[0097] 预警系统则根据识别出的车轴信息判断车辆是否超速和超载，若超速超载则向监管系统发出报警提示。预警系统包括超速车辆预警模块及超载车辆预警模块；

[0098] 超速车辆预警模块用于根据车辆速度进行超速预警；

[0099] 超载车辆预警模块用于根据车辆总重进行超载预警。

[0100] 本实施例通过有限元软件计算简支箱梁桥在不同荷载工况下的横向应变，验证本发明所提出方法的有效性和适用性。

[0101] 本实施例选取的简支箱梁桥的截面参数如下：

[0102] 以一座简支梁桥为例，桥长50m，顶板宽为12m，厚0.3m，底板宽7m，厚0.3m，箱梁高3m；腹板厚0.6m；材料为C50混凝土，弹性模量为3.45*104MPa。桥梁单元网格大小为0.5m，长
标距FBG传感器的标距长度同网格大小为0.5m，在进桥端和出桥端距支座2.5m处箱梁底板
中心横向安装长标距传感器，共计2个传感器。采用有限元分析软件验证本发明在多个移动
车辆荷载工况下的识别结果。

[0103] 根据本发明方法，通过如下步骤对该桥梁上的移动荷载进行动态称重：

[0104] (1)确定标准车辆荷载工况

[0105] 如图3所示，本实施例选择的标准车辆为2轴车辆，前轴重30Kn，后轴重50Kn,轴距为3.5m，以速度25m/s从箱梁桥上驶过，长标距应变传感器采集该工况下的应变时程数据。
从传感器数据中采集标准车工况第一个尖峰处的应变值ε'0，和第一个尖峰处前一个波谷
处的应变值ε″0，其值为零，本实施例的标准车辆横向应变时程数据具体如图4所示。根据式
(1)计算标准车前轴在进桥端传感单元产生的应变差ε0，具体结果如表4所示。

[0106] (2)对结构进行多车辆移动荷载测试

[0107] 本实施例选取3辆车作为实验测试对象，该3辆车的荷载工况具体为：车辆1，前轴重50Kn，后轴重90Kn，总重140Kn，以速度20m/s首先上桥行驶；车辆2，前轴重70Kn，后轴重
130Kn，总重200Kn，与车辆1间隔1s，以速度20m/s上桥行驶；车辆3，前轴重50Kn，中轴重
130Kn，后轴重240Kn，总重400Kn，与车辆2间隔1s，以速度20m/s上桥行驶。具体的车辆信息
如图5所示。

[0108] 长标距应变传感器采集车辆工况下的应变时程数据，提取每个尖峰处的应变值ε′ij及其发生的时间tij和尖峰前一个波谷处的应变值ε″ij。

[0109] (3)多车辆荷载工况数据初步处理

[0110] 从进桥端处传感单元中采集的应变时程数据中提取每个尖峰处的应变值ε′ij及其发生的时间tij和尖峰前一个波谷处的应变值ε″ij，从出桥端处传感单元中采集的应变时程
数据中提取每个尖峰处发生的时间t′ij采集，确定轴数及车辆数。本实施例的多辆车横向应
变时程具体如图6所示。

[0111] (4)多车辆荷载工况下车辆的初始信息确定

[0112] 由式(4)计算待测车辆前轴应变值大小，具体结果如表4所示；根据式(6)、式(7)和式(8)，识别各车辆车速和轴距和轴重比，由识别结果可知识别车速和车距与实际车速和轴
距基本一致，最大误差为1.5％，识别的轴重比最大误差为9.81％，具体情况表1、表2及表3
所示。

[0113] 表1

[0114]

[0115] 表2

[0116]

[0117] 表3

[0118]

[0119]

[0120] 根据式(9)计算待测工况下各车辆总重并对车辆总重误差分析，可知使用本发明方法计算的车辆总重误差最大为4.78％，且车辆总重越大则误差越小，具体总重识别结果
及误差分析结果如表4所示。

[0121] 表4

[0122]

[0123] (5)多车辆荷载工况预警超载

[0124] 根据车辆的超速标准(道路交通安全法)，车辆在高速公路行驶时，当车辆通过桥梁时，其速度限制为80km/h即22.22m/s。

[0125] 根据车辆的超载标准：2轴车为20t，3轴车为30t，4轴车为40t，判定识别车辆是否是超载车辆。在该工况下计算识别的车辆荷载平均值，并与超载限制相比，将计算结果考虑
5％的误差，判断是否是超载车辆。通过计算，识别出车辆2和3是超载车辆，在系统中标记该
车辆，并输出相应的车轴参数予以预警。

[0126] 多车辆荷载工况下车辆的超速信息及超载信息分别如表5及表6所示。

[0127] 表5

[0128]

[0129]

[0130] 表6

[0131]

[0132] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出
的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。