一种桥梁集群状态评价方法及系统技术方案

本申请涉及一种桥梁集群状态评价方法及系统，涉及桥梁集群荷载效应评价技术领域，包括建立主干道路交通配流网络和交通配流数学模型，将观测的节点桥梁匝道驶入车流量和匝道驶出车流量比例带入数学模型，求解匝道驶离车流量和主线驶出车流量，构建各路段动态随机车流和货车混入率，将随机车流加载至路段内桥梁集群有限元模型计算加载效应，根据加载效应超规范阈值次数和货车混入比，对路段内交通荷载水平和桥梁集群超载风险评价。本申请根据节点桥梁车流量守恒，利用已知节点桥梁上桥车流量对其他未知路段车流量进行估算，并用于评价路段内的所有桥梁集群交通荷载水平，进一步实现主干道路上桥梁集群状态评价的目的。主干道路上桥梁集群状态评价的目的。主干道路上桥梁集群状态评价的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁集群状态评价方法及系统


[0001]本申请涉及桥梁集群荷载效应评价
，特别涉及一种桥梁集群状态评价方法及系统。

技术介绍

[0002]汽车作用作为桥梁主要外部作用之一，其长期作用下会影响桥梁的使用性、耐久性并威胁桥梁安全性。
[0003]目前有关汽车作用下桥梁状态评价方法，多是通过桥梁上布置的动态称重传感器获取通行车辆，并加载至桥梁上，实现桥梁结构承载力和疲劳可靠度评估。
[0004]随着交通行业的发展，桥梁已由散布于主要交通要点的单体结构，渐渐形成了沿路网、水系或高架密集分布的主干道路桥梁集群，这些桥梁通过道路中关键节点桥梁或立交连接成整体。
[0005]由于监测资源有限，仅能对主干道路上典型重点立交桥安装动态称重系统，因此利用有限的交通监测点对主干道路上非监测路段(即未安装动态称重系统的路段)上的桥梁状态评价是目前所面临的工程实际难题。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供一种主干道路宏观车流量估算下的桥梁集群状态评价方法及系统，利用主干道路上有限的已知节点桥梁上桥车流量对其它未知路段车流量、货车混入率进行估算，实现主干道路交通荷载水平评价和桥梁集群超载风险评价。
[0007]一种桥梁集群状态评价方法，包括：
[0008]根据节点桥梁在主干道路中所处位置和主干道路走向建立主干道路交通配流网络，所述主干道路上的车辆在节点桥梁处驶入和驶离；
[0009]观测所有节点桥梁匝道驶入车流量；
[0010]统计所有节点桥梁匝道驶离车流量占主线驶入车流量的比例；
[0011]由节点桥梁车流量守恒建立主干道路交通配流数学模型，并求解节点桥梁匝道驶离车流量和主线驶离车流量；
[0012]获取第一时间段内观测到的车辆载荷信息；
[0013]根据车辆荷载信息，动态统计各节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比，并获得各路段在第二时间段内驶入的车辆车型占比和货车混入比；
[0014]构建各路段拥堵状态随机车流，并对主干道路的桥梁集群交通荷载水平进行评价。
[0015]一些实施例中，所述节点桥梁为互通立交或具有上下匝道的直线桥；
[0016]所述交通配流网络由多个节点和多个路段组成，每个节点均对应一节点桥梁，相邻两个节点之间的主干道路为路段。
[0017]一些实施例中，所述观测所有节点桥梁匝道驶入车流量，具体步骤如下：
[0018]利用预先设置在所有节点桥梁的上桥匝道处的车辆观测站，观测所有节点桥梁匝道驶入车流量；
[0019]所述车辆观测站为车辆动态称重系统或桥梁动态称重系统。
[0020]一些实施例中，所述统计所有节点桥梁匝道驶离车流量占主线驶入车流量的比例，具体步骤如下：
[0021]利用无人机对节点桥梁进行连续拍摄，以获得车流视频；
[0022]利用图像处理方法对车流视频进行处理，得到节点桥梁匝道驶离车流量和主干道路主线驶入车流量的上述比例。
[0023]一些实施例中，所述交通配流数学模型采用下述公式表示：
[0024][0025]其中，
[0026]y
i+1
用于表示第i+1节点桥梁主线驶离车流量；
[0027]y
i
用于表示第i+1节点桥梁主线驶入车流量；
[0028]x
i+1
用于表示第i+1节点桥梁匝道驶离车流量；
[0029]E
i+1
用于表示第i+1节点桥梁匝道驶入车流量；
[0030]R
i+1
用于第i+1节点桥梁匝道驶离车流量占主线驶入车流量的比例；
[0031]m用于表示主干道路交通配流网络中的节点总数。
[0032]一些实施例中，对于闭环的主干道路中的首尾交接节点，所述交通配流数学模型采用下述公式表示：
[0033][0034]其中，
[0035]y1用于表示第1节点桥梁主线驶离车流量；
[0036]y
m
用于表示第1节点桥梁主线驶入车流量；
[0037]x1用于表示第1节点桥梁匝道驶离车流量；
[0038]E1用于表示第1节点桥梁匝道驶入车流量；
[0039]R1用于第1节点桥梁匝道驶离车流量占主线驶入车流量比例；
[0040]m用于表示主干道路交通配流网络中的节点总数。
[0041]一些实施例中，所述第一时间段内为近三个月内；
[0042]所述车辆载荷信息包括不同车型的车重分布、车长分布和轴重占比。
[0043]一些实施例中，所述根据车辆荷载信息，动态统计各节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比，并获得各路段第二时间段内驶入的车辆车型占比和货车混入比，具体步骤如下：
[0044]根据车辆荷载信息，动态统计各节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比；
[0045]对于闭环的主干道路，前三个路段中的每个路段在第二时间段内驶入的车辆车型占比，均由该路段前的三个节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比进行比重加权得到，除前三个路段外的其他所有路段在第二时间段内驶入的车辆车型占比，均与该路段前的一个节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比相等；
[0046]对于开环的主干道路，第二路段在第二时间段内驶入的车辆车型占比，由该路段前的两个节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比进行比重加权得到，第三路段在第二时间段内驶入的车辆车型占比，由该路段前的三个节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比进行比重加权得到，除第二路段和第三路段外的其他所有路段在第二时间段内驶入的车辆车型占比，均与该路段前的一个节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比相等；
[0047]定义三轴及以上轴数的车辆为货车，根据各路段第二时间段内驶入的车辆车型占比，得到各路段第二时间段内驶入的货车混入比。
[0048]一些实施例中，所述构建各路段拥堵状态随机车流，并对主干道路的桥梁集群交通荷载水平进行评价，具体步骤如下：
[0049]根据各节点桥梁主线驶离车流量、第一时间段内观测到的主干道路上的车辆载荷信息、以及各路段在第二时间段内驶入的车辆车型占比，利用蒙特卡罗法随机抽取生成主干道路的拥堵随机车流，在拥堵随机车流中车辆间距均按照1m考虑拥堵情况；
[0050]将拥堵随机车流加载至主干道路所有桥梁的有限元模型上得到加载效应，统计超过规范计算阈值的超阈值次数；
[0051]利用超阈值次数和各路段在第二时间段内驶入的货车混入比，判断桥梁集群交通荷载水平：
[0052]当超阈值次数＜p且货车混入比＜q，则判断该时刻路段内交通载荷水平低，路段内桥梁集群超载水平低；
[0053]当超阈值次数＞p且货车混入比＜q，则判断该时刻路段内交通载荷水平中等，路段内桥梁集群有超载风险；
[0054]当超阈值次数＞p且货车混入比＞q，则判断该时刻路段内交通载荷水平较高，路段内桥梁集群超载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥梁集群状态评价方法，其特征在于，包括：根据节点桥梁在主干道路中所处位置和主干道路走向建立主干道路交通配流网络，所述主干道路上的车辆在节点桥梁处驶入和驶离；观测所有节点桥梁匝道驶入车流量；统计所有节点桥梁匝道驶离车流量占主线驶入车流量的比例；由节点桥梁车流量守恒建立主干道路交通配流数学模型，并求解节点桥梁匝道驶离车流量和主线驶离车流量；获取第一时间段内观测到的车辆载荷信息；根据车辆荷载信息，动态统计各节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比，并获得各路段在第二时间段内驶入的车辆车型占比和货车混入比；构建各路段拥堵状态随机车流，并对主干道路的桥梁集群交通荷载水平进行评价。2.如权利要求1所述的桥梁集群状态评价方法，其特征在于，所述节点桥梁为互通立交或具有上下匝道的直线桥；所述交通配流网络由多个节点和多个路段组成，每个节点均对应一节点桥梁，相邻两个节点之间的主干道路为路段。3.如权利要求1所述的桥梁集群状态评价方法，其特征在于，所述观测所有节点桥梁匝道驶入车流量，具体步骤如下：利用预先设置在所有节点桥梁的上桥匝道处的车辆观测站，观测所有节点桥梁匝道驶入车流量；所述车辆观测站为车辆动态称重系统或桥梁动态称重系统。4.如权利要求1所述的桥梁集群状态评价方法，其特征在于，所述统计所有节点桥梁匝道驶离车流量占主线驶入车流量的比例，具体步骤如下：利用无人机对节点桥梁进行连续拍摄，以获得车流视频；利用图像处理方法对车流视频进行处理，得到节点桥梁匝道驶离车流量和主干道路主线驶入车流量的上述比例。5.如权利要求1所述的桥梁集群状态评价方法，其特征在于，所述交通配流数学模型采用下述公式表示：其中，y
i+1
用于表示第i+1节点桥梁主线驶离车流量；y
i
用于表示第i+1节点桥梁主线驶入车流量；x
i+1
用于表示第i+1节点桥梁匝道驶离车流量；E
i+1
用于表示第i+1节点桥梁匝道驶入车流量；R
i+1
用于第i+1节点桥梁匝道驶离车流量占主线驶入车流量的比例；m用于表示主干道路交通配流网络中的节点总数。6.如权利要求5所述的桥梁集群状态评价方法，其特征在于，对于闭环的主干道路中的首尾交接节点，所述交通配流数学模型采用下述公式表示：
其中，y1用于表示第1节点桥梁主线驶离车流量；y
m
用于表示第1节点桥梁主线驶入车流量；x1用于表示第1节点桥梁匝道驶离车流量；E1用于表示第1节点桥梁匝道驶入车流量；R1用于第1节点桥梁匝道驶离车流量占主线驶入车流...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成，钟继卫，王亚飞，许钊源，梅晓腾，姜玉印，杨宇，
申请(专利权)人：中铁大桥科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：