CN110910676B - 一种用于桥梁防船撞的方法及其激光幕系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于桥梁防船撞的方法及其激光幕系统，在桥梁的船只禁行区域内，在垂直船只航行方向的平面上扫射激光形成禁行激光幕；在桥梁的船只通行区域内，在平行船只航行方向的桥梁顶面上扫射激光形成通行激光幕，在平行船只航行方向的桥梁侧面上扫射激光形成通行激光幕；在桥梁的船只通行区域与船只禁行区域或其他船只通行区域之间的间隔区域内，在垂直船只航行方向的平面上扫射激光形成禁行激光幕；禁行激光幕的颜色与通行激光幕的不同。船只不能通行的区域需要形成禁行激光幕，在视觉上警示船只；而在船只通行区域内，所形成的通行激光幕显示出通行区域的最大高度和最大宽度，帮助船只安全航行，且由于激光颜色不同使不同区域有所区分。

Description

一种用于桥梁防船撞的方法及其激光幕系统

技术领域

本发明涉及桥梁防撞领域，更具体地，涉及一种用于桥梁防船撞的方法及其激光幕系统。

背景技术

伴随着船舶运输业的迅猛发展，越来越多的跨江桥梁建设对我国经济发展具有极大的促进作用。但同时由于桥区水域通航环境复杂，往往成为水上交通事故多发地带，带来巨大的人员、经济、环境等方面的损失。近年来，通航桥梁结构倒塌的事故屡见不鲜，均引发了社会舆论的持续关注，在造成巨大经济损失的同时也给管理部门带来了巨大的压力。作为重要的基础设施，桥梁在国民经济中发挥着巨大的作用，保证其安全运营的意义重大，对于航道桥梁，桥梁船撞安全是必须重点考虑的安全问题。

为避免桥梁船撞事故，保证桥梁的安全运营，桥梁管理单位通常会对桥梁施加防船撞措施，这些措施根据原理可分为主动防船撞措施和被动防船撞措施。桥梁被动防撞，通过设置桥墩橡胶护舷或防撞墩等设施，减轻船舶撞击桥梁的作用，其防撞效果可靠，但其缺点是价格昂贵，对于营运桥梁适应性较差。近年来为了避免桥梁受到船舶撞击发生灾难性的后果，逐渐兴起了采用防船撞预警及监测系统的桥梁主动防撞措施，与造价昂贵的被动防撞措施相比，主动防撞措施在经济上优势明显，同时通过对风险船舶的主动预警，可以有效降低船撞概率，因此主动防撞措施得到了政策上的大力支持，技术发展迅速。

对于船撞桥的事故，可以分为船舶偏航撞击桥墩和超高船舶撞击主梁两类。目前，桥梁主动防撞系统在监测到偏航船舶或超高船舶后，通过广播、AIS、声光报警等手段传送给过往船只，提示其采取合理措施避免撞桥事故。但是，大量事故统计资料表明，船撞事故发生的原因主要为人为失误、技术故障和恶劣气候环境等，现有的预警提醒手段在人为疏忽或船舶拥挤等情况下效果有限，预警的区分度和警示性不明显，视觉冲击力不强。此外，对于超高船舶撞桥事故，多为桅杆或输送带等细长构件等超过桥梁通航高度，受制于目前的激光雷达或微波雷达对细长构件的探测精度，桥梁主动防撞系统对超高船舶预警的误报警率较高，经济合理的超高船舶检测和预警技术仍是目前的研究重点。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种用于桥梁防船撞的方法及其激光幕系统，以经济合理的方式改善提高桥梁主动防撞系统的预警提醒效果。

一种用于桥梁防船撞的方法，在桥梁的船只禁行区域内，在垂直船只航行方向的平面上扫射激光形成禁行激光幕；在桥梁的船只通行区域内，在平行船只航行方向的桥梁顶面上扫射激光形成通行激光幕，在平行船只航行方向的桥梁侧面上扫射激光形成通行激光幕；在桥梁的船只通行区域与船只禁行区域或其他船只通行区域之间的间隔区域内，在垂直船只航行方向的平面上扫射激光形成禁行激光幕；所述禁行激光幕的激光颜色与所述通行激光幕的激光颜色不相同。

船只禁行区域和间隔区域均为船只不能通行的区域，因此在这两个区域内通过在垂直船只航行方向的平面上扫射激光形成禁行激光幕，所形成的禁行激光幕在视觉上能够警示船只不向船只禁行区域和间隔区域行驶；其次，在一个船只通行区域内，平行船只航行方向的桥梁顶面的高度为通行区域的最大高度，平行船只航行方向的桥梁侧面之间的宽度为通行区域的最大宽度，通过激光器的扫射形成通行激光幕，所形成的通行激光幕在视觉上能够帮助船只在船只通行区域中安全航行，且由于禁行激光幕的激光颜色与通行激光幕的激光颜色不相同，船只在航行时能够分辨出船只禁行区域和船只通行区域，避免了船只撞向桥梁的意外发生。通过扫射的方式来形成激光幕，有别于现有的灯光照射或激光通过光栅形成固定光幕的方式，现有的投光的方式，只能照亮桥梁的固定建筑物的结构，但无法在桥洞等地方形成光照。而扫射的激光能够在水面形成的水蒸气中形成侧面能够明显观察到的光幕，这样不仅能够覆盖桥梁结构，还能在桥洞等空间中形成覆盖，这样从远处就能够分辨出禁行区域和通行区域，起到提前警示的作用，大大提高通行的安全性。

进一步，在扫射激光形成所述禁行激光幕时，在扫射激光形成所述禁行激光幕时，每一个所述禁行激光幕均由至少一个固定在对应扫射平面的某一点的激光器以特定角度扫射形成；在扫射激光形成所述通行激光幕时，一部分所述通行激光幕由至少一个固定在通行区域的桥梁顶面的某一点的激光器以特定角度扫射形成，另一部分所述通行激光幕由至少一个固定在通行区域的桥梁侧面的某一点的激光器以特定角度扫射形成，通过所述通行激光幕可显示出通行区域的外表面轮廓。

通过固定在扫射平面的某一点的激光器以特定角度扫射激光，形成禁行激光幕和通行激光幕；在两个垂直船只航行方向的桥体侧面上均形成禁行激光幕，由至少一个固定在扫射平面的激光器扫射形成，船只无论从桥梁哪一个桥体侧面通过，都能够看到进行激光幕的警示；通行激光幕通过固定在通行区域的桥梁顶面和桥梁侧面的激光器扫射形成，通过该通行激光幕可显示出通行区域的桥梁外表面轮廓，具有示廓作用，引导船只看清通行区域的轮廓，避免撞向非通行区域的其他区域；通过固定禁行激光器或通行激光器在某一点以特定角度进行扫射形成激光幕，是更加方便快捷的方法，且如上所述，通过扫射方式形成的激光幕效果更好。

进一步，在所述船只通行区域的桥梁顶面上和通行区域的桥梁侧面上，都至少固定有一个激光器靠近垂直船只航行方向的两个桥体侧面，激光器的扫射方向面向航行方向。固定激光器在靠近垂直船只航行方向的桥体侧面，能够在两个平行船只航行方向的桥梁侧面上均形成面向航行方向通行激光幕，船只无论从哪一个桥体侧面通过船只通行区域都能够在激光照射下直接看到通行激光幕的提示。激光器的扫射方向面向航行方向，激光的定向性能够照射很远，面向航行方向照射，这样驾驶员就能够从很远的位置辨认出通行区域的界限。并且扫射的方式，并不会长时间的照射船只，这样就不会导致亮度过高而无法辨认具体的界限。

进一步，在所述船只禁行区域内，所述激光器的扫射角度为α，在所述间隔区域内，所述激光器的扫射角度为β，且α≠β，α/β的角度一般选择在3～10°之间。由于船只禁行区域与间隔区域的宽度和高度不同，因此在这两个不同区域的激光器扫射角度也有不同，才能更好地适应区域的宽高度形成禁行激光幕。

进一步，在所述船只通行区域内，在所述桥梁顶面设置的激光器的扫射角度为γ，在所述桥梁侧面设置的激光器的扫射角度为δ，且γ≠δ，γ/δ的角度一般选择在3～10°之间。由于通行区域内的桥梁顶面和桥梁侧面的宽度和长度不同，因此激光器在安装的位置上有所不同，因此在这两个面上激光器扫射角度也有不同，才能更好地适应通行区域的桥梁顶面和桥梁侧面的长宽度形成通行激光幕。

一种用于桥梁防船撞的激光幕系统，包括禁行激光器、通行激光器、控制系统和桥梁本体，所述桥梁本体包括船只禁行区域、船只通行区域、间隔区域和两个垂直船只航行方向的桥体侧面，所述间隔区域为船只通行区域与船只禁行区域或其他船只通行区域之间的区域；在所述船只禁行区域内，在两个所述桥体侧面上设置所述禁行激光器，通过禁行激光器在垂直船只航行方向的平面上扫射激光形成禁行激光幕；在所述间隔区域内，在两个所述桥体侧面上设置所述禁行激光器，通过禁行激光器在垂直船只航行方向的平面上扫射激光形成禁行激光幕；在桥梁的船只通行区域内，在平行船只航行方向的桥梁本体的桥梁顶面上设置所述通行激光器，通过通行激光器扫射激光形成一部分通行激光幕，在平行船只航行方向的桥梁本体的桥梁侧面上设置所述通行激光器，通过通行激光器扫射激光形成另一部分通行激光幕；所述禁行激光器与所述通行激光器的激光颜色不相同；控制系统用于控制禁行激光器、通行激光器的开启和扫射。

船只禁行区域和间隔区域均为船只不能通行的区域，因此在这两个区域内通过在所述桥体侧面设置禁行激光器，所述禁行激光器在垂直船只航行方向的平面上扫射形成禁行激光幕，所形成的禁行激光幕在视觉上能够警示船只不向船只禁行区域和间隔区域行驶；其次，在一个船只通行区域内，平行船只航行方向的桥梁顶面的高度为通行区域的最大高度，平行船只航行方向的桥梁侧面之间的宽度为通行区域的最大宽度，在通行区域内的桥梁顶面和桥梁侧面设置通行激光器，通过通行激光器在对应表面扫射形成通行激光幕，所形成的通行激光幕在视觉上能够帮助船只在船只通行区域中安全航行，且由于禁行激光器的激光颜色与通行激光器的激光颜色不相同，船只在航行时能够分辨出船只禁行区域和船只通行区域，避免了船只撞向桥梁的意外发生。控制系统可以是后台软件平台或前端机械控制结构或两者的组合，控制禁行激光器、通行激光器的动作，包括但不限于开关、扫动、颜色变化等。

进一步，在每一个所述船只禁行区域和每一个所述间隔区域内设有至少一个禁行激光器，所述禁行激光器固定在每个区域的某一点以特定的角度扫射激光形成禁行激光幕；在每一个所述船只通行区域内，至少有一个通行激光器固定在通行区域内桥梁顶面的某一点以特定角度扫射激光形成一部分通行激光幕，至少有两个通行激光器分别固定在通行区域内各个桥梁侧面的某一点以特定角度扫射激光形成另一部分通行激光幕，通过所述通行激光幕可显示出通行区域的外表面轮廓。

通过固定禁行激光器或通行激光器在某一点以特定角度进行扫射形成激光幕，是更加方便快捷的方法，且通过扫射方式形成的激光幕效果更好，且所形成的通行激光幕能够显示出通行区域的桥梁本体的外表面轮廓，具有示廓作用，能够引导船只更好地通过通行区域。

进一步，在每一个所述船只通行区域内，在靠近每一个所述桥体侧面的所述通行区域内的桥梁顶面处各设有至少一个通行激光器，在靠近每一个所述桥体侧面的所述通行区域内的桥梁侧面处各设有至少一个通行激光器，激光器的扫射方向面向航行方向。在通行区域内，通过固定通行激光器在靠近垂直船只航行方向的桥体侧面，激光器的扫射方向面向航行方向，能够在两个朝向船只航行方向的桥体侧面上均形成通行激光幕，船只无论从哪一个桥体侧面通过船只通行区域都能够看到通行激光幕的提示。

进一步，在所述船只禁行区域内，所述禁行激光器的扫射角度为α，在所述间隔区域内，所述禁行激光器的扫射角度为β，且α≠β。由于船只禁行区域与间隔区域的宽度和高度不同，因此在这两个不同区域的激光器扫射角度也有不同，才能更好地适应区域的宽高度形成禁行激光幕。

进一步，在所述桥梁顶面设置的通行激光器的扫射角度为γ，在所述桥梁各个桥梁侧面设置的通行激光器的扫射角度为δ，且γ≠δ。由于通行区域内的桥梁顶面和桥梁侧面的宽度和长度不同，因此激光器在安装的位置上有所不同，因此在这两个面上激光器扫射角度也有不同，才能更好地适应通行区域的桥梁顶面和桥梁侧面的长宽度形成通行激光幕。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过一种经济合理的方法及其激光幕系统从视觉上为船只的通行提供警示和引导，从桥梁主动防撞角度出发改善提高桥梁防撞系统的预警提醒效果。通过不同颜色的激光来示出通行区域或禁行禁行区域，不仅能够让驾驶员一目了然的辨别出来哪些区域是可以通过的，还能起到美感的装饰作用。采用扫射的方式能够使光幕覆盖桥体和禁行区域的整个空间，这样相对于现有灯光的方式，能够完整的展示整个禁行区域。采用扫射且面对航行方向的激光照射方式，能够在很远的位置上勾勒出通行区域的轮廓，大大提高通行安全性。

附图说明

图1为本发明中激光幕工作原理的立体示意图。

图2为本发明中激光幕工作原理的正面示意图。

图3为本发明中激光幕工作原理的俯视示意图。

图4为本发明中激光幕工作原理的侧面示意图。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

结合图1、2所示，本实施例为一种用于桥梁防船撞激光幕系统，包括禁行激光器a、b、通行激光器c、d、控制系统(图中未示出)和桥梁本体Q，桥梁本体Q包括船只禁行区域A、船只通行区域B、间隔区域C和两个垂直船只航行方向的桥体侧面F，间隔区域C为船只通行区域B与船只禁行区域A或其他船只通行区域B之间的区域，船只航行的方向为箭头H所指方向；在船只禁行区域A内，在两个桥体侧面F上均设置至少一个禁行激光器a，通过禁行激光器a在垂直箭头H的平面上扫射激光形成禁行激光幕1a(图1中仅对一个船只禁行区域A作禁行激光幕1a的示意)，；在间隔区域C内，在两个桥体侧面F上设置至少一个禁行激光器b，通过禁行激光器b在垂直箭头H的平面上扫射激光形成禁行激光幕1b(图1中仅对一个间隔区域C作禁行激光幕1b的示意)，船只无论在哪一个桥体侧面F航行都会有禁行激光幕1a和1b的提示；在船只通行区域B内，平行船只航行方向的桥梁本体Q的顶面为桥梁顶面D，在桥梁顶面D上设置至少一个通行激光器d，通过通行激光器d扫射激光形成通行激光幕2a(图1中仅对一个通行区域B作通行激光幕2a的示意)；平行船只航行方向的桥梁本体Q的侧面为桥梁侧面E，在桥梁侧面E上设置至少一个通行激光器c，通过通行激光器c扫射激光形成通行激光幕2b(图1中仅对一个通行区域B作通行激光幕2b的示意)；禁行激光器a、b与通行激光器c、d的激光颜色不相同，在本实施例中禁行激光器a、b采用红色激光，通行激光器c、d采用绿色激光。当然，在其他实施例中，也可以选用其他颜色的激光，只要颜色不同即可。

作为优选方案，结合图1、2、3、4所示，每一个桥体侧面F的禁行激光器a固定在船只禁行区域A的某一点以角度α扫射激光形成禁行激光幕1a，每一个桥体侧面F的禁行激光器b固定在间隔区域C的某一点以角度β扫射激光形成禁行激光幕1b；通行激光器d固定在桥梁顶面D的某一点以角度γ扫射激光形成通行激光幕2a，通行激光器c固定在桥梁侧面E的某一点以角度δ扫射激光形成通行激光幕2b，通过通行激光幕2a和2b可显示出通行区域B的外表面轮廓。

作为优选方案，结合图1、2、3所示，每一个船只通行区域B内，在靠近每一个桥体侧面F的桥梁顶面D处均设有至少一个通行激光器d，在靠近每一个桥体侧面F的桥梁侧面E处均设有至少一个通行激光器c，且通行激光器c、d照射的方向与箭头H的方向相反，船只无论在哪一个桥体侧面F航行通过通行区域B都会有通行激光幕2a和2b的提示。

作为优选方案，禁行激光器a的扫射角度α与禁行激光器b的扫射角度β不相同；通行激光器c的扫射角度δ与通行激光器d的扫射角度γ不相同。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于桥梁防船撞的方法，其特征在于，

在桥梁的船只通行区域内，在平行船只航行方向的桥梁顶面上扫射激光形成通行激光幕，在平行船只航行方向的桥梁侧面上扫射激光形成通行激光幕，在扫射激光形成所述通行激光幕时，一部分所述通行激光幕由至少一个固定在通行区域的桥梁顶面的某一点的激光器以特定角度扫射形成，另一部分所述通行激光幕由至少一个固定在通行区域的桥梁侧面的某一点的激光器以特定角度扫射形成，通过所述通行激光幕可显示出通行区域的外表面轮廓；

在桥梁的船只禁行区域内，在垂直船只航行方向的平面上扫射激光形成禁行激光幕，在桥梁的船只通行区域与船只禁行区域或其他船只通行区域之间的间隔区域内，在垂直船只航行方向的平面上扫射激光形成禁行激光幕，在扫射激光形成所述禁行激光幕时，每一个所述禁行激光幕均由至少一个固定在对应扫射平面的某一点的激光器以特定角度扫射形成；

在所述船只通行区域的桥梁顶面上和通行区域的桥梁侧面上，都至少固定有一个激光器靠近垂直船只航行方向的两个桥体侧面，激光器的扫射方向面向航行方向；

所述禁行激光幕的激光颜色与所述通行激光幕的激光颜色不相同。

2.根据权利要求1所述的用于桥梁防船撞的方法，其特征在于，在所述船只禁行区域内，所述激光器的扫射角度为α，在所述间隔区域内，所述激光器的扫射角度为β，且α≠β。

3.根据权利要求1~2任一项所述的用于桥梁防船撞的方法，其特征在于，在所述船只通行区域内，在所述桥梁顶面设置的激光器的扫射角度为γ，在所述桥梁侧面设置的激光器的扫射角度为δ，且γ≠δ。

4.一种用于桥梁防船撞的激光幕系统，其特征在于，包括禁行激光器、通行激光器、控制系统和桥梁本体；

所述桥梁本体包括船只禁行区域、船只通行区域、间隔区域和两个垂直船只航行方向的桥体侧面，所述间隔区域为船只通行区域与船只禁行区域或其他船只通行区域之间的区域；

在所述船只禁行区域内，在两个所述桥体侧面上设置所述禁行激光器，通过禁行激光器在垂直船只航行方向的平面上扫射激光形成禁行激光幕；

在所述间隔区域内，在两个所述桥体侧面上设置所述禁行激光器，通过禁行激光器在垂直船只航行方向的平面上扫射激光形成禁行激光幕；

在每一个所述船只禁行区域和每一个所述间隔区域内设有至少一个禁行激光器，所述禁行激光器固定在每个区域的某一点以特定的角度扫射激光形成禁行激光幕；

在桥梁的船只通行区域内，在平行船只航行方向的桥梁本体的桥梁顶面上设置所述通行激光器，至少有一个所述通行激光器通过固定在船只通行区域内桥梁顶面的某一点以特定角度扫射激光从而形成一部分通行激光幕；

在平行船只航行方向的桥梁本体的桥梁侧面上设置所述通行激光器，至少有两个所述通行激光器通过分别固定在船只通行区域内各个桥梁侧面的某一点以特定角度扫射激光从而形成另一部分通行激光幕，通过所述通行激光幕可显示出所述船只通行区域的外表面轮廓；

在每一个所述船只通行区域内，在靠近每一个所述桥体侧面的所述通行区域内的桥梁顶面处各设有至少一个通行激光器，在靠近每一个所述桥体侧面的所述通行区域内的桥梁侧面处各设有至少一个通行激光器，激光器的扫射方向面向航行方向；

所述禁行激光器与所述通行激光器的激光颜色不相同；控制系统用于控制禁行激光器、通行激光器的开启和扫射。

5.根据权利要求4所述的用于桥梁防船撞的激光幕系统，其特征在于，在所述船只禁行区域内，所述禁行激光器的扫射角度为α，在所述间隔区域内，所述禁行激光器的扫射角度为β，且α≠β。

6.根据权利要求4所述的用于桥梁防船撞的激光幕系统，其特征在于，在所述桥梁顶面设置的通行激光器的扫射角度为γ，在所述桥梁各个桥梁侧面设置的通行激光器的扫射角度为δ，且γ≠δ。

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