一種交通監測梁、交通路面結構及動態交通監測系統的製作方法

2024-02-23 23:43:15

專利名稱：一種交通監測梁、交通路面結構及動態交通監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及交通領域，尤其涉及一種交通監測梁、交通路面結構及動態交通監測系統。
背景技術：
隨著公路運輸事業在持續不斷地快速發展，車輛數目日益增多，隨之而來的交通運輸問題也愈發嚴重，各種超載、超速等違規現象日益頻繁，交通事故頻發，給人們的生命及財產安全造成了極大的威脅。同時，由於缺乏及時有效的監測手段，車輛的超限超載現象非常普遍。車輛超限是指公路上形式的各種運輸車輛裝載貨物超過國家管理規定的行為，是運輸車輛裝載超過公路對其的限制。車輛超載是指公路運輸車輛在裝載貨物時超過其核定的載質量，即超過行駛證上核定的載貨質量，是車輛本身對其裝載的限制。而超限超載的車輛一方面可對公路路面的使用壽命產生影響，其主要會使路面在重荷載作用下會產生內部結構的微量損傷、局部剪切變形，甚至出現累計變形破壞極限狀態，路面會被永久性破壞；一方面還會對車輛的安全行駛產生影響，超限超載的車輛由於制動不及時、熱衰退導致了制動效能降低、爆胎或轉向系統的影響，容易出現交通安全事故；另一方面還會降低通行能力及綜合經濟效益。另外，車速過快會造成相應的交通安全隱患，密集的車流量會造成交通擁堵，這些交通信息如不能被及時有效地監測與定位，將不利於道路交通管制。自智能交通系統概念提出以來，人們試圖採用各種先進科學技術將交通系統所涉及的人、車、路及環境綜合在一起使其發揮智能作用，並保障人們的生命財產安全，延長國家基礎設施的使用壽命。其中，為了進行路面車重、車速及車流量的監測，現有技術提供了一種動態交通監測系統，動態交通監測系統可對車輛的重量、車速及車流量等交通因素進行監測，從而達到交通實時監管的目的。而應用於該系統中的交通監測梁，其主要採用嵌入 式金屬條結構，將微小體積的傳感器在金屬條結構安裝時嵌入其承力部位。但是，由於其結構複雜，成本較高，施工難度大，導致這種交通監測梁無法大面積推廣。

實用新型內容本實用新型實施例所要解決的技術問題在於，提供一種結構簡單、成本低廉、施工難度小且信號準確的交通監測梁、交通路面結構及動態交通監測系統。為了解決上述技術問題，本實用新型實施例提出了一種交通監測梁，包括上梁及硬質墊板，以及固設於所述上梁及硬質墊板之間的若干傳感器。進一步地，所述上梁為混凝土梁或鋼梁。進一步地，所述硬質墊板包括第一硬質板以及兩塊分別固設於該第一硬質板兩側的、形成所述傳感器容納空間的第二硬質板，或者，所述硬質墊板包括第一硬質板以及三塊分別固設於該第一硬質板兩側及中部的、形成所述傳感器容納空間的第二硬質板。進一步地，所述傳感器通過環氧樹脂粘固鑲嵌於所述容納空間內。進一步地，所述傳感器部分嵌入所述混凝土梁內。[0010]進一步地，所述傳感器通過環氧樹脂粘設於所述鋼梁對應支腳上，該支腳橫截面尺寸與所述傳感器橫截面尺寸匹配，且所述支腳與所述鋼梁一體澆注成型或支腳焊接於所述鋼梁上。進一步地，所述鋼梁寬度小於或等於10釐米進一步地，所述傳感器包括由PMN陶瓷柱及填充於該PMN陶瓷柱間的環氧樹脂-水泥基體形成的複合材料片、形成於該複合材料片上下表面的正負電極、封裝於所述複合材料片外且設置有電磁屏蔽層的封裝結構，以及與所述正負電極、電磁屏蔽層連接的線纜，或，所述傳感器包括由石英晶體或PZT陶瓷塊的材料片、形成於該材料片上下表面的正負電極、封裝於所述材料片外且設置有電磁屏蔽層的封裝結構，以及與所述正負電極、電磁屏蔽層連接的線纜。進一步地，所述硬質墊板採用鋼材。相應地，本實用新型實施例還提供了一種交通路面結構，包括開設有容置槽的路面，於所述容置槽中設置有上述交通監測梁，所述上梁朝上放置，所述交通監測梁徑向兩側設置有柔性防水層，所述容置槽內壁與所述柔性防水層之間設置有灌縫材料填充層，所述容置槽頂部採用浙青混凝土層蓋封。相應地，本實用新型實施例還提供了一種動態交通監測系統，包括上述的交通監測梁，以及與所述傳感器相連的、根據傳感器感應到車輛的動態壓力信號進行交通監測的中央處理端。本實用新型實施例通過提供一種交通監測梁、交通路面結構及動態交通監測系統，其中交通監測梁包括上梁及硬質墊板，以及固設於所述上梁及硬質墊板之間的若干傳感器，該交通監測梁結構簡單，施工條件要求少且施工複雜度低，有效地節省了人力物力，並且成本低廉，易於推廣。

圖I是本實用新型第一實施例的交通路面結構的示意圖。圖2是本實用新型第一實施例的路面2的結構示意圖。圖3是本實用新型第一實施例的交通監測梁3的結構示意圖。圖4是本實用新型第一實施例的第一硬質板10的結構示意圖。圖5是本實用新型第一實施例的第二硬質板12的結構示意圖。圖6是本實用新型第一實施例的硬質墊板5的結構示意圖。圖7是本實用新型第一實施例的混凝土梁4與傳感器6的嵌入結構圖。圖8是本實用新型第二實施例的交通監測梁3的結構示意圖。圖9是本實用新型第二實施例的交通監測梁3的鋼梁14的結構示意圖。圖10是本實用新型實施例的動態交通監測系統的結構示意圖。圖11是本實用新型實施例的交通監測梁3在路面上應用的第一示例。圖12是本實用新型實施例的交通監測梁3在路面上應用的第二示例。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型實施例進行詳細說明。[0030]本實用新型第一實施例的交通路面結構如圖I所示，其包括如圖2所示的開設有容置槽I的路面2，於容置槽I中設置有如圖3所示的交通監測梁3，該交通監測梁3包括混凝土梁4及硬質墊板5，以及固設於混凝土梁4及硬質墊板5之間的兩個傳感器6，混凝土梁4朝上放置，交通監測梁3徑向兩側設置有柔性防水層7，容置槽I內壁與柔性防水層7之間設置有灌縫材料填充層8，容置槽I頂部採用浙青混凝土層9蓋封，當然，浙青混凝土層9下方還可以緊貼設置有一防水層。其中，硬質墊板5包括如圖4所示的第一硬質板10以及兩塊分別固設於該第一硬質板10兩側的、形成傳感器6容納空間11的第二硬質板12，第二硬質板12可如圖5所示。固設組合後，硬質墊板5可如圖6所示。這種硬質墊板5的結構可以防止因路基不均勻沉降或路基不平導致的傳感器處於非正常工作狀態的問題，例如，當發生不均勻沉降時，路基 會產生鬆動現場，從而交通監測梁會發生偏移，梁的受力狀態會改變，導致交通監測梁上受力情況複雜，傳感器6無法正確反映實際的情況。為了使傳感器6粘牢於容納空間11內以防止其產生滑動現象，傳感器6可通過環氧樹脂等強粘性防水材料粘固鑲嵌於容納空間11內。傳感器6部分嵌入混凝土梁4內，其嵌入部分大小根據實際情況選擇，嵌入組合後可如圖7所示。傳感器6可以採用如下實施例傳感器6包括由PZT壓電陶瓷顆粒及水泥粉末複合而成的複合材料片、形成於該複合材料片上下表面的正負電極、封裝於所述複合材料片外且設置有電磁屏蔽層的封裝結構，以及與所述正負電極、電磁屏蔽層連接的線纜。或者傳感器6包括由PMN陶瓷柱及填充於該PMN陶瓷柱間的環氧樹脂-水泥基體形成的複合材料片、形成於該複合材料片上下表面的正負電極、封裝於所述複合材料片外且設置有電磁屏蔽層的封裝結構，以及與所述正負電極、電磁屏蔽層連接的線纜。或者傳感器6包括由石英晶體或PZT陶瓷塊的材料片、形成於該材料片上下表面的正負電極、封裝於所述材料片外且設置有電磁屏蔽層的封裝結構，以及與所述正負電極、電磁屏蔽層連接的線纜。為保證該交通監測梁的穩定性，硬質墊板一般採用鋼材或其他剛度大的金屬材質，如硬質鋁合金等。上述柔性防水層7可採用浙青紙、碳纖維布等。上述灌縫材料填充層8可採用細沙或水泥穩定砂等，灌縫時應保證充分密實。傳感器的個數可根據實際交通監測梁長度來確定，作為一種實施方式，硬質墊板還可以包括第一硬質板以及三塊分別固設於該第一硬質板兩側及中部的、形成傳感器容納空間的第二硬質板。如圖8及圖9所示，本實用新型的第二實施例的交通監測梁還可以採用鋼梁14代替上述混凝土梁4，則上述交通監測梁結構可如圖8所示，其包括帶有支腳13的鋼梁14及硬質墊板5，以及固設於鋼梁14及硬質墊板5之間的兩個傳感器6，鋼梁4朝上放置，而鋼梁14 一般厚度應較作為硬質墊板5的鋼板厚，如圖9所示，鋼梁14於裝設傳感器6的位置設置有支腳13，支腳13通過環氧樹脂或其他可靠的粘性材料與傳感器6粘合，支腳13可與鋼梁14 一體澆注成型，或者支腳13焊接至鋼梁14的相應位置，支腳13橫截面尺寸與傳感器6橫截面尺寸匹配以使之完全吻合，增強粘合的牢固性，另外，硬質墊板5的結構仍可如圖6所示。這樣，由於交通監測梁採用第二實施例的鋼結構，其整體性好，剛度大，相比混凝土梁4，鋼梁14可以做到更小的尺寸，例如鋼梁的寬度可以在IOcm或以下。而交通監測梁的設置方式可根據實際情況選擇如圖11所示的平行並列設置或如圖12所示的平行交錯設置。在進行交通監測梁的施工時 ，可按照如下方式進行(I)容置槽I開挖其深度應考慮浙青混凝土層9厚度和交通監測梁3高度；其寬度應考慮交通監測梁3寬度及施工預留空間；其長度應考慮交通監測梁3長度及施工預留空間。開挖容置槽I的底部及側壁應保證良好的平整度。如實際中，容置槽I底部平整度較差時，可加鋪少量水泥穩定砂等材料。(2)信號線保護在灌縫前，需做好信號線的保護措施，可採用解釋的細套管將傳感器的信號線由交通監測梁3引導至電荷放大器輸入端。如採用無線傳輸設備，則將無線發射器放入交通監測梁3中混凝土梁4與硬質墊板5之間的空隙處，並用膠套包裹固定。其中無線發射器可採用太陽能供電或電池供電方式。(3)灌縫用柔性防水材料包裹在混凝土梁4的側面形成柔性防水層7，放置灌縫材料形成灌縫材料填充層8。(4)浙青混凝土鋪築精確計算頂部浙青混凝土層9的松鋪厚度，在充分壓實的基礎上，保證其與路面2平齊，且在浙青混凝土層9底部設置一防水層為宜。如圖10所示，本實用新型實施例的動態交通監測系統包括上述交通監測梁3，以及與交通監測梁3中的傳感器6相連的、根據傳感器6感應到車輛的動態壓力信號進行交通檢測的中央處理端15，而中央處理端15包括中央控制器16及分析軟體17，而傳感器6與中央處理端15之間還設置有信號調整裝置18，該信號調整裝置18包括電荷放大器及濾波器，車輛經過傳感器6時，其產生的動態壓力信號將傳導至傳感器6轉化為電信號，該電信號的幅值大小與車輛經過時產生的壓力幅值大小及車速有關，信號調整裝置18會將傳感器6的實時信號轉換成對應的電壓信號，然後，電壓信號被放大並轉換成數位訊號到中央處理端15。當車輛先後通過埋置於如圖11所示的同一車道且距離固定的兩條交通監測梁3時，中央處理端15的信號分析軟體將記錄信號到達時間和波形，從而基於信號到達時間差以及兩條交通監測梁3之間的距離，車輛的行駛速度就會被計算出來。另外，車輛的重量也會根據車輛速度和波形計算出來。此外，車流量也能通過單位時間產生的信號個數來獲得。以上所述是本實用新型的具體實施方式
，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.ー種交通監測梁，其特徵在於，包括上梁及硬質墊板，以及固設於所述上梁及硬質墊板之間的若干傳感器。
2.如權利要求I所述的交通監測梁，其特徵在於，所述上梁為混凝土梁或鋼梁。
3.如權利要求I所述的交通監測梁，其特徵在於，所述硬質墊板包括第一硬質板以及兩塊分別固設於該第一硬質板兩側的、形成所述傳感器容納空間的第二硬質板，或者，所述硬質墊板包括第一硬質板以及三塊分別固設於該第一硬質板兩側及中部的、形成所述傳感器容納空間的第二硬質板。
4.如權利要求3所述的交通監測梁，其特徵在於，所述傳感器通過環氧樹脂粘固鑲嵌於所述容納空間內。
5.如權利要求3所述的交通監測梁，其特徵在於，所述傳感器部分嵌入所述混凝土梁內。
6.如權利要求2所述的交通監測梁，其特徵在於，所述傳感器通過環氧樹脂粘設於所述鋼梁對應支腳上，該支腳橫截面尺寸與所述傳感器橫截面尺寸匹配，且所述支腳與所述鋼梁一體澆注成型或支腳焊接於所述鋼梁上。
7.如權利要求6所述的交通監測梁，其特徵在於，所述鋼梁寬度可小於或等於10釐米。
8.如權利要求I所述的交通監測梁，其特徵在於，所述傳感器包括由PMN陶瓷柱及填充於該PMN陶瓷柱間的環氧樹脂-水泥基體形成的複合材料片、形成於該複合材料片上下表面的正負電極、封裝於所述複合材料片外且設置有電磁屏蔽層的封裝結構，以及與所述正負電極、電磁屏蔽層連接的線纜，或， 所述傳感器包括由石英晶體或PZT陶瓷塊的材料片、形成於該材料片上下表面的正負電極、封裝於所述材料片外且設置有電磁屏蔽層的封裝結構，以及與所述正負電極、電磁屏蔽層連接的線纜。
9.ー種交通路面結構，包括開設有容置槽的路面，其特徵在於，於所述容置槽中設置有如權利要求1-8中任一項所述的交通監測梁，所述上梁朝上放置，所述交通監測梁徑向兩側設置有柔性防水層，所述容置槽內壁與所述柔性防水層之間設置有灌縫材料填充層，所述容置槽頂部採用浙青混凝土層蓋封。
10.一種動態交通監測系統，其特徵在於，包括如權利要求1-8中任一項所述的交通監測梁，以及與所述傳感器相連的、根據傳感器感應到車輛的動態壓力信號進行交通監測的中央處理端。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種交通監測梁及其應用的交通路面結構及動態交通監測系統，其中交通監測梁包括上梁及硬質墊板，以及固設於所述上梁及硬質墊板之間的若干壓電傳感器，該交通監測梁結構簡單，施工條件要求少且施工複雜度低，有效地節省了人力物力，並且成本低廉，易於推廣。上述交通監測梁組成的動態交通監測系統可以實時監測和收集交通路面的動態交通信息，如車速，車重及車流量，且該系統對正常的交通運行沒有任何影響。
文檔編號E01F11/00GK202369941SQ201120357270
公開日2012年8月8日 申請日期2011年9月22日 優先權日2011年9月22日
發明者張博, 李宗津, 秦磊, 陸有源 申請人:建維科技(深圳)有限公司