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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能車輛超限檢測系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 交通運(yùn)輸車輛超限行駛對公共交通安全造成極大的危害，同時(shí)對公路、橋梁、隧道等交通設(shè)施造成嚴(yán)重破壞，因此高效、全面檢測車輛綜合超限參數(shù)（超長、超寬、超高、超重、超速等）對車輛超限行駛治理具有十分重要的意義?，F(xiàn)在，國內(nèi)對車輛超限的檢測絕大部分都是使用靜態(tài)檢測或者低速檢測設(shè)備，檢測時(shí)需要車輛?？炕蛘吆艿偷乃俣韧ㄟ^檢測區(qū)域，容易造成交通擁堵，檢測效率相對較低，還需要投入大量的檢測工作人員。少數(shù)路段采用精度較高的進(jìn)口動(dòng)態(tài)檢測設(shè)備，但由于其過高的成本和維護(hù)、使用費(fèi)用很難在我們國內(nèi)廣泛推廣。本設(shè)計(jì)針對此情況，研究并設(shè)計(jì)了能夠在車輛正常行駛的情況下對車輛各參數(shù)的自動(dòng)檢測的超限檢測裝置，制作了能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)檢測車輛的整車超重、輪超重、超速、超長、超寬、超高等超限參數(shù)和對車輛進(jìn)行輪距、軸距檢測以及車流量等參數(shù)的檢測系統(tǒng)模型。該設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)對于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)車輛動(dòng)態(tài)快速超限檢測，推動(dòng)公路運(yùn)輸治超檢測的智能化和自動(dòng)化具有重要意義。
- 詳細(xì)介紹：
- 本系統(tǒng)根據(jù)材料力學(xué)計(jì)算方法、電測原理、超聲定位原理以及紅外技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)車輛超限參數(shù)的動(dòng)態(tài)檢測和報(bào)警，本設(shè)計(jì)根據(jù)彈性懸臂梁應(yīng)變及電測原理對測重采用動(dòng)態(tài)測量，不需車輛減速或者?？浚瑢?shí)現(xiàn)對車輛輪重的檢測。對于接收到的信號根據(jù)沖擊載荷的力學(xué)計(jì)算，得到較為準(zhǔn)確的車輛輪重以及整車重量，同時(shí)，結(jié)合超聲裝置和紅外裝置可以實(shí)現(xiàn)對車輛速度、長度、寬度、高度、輪距等超限參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測，具有較高的檢測效率。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)由力學(xué)測重模塊、車輛幾何參數(shù)超聲檢測模塊、紅外觸控模塊以及主控處理模塊構(gòu)成?？梢詼y出輪重、軸重、整車車重和輪距。車輛幾何參數(shù)測量裝置電源采用外供12V，直接給光電模塊供電，12V電源通過集成穩(wěn)壓芯片LM7805，降壓到5V，給CPU及其他電路供電。LM7805是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的三端固定穩(wěn)壓集成電路，用于將輸入的電壓穩(wěn)壓集為5V后提供給有關(guān)電路，其應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在視頻、音頻、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)等各種電器上均有應(yīng)用。顯示電路驅(qū)動(dòng)芯片采用CH451，CH451 是一個(gè)整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤掃描控制以及μP 監(jiān)控的多功能外圍芯片。CH451 內(nèi)置RC振蕩電路，可以動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)8位數(shù)碼管或者64位LED，具有BCD譯碼、閃爍、移位等功能；同時(shí)還可以進(jìn)行64 鍵的鍵盤掃描；CH451 通過可以級聯(lián)的串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)；并且提供上電復(fù)位和看門狗等監(jiān)控功能。 本系統(tǒng)光電門采用對射式光電開關(guān)，對射式光電開關(guān)包含在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器。當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)檢測物體是不透明時(shí)，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測模式。 紅外觸控模塊用于對車輛檢測的觸發(fā)識別以及實(shí)現(xiàn)對車速以及車輛長度的測量，并且設(shè)置了一個(gè)由紅外檢測來實(shí)現(xiàn)的極限高度檢測裝置，當(dāng)車輛的高度超過某一預(yù)設(shè)的極限高度值（前方的橋梁、隧道等的高度）系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警；超聲模塊利用超聲反射定位、測距的原理實(shí)現(xiàn)對車輛的寬度、高度的檢測，并判定車輛的最寬和最高的數(shù)值。在此模塊設(shè)計(jì)的過程中添加了溫度檢測功能，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度的動(dòng)態(tài)檢測，為超聲模塊提供更加精準(zhǔn)的執(zhí)行參數(shù)，提高其測量精度。 對于該模型各個(gè)系統(tǒng)所采集的信號采用分開獨(dú)立處理。測重模塊通過應(yīng)變采集儀器進(jìn)行采集并初步處理，最終通過力學(xué)計(jì)算得到車輪的重量以及輪距。紅外模塊和超聲模塊所采集的數(shù)據(jù)均傳送給主控模塊，由我們預(yù)先編寫進(jìn)C51芯片的處理程序統(tǒng)一處理，并最終顯示在顯示屏上。 在今后的進(jìn)一步工作中，我們可以努力嘗試將各個(gè)模塊所采集的各種信號統(tǒng)一通過無線傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳送，傳送到控制中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測和控制。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 為了實(shí)現(xiàn)對路面行駛車輛超限參數(shù)在不減速、停靠前提下的自動(dòng)檢測，設(shè)計(jì)了本方案?；驹硎歉鶕?jù)超聲回聲定位原理測量車輛的高度和寬度，根據(jù)紅外探測和安裝位置識別和確定車輛的速度、長度以及對過往車輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)交通流動(dòng)的智能化控制提供依據(jù)。根據(jù)彈性懸臂梁力學(xué)特性以及應(yīng)變電測技術(shù)實(shí)現(xiàn)對車輛每一輪重的測量和輪距的測量。以上所有超限參數(shù)均由系統(tǒng)自動(dòng)檢測完成，具有較高的執(zhí)行效率和綜合評測能力。相對于我們國內(nèi)現(xiàn)在絕大多數(shù)檢測站點(diǎn)所使用的功能較為單一的超限檢測裝置而言，本設(shè)計(jì)可以對車輛實(shí)現(xiàn)超限參數(shù)綜合測定以及對輪重獨(dú)立動(dòng)態(tài)測重，這種檢測方式較整車測重更為科學(xué)可取。不需要車輛?？炕蛘邷p速駛?cè)胩囟ǖ臋z測區(qū)域，不僅提高檢測效率，減少檢測人員的投入，還能夠減少因減速或者?？繖z測而引起的交通流動(dòng)不暢。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 該設(shè)計(jì)集合了現(xiàn)有的不同設(shè)備對車輛超限檢測指標(biāo)的檢測功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對車輛的長度、寬度、高度、重量（輪重和整車重）、速度以及輪距等重要參數(shù)的檢測。還能夠?qū)β访嫱ㄟ^的車輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)智能交通流動(dòng)控制提供重要參數(shù)。 目前國內(nèi)絕大多數(shù)的超限檢測站點(diǎn)以檢測超重為主，并且大多需要車輛?？吭跍y量車重的電子衡上或者緩慢駛過測重區(qū)進(jìn)行對車輛重量的測量。本設(shè)計(jì)根據(jù)彈性懸臂梁應(yīng)變及電測原理對測重采用動(dòng)態(tài)測量，不需車輛減速或者?？浚瑢?shí)現(xiàn)對車輛輪重的檢測。對于接收到的信號根據(jù)沖擊載荷的力學(xué)計(jì)算，得到較為準(zhǔn)確的車輛輪重以及整車重量。 大多數(shù)對車輛超速的檢測是通過安裝在路邊的雷達(dá)測速裝置或者車載移動(dòng)式車速測量儀實(shí)現(xiàn)的，需要較大的成本，尤其是后者還需要投入大量的人力物力。本設(shè)計(jì)使用紅外設(shè)備成本較低，可以安置在眾多路段，并且不能夠被司機(jī)的車載電子狗等反測速報(bào)警系統(tǒng)檢測。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 已成型，中試實(shí)驗(yàn)改進(jìn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 協(xié)議
作品可展示的形式
- 模型和圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是車輛綜合超限參數(shù)的檢測，不需要車輛減速或者?？繉囕v實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)檢測是本設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)。 由于本設(shè)計(jì)成本較低，檢測超限參數(shù)較為全面，不對車輛的正常行駛造成影響，因此適用于廣大的交通網(wǎng)絡(luò)中車輛超限重點(diǎn)檢測的網(wǎng)點(diǎn)。比如，重點(diǎn)的貨運(yùn)線路，路面損毀嚴(yán)重的路段等。 基于本設(shè)計(jì)的對超限檢測的較高的效率，可以減少因超限造成的交通事故，加強(qiáng)交通安全和暢通，具有較為深遠(yuǎn)的社會(huì)效益。同時(shí)增強(qiáng)防止路面損毀的保護(hù)力度，減少對路面修復(fù)、維護(hù)的投入，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 1974年，美國首次在車輛載荷研究中使用WIM系統(tǒng)。同年法國取得了一項(xiàng)壓電纜動(dòng)態(tài)車輛稱重器的專利，即Vibracoax。1988年英國研制了一種性能優(yōu)于Vibracoax的新型壓電稱重傳感器Vibetek5，1991年改型為Vi2betek20。1992年，由歐洲高速公路系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟(FEHRI)發(fā)起，按照歐盟運(yùn)輸委員會(huì)(ECTD)的程序框架進(jìn)行了COST323計(jì)劃。該計(jì)劃主要內(nèi)容就是研究對公路行駛車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)載荷監(jiān)控的相關(guān)問題，其中最重要的一項(xiàng)測試是在瑞士進(jìn)行的為期30個(gè)月的WIM系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用測試。1994年，歐盟開始進(jìn)行WAVE計(jì)劃——從1997年6月到1998年6月在瑞典氣候寒冷條件下進(jìn)行產(chǎn)品系統(tǒng)測試，即著名的CET(Cold Environment Test)測試。結(jié)果表明德國PAT、瑞士Kistler、美國Mikros等公司的產(chǎn)品在測量性能方面處于領(lǐng)先水平。2000年ITS年會(huì)上展出了一種由美國MSI公司開發(fā)的共聚物壓電軸傳感器，可以同時(shí)測量車速、車軸數(shù)、軸距并進(jìn)行車型分類和動(dòng)態(tài)稱重。 我國“七五”期間開始引進(jìn)和消化國外動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng),同時(shí)也開始對動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)進(jìn)行研制;但引進(jìn)產(chǎn)品都屬于國外換代產(chǎn)品,主要問題有:適應(yīng)速度范圍小 ,測量精度不高,傳感器過于龐大,安裝施工及維護(hù)不便。20 世紀(jì)80年代出現(xiàn)了電子汽車衡,它包括帶基坑和無基坑兩種,由于帶基坑的電子車輛衡對道路破壞較大。1994年一種動(dòng)、靜態(tài)兩用電子軌道衡在太原鋼鐵公司通過了鑒定,該產(chǎn)品較好地解決了檢測精度與車輛通過速度之間的矛盾。作為國家“八五”期間重點(diǎn)科技項(xiàng)目,交通部重慶公路科學(xué)研究所研制了一種固定式動(dòng)態(tài)車輛稱重系統(tǒng),該系統(tǒng)由一套稱重傳感器和一臺(tái)電子測量儀器構(gòu)成。1999年,德國PAT 載荷監(jiān)控產(chǎn)品開始進(jìn)入中國市場,云南航天新技術(shù)工程有限公司引進(jìn)其技術(shù)并于1999年8月獲得了國家技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的《計(jì)量器具型式批準(zhǔn)證書》。 國內(nèi)目前動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的研究狀況是起步晚、時(shí)間短,在研究過程中未能對行駛車輛的干擾因素作深入系統(tǒng)的分析,對動(dòng)態(tài)檢測信號處理簡單。目前國內(nèi)如京珠高速公路、南京長江二橋等高等級公路和橋梁上安裝的高精度車輛動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)主要來自國外,這類產(chǎn)品存在價(jià)格昂貴、超限標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)法規(guī)不一致等缺陷。
