利用支反力动态识别车辆轴重、轴距和速度的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用支反力动态识别车辆轴重、速度和轴距的方法及系统，该方法包括，在主体结构上部署动态识别模块，当车辆经过主体结构时动态识别模块采集作用力数据；对动态识别模块采集的作用力数据进行计算得到支反力及支反力时程；通过支反力时程所对应的时程曲线识别车轴对应的突变，获取车辆轴数和车辆各轴驶上和离开主体结构的时间点；通过驶上和离开主体结构的时间点和支反力时程计算支反力名义值及车辆速度；通过支反力名义值及车辆速度分别计算车辆轴重和轴距。本发明专利技术利用一套系统实现车辆轴重、轴距和速度的识别功能，既可对慢速行驶的车辆称重，也可对快速行驶的车辆进行称重，结构简单，安装方便且有较高的识别精度和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
利用支反力动态识别车辆轴重、轴距和速度的方法及系统
本专利技术涉及车辆动态称重，尤其涉及利用支反力动态识别车辆轴重、速度和轴距的方法及系统。
技术介绍
交通结构主题的使用期长达几十年、甚至上百年，在环境侵蚀、材料老化、荷载的长期效应和疲劳效应、灾害因素的突变效应等共同作用下将不可避免地导致结构系统的损伤积累和抗力衰减，极端情况下可能引发灾难性的突发事故。因此，为了保障结构的安全性、完整性和耐久性，已建成使用的交通结构主体急需采用有效的手段来监测和评估其损伤程度及安全状态，而车辆的轴重和轴距是交通结构主题健康监测中重要的参数。目前对车辆进行称重的主要方法有：传统地磅，该方式识别效率低，车辆需停车或以极低速度行驶，只能识别车辆总重，不能识别车辆单轴轴重，并且需设置专门称重站；路面式动态称重系统(Pavementweight-in-motion,PWIM)，包括弯板式、压电石英式等。该方式安装维护不方便，需中断交通，使用寿命低；另外车辆正常行驶的跳动对识别精度影响较大且不易控制；桥梁动态称重系统(Bridgeweigh-in-motion,BWIM)，该类系统一般需要由两套装置协同工作以达本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用支反力动态识别车辆轴重、速度和轴距的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在主体结构上部署动态识别模块，当车辆经过所述主体结构时所述动态识别模块采集作用力数据；S2：对所述动态识别模块采集的作用力数据进行计算得到支反力及支反力时程；S3：通过所述支反力时程所对应的时程曲线识别车轴对应的突变，获取车辆轴数和车辆各轴驶上和离开主体结构的时间点；S4：通过所述车辆各轴驶上和离开主体结构的时间点和所述支反力时程计算支反力名义值及车辆速度；S5：通过所述支反力名义值及所述车辆速度分别计算车辆轴重和轴距。

【技术特征摘要】
1.利用支反力动态识别车辆轴重、速度和轴距的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在主体结构上部署动态识别模块，当车辆经过所述主体结构时所述动态识别模块采集作用力数据；S2：对所述动态识别模块采集的作用力数据进行计算得到支反力及支反力时程；S3：通过所述支反力时程所对应的时程曲线识别车轴对应的突变，获取车辆轴数和车辆各轴驶上和离开主体结构的时间点；S4：通过所述车辆各轴驶上和离开主体结构的时间点和所述支反力时程计算支反力名义值及车辆速度；S5：通过所述支反力名义值及所述车辆速度分别计算车辆轴重和轴距。2.根据权利要求1所述的利用支反力动态识别车辆轴重、速度和轴距的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S101：在主体结构驶入端P端和驶出端Q端分别安装NP和NQ个称重传感器，P端和Q端之间的距离为L；S102：将各称重传感器的信号输出端连接到动态数据采集单元的输入端，将动态数据采集单元的输出端连接到计算模块。3.根据权利要求2所述的利用支反力动态识别车辆轴重、速度和轴距的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S201：从T0＝0时刻开始采集数据，共进行K次数据采集；S202：记录Tk＝k·Ts时刻动态识别系统采集的P端和Q端的各称重传感器的作用力分别为和其中k＝1,2,...,K，TS为采样频率；S203：根据采集所得的作用力计算端支反力和支反力时程：k时刻P端的支反力为P端的支反力时程为向量FP＝{FP·1,FP·2,...,FP·K}T；k时刻Q端的支反力为Q端的支反力时程为向量FQ＝{FQ·1,FQ·2,...,FQ·K}T。4.根据权利要求3所述的利用支反力动态识别车辆轴重、速度和轴距的方法，其特征在于，所述步骤S3中：通过信号分析方法获取时程曲线发生突变的时刻记为且记为且则车辆轴数为NA，车辆各轴驶上主体结构的时刻为车辆各轴离开主体结构的时刻为5.根据权利要求4所述的利用支反力动态识别车辆轴重、速度和轴距的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：S401：通过S3获取的时间点按时间先后排序得到一个序列利用得到的新序列将车辆车轴与主体结构接触的全部时间分割为2NA-1个时间区段并获取时间区段内与主体结构接触的车轴集合其中FP上发生突变的时刻点记为且FQ上发生突变的时刻记为且NA为车辆轴数，j＝1,2,...,2NA-1；S402：获得任意时间区段内总支反力名义值S403：利用获取的NA组时刻值计算得到NA个识别速度值，记为集合V，对集合V中的元素进行数据处理得vI。6.根据权利要求4所述的利用支反力动态识别车辆轴重、速度和轴距的方法，其特征在于，所述S5计算车辆轴重的方式为：其中轴重向量矩阵I＝{Ij,i}为元素全为0或1的2NA-1行NA列矩阵。7.根据权利要求4所述的利用支反力动态识别车辆轴重、速度和轴距的方法，其特征在于，所述S5计算车辆轴距的方式为：若车辆轴数NA≤1，则不存在轴距，否则根据所述车速，计算得到两组待选轴距值：其中，i为车辆车轴序数，代表车辆的第i个车轴，通过已知车辆进行校验，从两...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓露，何维，肖强，聂磊，王维，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43