基本信息
- 項目名稱：
- 智能車輛超限檢測系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 交通運輸車輛超限行駛對公共交通安全造成極大的危害，同時對公路、橋梁、隧道等交通設(shè)施造成嚴重破壞，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口動態(tài)檢測設(shè)備，但由于其過高的成本和維護、使用費用很難在我們國內(nèi)廣泛推廣。本設(shè)計針對此情況，研究并設(shè)計了能夠在車輛正常行駛的情況下對車輛各參數(shù)的自動檢測的超限檢測裝置，制作了能夠?qū)崿F(xiàn)動態(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)計的實現(xiàn)對于進一步實現(xiàn)車輛動態(tài)快速超限檢測，推動公路運輸治超檢測的智能化和自動化具有重要意義。
- 詳細介紹：
- 本系統(tǒng)根據(jù)材料力學計算方法、電測原理、超聲定位原理以及紅外技術(shù)可以實現(xiàn)車輛超限參數(shù)的動態(tài)檢測和報警，本設(shè)計根據(jù)彈性懸臂梁應變及電測原理對測重采用動態(tài)測量，不需車輛減速或者?？?，實現(xiàn)對車輛輪重的檢測。對于接收到的信號根據(jù)沖擊載荷的力學計算，得到較為準確的車輛輪重以及整車重量，同時，結(jié)合超聲裝置和紅外裝置可以實現(xiàn)對車輛速度、長度、寬度、高度、輪距等超限參數(shù)進行動態(tài)檢測，具有較高的檢測效率。 該系統(tǒng)設(shè)計由力學測重模塊、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，其應用相當廣泛，在視頻、音頻、計算機、游戲機等各種電器上均有應用。顯示電路驅(qū)動芯片采用CH451，CH451 是一個整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動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，可以動態(tài)驅(qū)動8位數(shù)碼管或者64位LED，具有BCD譯碼、閃爍、移位等功能；同時還可以進行64 鍵的鍵盤掃描；CH451 通過可以級聯(lián)的串行接口與單片機等交換數(shù)據(jù)；并且提供上電復位和看門狗等監(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)出的光線直接進入接收器。當被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當檢測物體是不透明時，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)識別以及實現(xiàn)對車速以及車輛長度的測量，并且設(shè)置了一個由紅外檢測來實現(xiàn)的極限高度檢測裝置，當車輛的高度超過某一預設(shè)的極限高度值（前方的橋梁、隧道等的高度）系統(tǒng)自動報警；超聲模塊利用超聲反射定位、測距的原理實現(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)計的過程中添加了溫度檢測功能，實現(xiàn)對環(huán)境溫度的動態(tài)檢測，為超聲模塊提供更加精準的執(zhí)行參數(shù)，提高其測量精度。 對于該模型各個系統(tǒng)所采集的信號采用分開獨立處理。測重模塊通過應變采集儀器進行采集并初步處理，最終通過力學計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，由我們預先編寫進C51芯片的處理程序統(tǒng)一處理，并最終顯示在顯示屏上。 在今后的進一步工作中，我們可以努力嘗試將各個模塊所采集的各種信號統(tǒng)一通過無線傳輸?shù)姆绞綄崿F(xiàn)遠距離的傳送，傳送到控制中心實現(xiàn)遠程檢測和控制。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 為了實現(xiàn)對路面行駛車輛超限參數(shù)在不減速、?？壳疤嵯碌淖詣訖z測，設(shè)計了本方案。基本原理是根據(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行統(tǒng)計，為實現(xiàn)交通流動的智能化控制提供依據(jù)。根據(jù)彈性懸臂梁力學特性以及應變電測技術(shù)實現(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)檢測站點所使用的功能較為單一的超限檢測裝置而言，本設(shè)計可以對車輛實現(xiàn)超限參數(shù)綜合測定以及對輪重獨立動態(tài)測重，這種檢測方式較整車測重更為科學可取。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不暢。
科學性、先進性
- 該設(shè)計集合了現(xiàn)有的不同設(shè)備對車輛超限檢測指標的檢測功能，同時實現(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^的車輛進行統(tǒng)計，為實現(xiàn)智能交通流動控制提供重要參數(shù)。 目前國內(nèi)絕大多數(shù)的超限檢測站點以檢測超重為主，并且大多需要車輛停靠在測量車重的電子衡上或者緩慢駛過測重區(qū)進行對車輛重量的測量。本設(shè)計根據(jù)彈性懸臂梁應變及電測原理對測重采用動態(tài)測量，不需車輛減速或者?？?，實現(xiàn)對車輛輪重的檢測。對于接收到的信號根據(jù)沖擊載荷的力學計算，得到較為準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測速裝置或者車載移動式車速測量儀實現(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，并且不能夠被司機的車載電子狗等反測速報警系統(tǒng)檢測。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 已成型，中試實驗改進階段
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)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本設(shè)計實現(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實現(xiàn)動態(tài)檢測是本設(shè)計的最大優(yōu)點。 由于本設(shè)計成本較低，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)中車輛超限重點檢測的網(wǎng)點。比如，重點的貨運線路，路面損毀嚴重的路段等。 基于本設(shè)計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，加強交通安全和暢通，具有較為深遠的社會效益。同時增強防止路面損毀的保護力度，減少對路面修復、維護的投入，具有較好的經(jīng)濟效益。
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壓電纜動態(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)研究實驗室聯(lián)盟(FEHRI)發(fā)起，按照歐盟運輸委員會(ECTD)的程序框架進行了COST323計劃。該計劃主要內(nèi)容就是研究對公路行駛車輛進行動態(tài)載荷監(jiān)控的相關(guān)問題，其中最重要的一項測試是在瑞士進行的為期30個月的WIM系統(tǒng)實際應用測試。1994年，歐盟開始進行WAVE計劃——從1997年6月到1998年6月在瑞典氣候寒冷條件下進行產(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，可以同時測量車速、車軸數(shù)、軸距并進行車型分類和動態(tài)稱重。 我國“七五”期間開始引進和消化國外動態(tài)稱重系統(tǒng),同時也開始對動態(tài)稱重系統(tǒng)進行研制;但引進產(chǎn)品都屬于國外換代產(chǎn)品,主要問題有:適應速度范圍小 ,測量精度不高,傳感器過于龐大,安裝施工及維護不便。20 世紀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、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”期間重點科技項目,交通部重慶公路科學研究所研制了一種固定式動態(tài)車輛稱重系統(tǒng),該系統(tǒng)由一套稱重傳感器和一臺電子測量儀器構(gòu)成。1999年,德國PAT 載荷監(jiān)控產(chǎn)品開始進入中國市場,云南航天新技術(shù)工程有限公司引進其技術(shù)并于1999年8月獲得了國家技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的《計量器具型式批準證書》。 國內(nèi)目前動態(tài)稱重系統(tǒng)的研究狀況是起步晚、時間短,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態(tài)稱重系統(tǒng)主要來自國外,這類產(chǎn)品存在價格昂貴、超限標準與國內(nèi)法規(guī)不一致等缺陷。
