CN103195023B - 一种用于桥墩防撞击的预警和防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于桥墩防撞击预警和防护方法，步骤为：第一步，采用电子感应设备探测一定海域范围内船舶，将探测到的物理信号放大后变成电脉冲信号，当船舶驶入监控预警区域，控制系统控制警报系统发出警报，船舶可调整航行方向；第二步，当船舶继续前进驶入危险区域，控制系统根据电脉冲信号大小控制输出高低电平，实现预警和/或防护功能；第三步，当船舶撞击后驶离监控海域，电子感应设备探测不到信号时，控制系统控制预警和防护系统复位，实现重复利用。本发明将预警和防护结合，智能化预警可以有效避免船撞桥事故，而且正常状态下该防护系统不占用航道，不易被海水腐蚀，可重复利用。

Description

一种用于桥墩防撞击的预警和防护方法

技术领域

本发明涉及桥梁安全监测和维护领域，具体指一种用于桥墩防撞击预警和保护的智能控制方法。

背景技术

随着我国交通运输发展，跨海和跨江大桥越来越多，水运交通越来越繁忙，导致船舶撞击桥梁灾难性事故经常发生。有动量定理△mv＝F△t可知:船舶撞击桥墩时，速度快时间短，冲击力大，很容易导致桥梁坍塌，造成巨大的经济损失。例如轰动全国的广东九江大桥6·15船撞桥断事故，“南桂机035“船头与九江大桥23号桥墩发生触碰，导致九江大桥23号、24号、25号三个桥墩倒塌，并引发所承载桥面坍塌，使得正在桥上行驶的四辆汽车落入江中损毁，车内6人以及2名大桥施工人员落水后死亡，造成经济损失为人民币4500万元。九江大桥船撞桥事故主要原因是江面上有浓雾，能见度急剧下降，无法确认船是否偏离主航道，加之驾驶员的安全意识淡薄，因此发生船撞桥毁的灾难。可见为了保证桥梁安全运行，应对桥墩进行防撞设计，不仅要对桥墩采用被动式防护系统，同时应采取一定监控警报系统，提醒船只距离桥墩距离，从而可有效地避免船墩相撞事故。

目前现有桥墩防撞方法主要基于被动式缓冲消能原理，将船撞击能量通过弹性材料吸收，从而降低对桥墩的冲击力。桥墩防撞击的防护系统主要有附着式、重力摆式、薄壳沙围堰、胶囊沙袋、人工岛、群桩、漂浮网状物和非结构物等，然而每种防护方法均有其局限性，主要不利于更换和重复使用，如人工岛和桩群，一旦撞击破坏，重新修建，耗资量大。

随着计算机科学的发展，带动电子技术，传感技术，控制技术的飞跃，促使现代电子设备正向着智能化和自动化的方向发展。大型预警监控系统应运而生，其智能化的特点可节省大量人工时间以及劳动力。现有的防护系统很难实现对船撞桥实时监测预警和防护，而且防护系统不易维修和更换，重复利用价值很低。因此研究一种对于桥墩实时监控并对撞击预警和防护的方法非常重要。

发明内容

本发明的目的是要弥补现有防护方法存在不足，提供一种既能智能预警达到防止撞击的目的，同时在危险紧急情况下又能自主触发控制撞击造成的危害的一种智能化监控方法，该方法简单易行，将预警和防护结合，不仅可以有效避免船撞桥事故，而且在撞击之后可以保护桥墩,防护系统可重复使用。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于桥墩防撞击的预警和防护方法，该方法包括如下步骤：

第一步，采用电子感应设备探测一定海域范围内船舶，将探测到的物理信号放大后变成电脉冲信号，当船舶驶入监控预警区域，控制系统控制预警系统发出警报，船舶可调整航行方向，避免撞击桥墩；

第二步，当船舶继续前进驶入危险区域，控制系统根据电脉冲信号大小控制输出高低电平，并根据该电平控制预警和防护系统开启，实现预警和/或防护功能；

第三步，当船舶撞击后驶离监控海域，电子感应设备探测不到信号时，控制系统控制预警和/或防护系统复位，实现重复利用。

优选地，所述控制系统根据电子感应设备传来的电脉冲信号的变化控制预警和防护系统做出不同选择，例如根据距离远近输出高低电平。控制系统可安装于桥墩或附近主梁上。

优选地，所述预警和防护系统，根据判断，可分别执行不同的设备，进行预警和/或防护功能。所述预警系统可以为信号灯或者声音设备。所述信号灯可根据监控距离设置不同颜色的预警等级，如像交通信号灯一样，不同预警区域对应不同颜色信号灯。所述声音设备可以为喇叭或者蜂鸣器，辅助信号灯起提醒作用。

优选地，所述防护系统由自动升降装置和缓冲装置组成。自动升降装置由控制电路控制是否启动，自动升降装置启动方式设置为由主梁处移动吊钩悬挂，或者安装在桥墩处导轨滑轮系统下滑。防护缓冲装置主要由多级不同层次的弹性吸能材料组成，材料轻质高强，耐腐蚀，可达到多级吸能目的。正常状态下安装在墩身处，在触发时沿墩身向下移动，起防护作用。在碰撞结束后复位，继续使用或更换。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：①智能化预警，可有效避免事故。②防护系统可自动升降，正常不占用航道，防护系统脱离水面，不易被海水腐蚀，延长防护系统的寿命。③对于非破坏性撞击，防护系统上升复位，可重复利用。其智能化预警可以使船只根据信号灯的颜色可知处于范围，并可及时更改行驶方向，以避免船撞墩事故发生。同时在正常状态下，防护系统位于桥墩上方，不占用航道，可以避免因浸泡海水中造成装置部件腐蚀失效。对于危险紧急时刻来不及避免的事故，系统将自主触发落下防护系统，从而起到缓冲保护桥墩作用。轻微破坏撞击后，可通过自动升降装置将防护系统提升原来位置，从而重复利用。严重撞击破坏后，只需对防护系统进行更换便可继续使用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明方法流程图。

图2是桥墩监控范围示意图。

图3是装置各部件在桥梁上安装布置图。

图4是正常情况下防护系统位置图。

图5是危机触发时防护系统位置图。

图中各标号表示:

1.感应系统，2.控制系统，3.预警系统，4.防护系统，5.桥墩，6.支座，7.桥面系，8.主梁，3.1信号灯，3.2预警系统，4.1自动升降装置，4.2缓冲装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例方法流程图，该实施例中涉及的设备包括由感应系统1，控制系统2，和执行系统构成，执行系统又包括预警系统3和防护系统4。

所述防护系统由自动升降装置4.1和缓冲装置4.2组成。自动升降装置由控制电路控制是否启动，自动升降装置启动方式可设置为由主梁处移动吊钩悬挂，或者安装在桥墩处导轨滑轮系统下滑。防护缓冲装置主要有多级不同层次的弹性吸能材料组成，材料轻质高强，耐腐蚀，可达到多级吸能目的。正常状态下安装在墩身处，在触发时可沿墩身向下移动，起防护作用。在碰撞结束后可复位，继续使用或更换。

本实施例方法具体实施步骤：

第一步：感应系统1的探头或摄像机采集桥墩四周监控区域内过往船只信号，根据船墩距离监控区域分为不同等级的预警区域和防护区域。当船只距离进入不同监控区域，感应系统通过集成电路将收集到的物理信号转化为不同电信号，传递至控制系统。如图2所示。

第二歩：控制系统根据监测不同区域的电信号强弱，分别接通预警系统和防护系统。预警系统中包括信号灯3.1，信号灯3.1分别正常绿色灯，黄色信号灯，红色信号灯。

第三歩：当船墩距离未达到监控区域时，信号灯为正常绿色灯，当船只达到第一预警区域时控制系统将输出指令接通黄色信号灯。若黄色信号灯亮后，船只继续航行，则进入第二预警区域，控制系统接通红色信号灯和预警系统3.2。若船只根据信号灯调整方向，驶离桥墩，监控不在预警范围，则电位恢复，信号灯和预警系统都关闭。从而实现预警功能，避免船撞桥事故。如图3-5所示。

第四歩：若红色信号灯和预警系统3.2启动后，船只继续航行，将进入危险监控区域，控制系统再接通防护系统电路。自动升降装置4.1启动缓冲装置在重力作用下下滑至水面一定深度。落下缓冲装置4.2在撞击时起到防护减小破坏作用。如图3-5所示。

第五步：发生碰撞后，船只驶离监控区域，控制系统具有一定延时功能，当监测区域内持续一定时间内无船只经过，自动升降装置4.1在控制系统作用下将缓冲装置4.2上升至原来位置并固定，防护系统可继续使用。如需更换，只需安装新的缓冲装置即可。如图3-5所示。

具体应用实例：

方法一：感应系统采用红外探头，控制系统由集成电路组成，预警系统由黄，红色信号灯和喇叭组成，防护系统的自动升降装置可由安装在主梁上自动吊钩组成，如吊车梁的升降吊钩。一旦监测船只进入监控或危险区域，则控制系统分别启动信号灯或防护系统。防护系统在控制系统升降作用下上移或下滑。

方法二：感应系统采用红外摄像机，控制系统由集成电路组成，预警系统由黄，红色信号灯和蜂鸣器组成，防护系统的自动升降装置可由安装在桥墩上方的导轨或滑轮系统组成，一旦监测船只进入监控或危险区域，则控制系统分别启动信号灯或防护系统。防护系统依靠重力作用在导轨的预定轨道下下滑和上移。

本发明通过电子感应设备监控船舶位置，将船墩的距离转化为不同电信号，控制系统根据电信号强弱分别触发预警和防护系统。当船舶驶入监控不同预警区域，预警系统触发不同颜色的信号灯或警报，船舶可由警报调整航行方向，避免撞击桥墩；当船舶继续前进驶入危险区域，防护系统将自动触发缓冲装置下降至水面，从而可以起到缓冲吸能效果，减少桥墩撞击破坏作用。撞击后当船舶驶离监控海域，电子感应设备探测不到信号时，预警和防护系统将会复位，装置可重复利用。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种用于桥墩防撞击的预警和防护方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

第一步，采用电子感应设备探测一定海域范围内船舶，将探测到的物理信号放大后变成电脉冲信号，当船舶驶入监控预警区域，控制系统控制预警系统发出警报，船舶调整航行方向，避免撞击桥墩；

第二步，当船舶继续前进驶入危险区域，控制系统根据电脉冲信号大小控制输出高低电平，并根据该电平控制预警和/或防护系统开启，实现预警和/或防护功能；

第三步，当船舶撞击后驶离监控海域，电子感应设备探测不到信号时，控制系统控制预警和/或防护系统复位，实现重复利用；

所述防护系统由自动升降装置和缓冲装置组成，自动升降装置由控制电路控制是否启动，自动升降装置启动方式设置为由主梁处移动吊钩悬挂，或者安装在桥墩处导轨滑轮系统下滑；缓冲装置由多级不同层次的弹性吸能材料组成，正常状态下安装在墩身处，在触发时沿墩身向下移动，起防护作用，在碰撞结束后复位，继续使用或更换。

2.根据权利要求1所述的用于桥墩防撞击的预警和防护方法，其特征在于，所述预警系统为信号灯或者声音设备，所述信号灯根据监控距离设置不同颜色的预警等级，所述声音设备为喇叭或者蜂鸣器，辅助信号灯起提醒作用。

3.根据权利要求1或2所述的用于桥墩防撞击的预警和防护方法，其特征在于，所述控制系统根据电子感应设备传来的电脉冲信号的变化控制预警和防护系统做出不同选择，控制系统安装于桥墩或附近主梁上。