CN111021184B - 一种用于限制单位路面负荷的系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及道路交通技术领域，特别是涉及一种用于限制单位路面负荷的系统，该系统设置在车辆上桥之前的路段处；该系统包括一承载板，所述承载板设在路基上方，用于承载过往车辆；一警示装置，所述警示装置设在承载板与路基之间，用于判断车辆是否超过单位路面载荷上限；一联动拦挡装置；该装置也设在承载板与路基之间，且位于系统与上桥路段衔接处，联动拦挡装置用于沿路宽方向对超重车辆进行拦挡。该系统对于超重车辆先通过屏幕提示减速改道，再通过机械式的联动拦挡结构进行拦挡，全程自动化监测，24小时值守，对超载车辆几乎可以百分之百拦截，可以有效减少超重车辆上桥概率，保证了桥梁的使用寿命，同时防范各类交通事故，减轻了人工值守的压力。

Description

一种用于限制单位路面负荷的系统及工作方法

技术领域

本发明涉及道路交通技术领域，具体涉及一种用于限制单位路面负荷的系统及工作方法。

背景技术

桥梁作为跨越江河湖海、峡谷山涧的的主要手段在国计民生方面发挥着巨大的作用。随着国家的进一步发展和人民对美好生活的追求，桥梁的数量会进一步增加。但是近年来发生过多起由于重型车辆超载导致的桥梁坍塌事故；为了实现桥梁运输的高效、舒适和安全，进行路面载荷的测量是公路检测领域的主要检测项目之一。

目前，对路面载荷的测量主要停留在单独力传感器测量，结构刚性和效率低，精度差，工作人员劳动强度大。此外，目前对车辆载重的检测主要考虑的是单车是否超重，这与车型密切相关；即若将几辆重车连接起来，即使单车不超重也有可能出现桥面超负荷的情况。因此需要考虑桥面单位面积载荷是否超重。

此外目前的监测装置基本随机检测，有的装置更需要人工全程参与，不能实现24小时全天候检测。目前的检测系统容易受天气或者断电影响，抗干扰能力较差。这些都会造成检测结果的不尽如人意。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种用于限制单位路面负荷的系统及工作方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于限制单位路面负荷的系统，该系统设置在车辆上桥之前的路段处；该系统包括：

一承载板；所述承载板设在路基上方，用于承载过往车辆；

至少一组警示装置；所述警示装置设在承载板与路基之间，用于判断车辆是否超过单位路面载荷上限；

一联动拦挡装置；该装置也设在承载板与路基之间，且位于系统与上桥路段衔接处，联动拦挡装置用于沿路宽方向对超重车辆进行拦挡。

进一步，所述承载板由多个均匀布置的高强度弹簧进行支撑；所述承载板的前端与路宽衔接处设置有一定宽度的缝隙。

进一步，所述警示装置包括电性连接的重力传感器、PLC控制器一及屏幕；所述重力传感器和PLC控制器一设在承载板下端；所述屏幕通过支架设在承载板上方外侧面；PLC控制器一内存储有桥梁允许载荷的上限值；重力传感器用于检测车辆的实际载荷，并将数据信息传送到PLC控制器一进行比较；当车辆实际载荷超过该上限值时，PLC控制器一将警示信息传送到屏幕，屏幕显示限速改道的信息并语音提示。

进一步，所述承载板下方及外侧设有基坑；所述联动拦挡装置设在基坑内；所述联动拦挡装置包括联动结构及可从基坑内沿所述缝隙翻转到路面上的拦挡结构；

所述联动结构垂直且固定在承载板下方外侧面；拦挡结构的主体部分平行于路宽；拦挡结构端部与联动结构之间通过一转轴同轴连接，转轴上安装有垂直于轴心的警示杆；当路面没有车辆或车辆不超过载荷上限时，所述警示杆及拦挡结构均水平处于基坑内；当车辆超过路面载荷上限，所述联动结构驱动拦挡结构及警示杆向上90度翻转。

进一步，所述拦挡结构为杆体结构；拦挡结构端部为L形，拦挡结构主体沿垂直于L形端部的方向伸出；

或，所述拦挡结构为整体呈L形的板体结构，该拦挡结构包括平行于拦挡结构主体的翻转轴；拦挡结构端部通过所述翻转轴与联动结构上的转轴连接。

进一步，所述联动结构包括垂直固定在承载板下方的条形啮合齿；还包括与条形啮合齿配合的轮形啮合齿；所述转轴设在所述轮形啮合齿的轴心处。

进一步，承载板承受的单位路面载荷达到上限时，所述条形啮合齿随承载板下降L，从而条形啮合齿驱使轮形啮合齿旋转90度，拦挡结构与警示杆90度上翻。

进一步，所述承载板下方的地基上设有硬性的限位支撑座；所述限位支撑座与承载板地段的距离为L。

进一步，所述警示杆端部设有警示牌，警示牌上朝向车辆一侧设有警示用语；所述警示用语利用反光条拼成；反光条字形的外周布置有太阳能板供电的LED灯；该LED灯在光线弱于设定照度时开启。

更进一步，本发明还公开了上述系统的工作方法，具体包括如下步骤：

S1、当车辆驶入承载板上方，重力传感器检测车辆的载荷是否超过上限；同时车辆对承载板下方的弹簧造成一定的压力，使弹簧压承受单位载荷并压缩，承载板与弹簧同步下沉；当车辆没有达到单位路面载荷上限，承载板的下沉距离不足以使条形啮合齿驱动轮形啮合齿上翻时，车辆可继续行驶上桥；

S2、当车辆达到单位路面载荷上限，重力传感器检测到该载荷，并通过PLC控制器一控制屏幕发出提示信息减速改道；

S3、若车辆没有改道并继续行驶，由于承载板的下沉距离达到L，条形啮合齿下降L并驱使轮形啮合齿旋转90度，从而警示杆竖直立起，拦挡结构也从基坑内翻出到路面，警示牌提示停车改道；车辆须从辅道驶出，停止上桥；

S3、待车辆驶出该系统，压缩的弹簧带动承载板回复原位，在此过程中，条形啮合齿上移并驱使轮形啮合齿反向旋转90度，警示杆和拦挡结构翻转回基坑内。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明通过在上桥前的路段设置用于限制单位路面负荷的系统，可以有效减少超重车辆上桥概率，保证了桥梁的使用寿命，同时防范各类交通事故，减轻了人工值守的压力；具体的：

1、传统的检测仅考虑整辆车的载重是否超过规定，但是对于小车重载等情况，传统的检测手段不能单位路面载荷是否超重；本发明克服了这一缺陷，通过重力传感器和弹簧受力下压的情况来判定单位路面载荷是否超重，排除了车的型号、尺寸、车流密度等因素的影响，比传统仅考虑整辆单车载重的方法更为科学合理；

2、本发明的设计更加人性化，对于超重车辆先通过屏幕提示减速改道，再通过机械式的联动拦挡结构进行拦挡，全程自动化监测，对超载车辆几乎百分之百拦截，不会出现漏网之鱼；节约了大量的人力物力资源，提高了社会资源的利用效率；

3、联动拦挡结构在超载车辆驶出该路段后，自动归位，不影响后续车辆的通行；

4、该系统可以实现24小时无人值守，且屏幕和LED灯等电子器件均有太阳能板供电，节能环保，不会有断电风险。

附图说明：

图1是本发明优选实施例系统未检测到超重车辆的主视图；

图2是本发明优选实施例系统在检测到超重车辆时的主视图；

图3是图2的左视图；

图4是本发明优选实施例中杆形拦挡结构的立体图；

图5是本发明优选实施例中板形拦挡结构的立体图；

图6是本发明优选实施例中的重力传感器控制原理框图；

图7是本发明优选实施例中屏幕控制电路图；

图8是本发明优选实施例中的照度传感器控制原理框图；

图9是本发明优选实施例中LED灯控制电路图。

其中：1、承载板；2、路基；3、弹簧；4、警示装置；41、重力传感器；42、PLC控制器一；43、屏幕；5、联动拦挡装置；51、拦挡结构；51a、拦挡结构主体；51b、拦挡结构端部；51c、翻转轴；52、警示杆；52a、警示牌；53、条形啮合齿；54、轮形啮合齿；6、限位支撑座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

如图1至图9所示，本发明公开了一种用于限制单位路面负荷的系统，一承载板1；所述承载板1设在路基2上方，用于承载过往车辆；至少一组警示装置4；所述警示装置4设在承载板1与路基2之间，用于判断车辆是否超过单位路面载荷上限；一联动拦挡装置5；该装置也设在承载板1与路基2之间，且位于系统与上桥路段衔接处，联动拦挡装置5用于沿路宽方向对超重车辆进行拦挡。

优选的，所述承载板1由多个均匀布置的高强度弹簧3进行支撑；所述承载板1的前端与路宽衔接处设置有一定宽度的缝隙；

所述警示装置4包括电性连接的重力传感器41、PLC控制器一42及屏幕43；所述重力传感器41和PLC控制器一42设在承载板1下端；PLC控制器一42设在一控制箱内；所述屏幕43通过支架设在承载板1上方外侧面；PLC控制器一42内存储有桥梁允许载荷的上限值；重力传感器41检测到车辆的实际载荷，并将数据信息传送到PLC控制器一42进行比较；当车辆实际载荷超过该上限值时，PLC控制器一42将警示信息传送到屏幕43，屏幕43显示限速改道的信息并语音提示；司机可通过辅道驶出该路口。

为了更加节能环保，所述屏幕43及电子开关由电性连接的小型太阳能板及配套蓄电池进行供电。

所述承载板1下方及外侧设有基坑；所述联动拦挡装置5设在基坑内；联动拦挡装置5包括联动结构及可从基坑内沿所述缝隙翻转到路面上的拦挡结构51；所述联动结构垂直固定在承载板1下方外侧面；拦挡结构主体51a平行于路宽设置；优选的，拦挡结构端部51b

与联动结构之间通过一转轴同轴连接，转轴上安装有垂直于轴心的警示杆52；联动结构可驱使警示杆52与拦挡结构51以相同的角速度向上旋转90度；具体的，当路面没有车辆或车辆不超过载荷上限时，所述警示杆52及拦挡结构51均水平处于基坑内；一旦车辆超过路面载荷上限，所述联动结构驱动拦挡结构51及警示杆52向上90度旋转，由于拦挡结构51横在路前方，超载车辆不得不停止上桥。

优选的，所述拦挡结构可以为杆体结构；如图4所示，当拦挡结构为杆体形结构，拦挡结构端部51b为L形，拦挡结构主体51a沿垂直于L形端部的方向伸出；其重量较轻，联动结构的负重较小；

如图5所示，所述拦挡结构也可以是整体呈L形的板体结构；拦挡结构51包括平行于拦挡结构主体的翻转轴51c；相较于杆体结构，板体结构构造简单，同时车辆无法轻易闯岗；这种情况下，为了使拦挡结构翻转更加稳定，可在路的两侧对称设置联动结构；拦挡结构两端部通过所述翻转轴与道路两侧联动结构上的转轴连接；

优选的，所述联动结构包括垂直固定在承载板1下方的条形啮合齿53；还包括与条形啮合齿53配合的轮形啮合齿54；所述转轴设在所述轮形啮合齿的轴心处。具体的，承载板1承受的单位路面载荷达到上限时，所述条形啮合齿53随承载板1下降L，从而条形啮合齿53驱使轮形啮合齿54旋转90度，拦挡结构51与警示杆5290度上翻。为了实现这一目的，所述条形啮合齿53与轮形啮合齿54的传动比为1：1，假设条形啮合齿53在距离L内齿数为N，N为正整数，则轮形啮合齿54的总齿数为4N。

当车辆严重超载时，为避免警示杆52过度上翻；所述承载板1下方的地基上设有硬性的限位支撑座6；所述限位支撑座6与承载板1地段的距离为L；即承载板1下降至限位支撑座6上表面时停止，此时条形啮合齿53的下降距离仍为L。

为了便于施工及节约成本，还可以对条形啮合齿53的齿数进行改进，来代替硬性限位支撑座6的设置；具体的，仅在条形啮合齿53上对应轮形啮合齿54处设置线长为L的N个齿数，条形啮合齿53的其余位置与轮形啮合齿54不接触，则不会造成警示杆52过度上翻。

优选的，所述警示装置4与联动拦挡装置5之间要有足够的刹车距离，以保证安全。

优选的，所述警示杆52端部设有警示牌52a，警示牌上朝向车辆一侧设有类似“停”等警示用语；所述警示用语利用反光条拼成从而更加醒目；反光条字形的外周布置有LED灯，以便在夜间提供警示服务；为了实现这一功能，该系统还包括电性连接的照度传感器、PLC控制器二、电子开关及电源；所述照度传感器将光照信息反馈至PLC控制器二进行信号处理，在夜间或光线弱于PLC控制器二的预设照度值时， LED的电子开关启动；同样的，所述LED灯及电子开关由小型的太阳能板及配套蓄电池进行供电，从而实现24小时不间断值守。

本发明还公开了上述用于限制单位路面负荷的系统的工作方法，具体包括如下步骤：

S1、当车辆驶入承载板1上方，重力传感器41检测车辆的载荷是否超过上限；同时车辆对承载板1下方的弹簧3造成一定的压力，使弹簧3压承受单位载荷并压缩，承载板1与弹簧3同步下沉；当车辆没有达到单位路面载荷上限，承载板1的下沉距离不足以使条形啮合齿53驱动轮形啮合齿54上翻时，车辆可继续行驶上桥；

S2、当车辆达到单位路面载荷上限，重力传感器41检测到该载荷，并通过PLC控制器42控制屏幕43发出提示信息减速改道；

S3、若车辆没有改道并继续行驶，由于承载板1的下沉距离达到L，条形啮合齿53下降L并驱使轮形啮合齿54旋转90度，从而警示杆52竖直立起，拦挡结构51也从基坑内翻出到路面，警示牌提示停车改道；车辆须从辅道驶出，停止上桥；

S3、待车辆驶出该系统，压缩的弹簧3带动承载板1回复原位，在此过程中，条形啮合齿53上移并驱使轮形啮合齿54反向旋转90度，警示杆52和拦挡结构51翻转回基坑内。

本发明通过机械式的方式对路面车辆进行检测，从而降低超载车辆上桥的概率，具有积极的社会意义，并且避免了系统受天气及断电等因素的影响，节约了人力，可实现24小时全天候的检测值守。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种用于限制单位路面负荷的系统，该系统设置在车辆上桥之前的路段处；其特征在于，该系统包括：

一承载板；所述承载板设在路基上方，用于承载过往车辆；所述承载板由多个均匀布置的高强度弹簧进行支撑；所述承载板的前端与路宽衔接处设置有一定宽度的缝隙；

至少一组警示装置；所述警示装置设在承载板与路基之间，用于判断车辆是否超过单位路面载荷上限；

一联动拦挡装置；该装置也设在承载板与路基之间，且位于系统与上桥路段衔接处，联动拦挡装置用于沿路宽方向对超重车辆进行拦挡；所述承载板下方及外侧设有基坑；所述联动拦挡装置设在所述基坑内；

所述联动拦挡装置包括联动结构及可从基坑内沿所述缝隙翻转到路面上的拦挡结构；所述联动结构垂直固定在承载板下方外侧面；拦挡结构的主体部分平行于路宽；拦挡结构端部与联动结构之间通过一转轴同轴连接，转轴上安装有垂直于轴心的警示杆；当路面没有车辆或车辆不超过载荷上限时，所述警示杆及拦挡结构均水平处于基坑内；当车辆超过路面载荷上限，所述联动结构驱动拦挡结构及警示杆向上90度翻转；

所述联动结构包括垂直固定在承载板下方的条形啮合齿；还包括与条形啮合齿配合的轮形啮合齿；所述转轴设在所述轮形啮合齿的轴心处且固定在路基之上；

所述承载板承受的单位路面载荷达到上限时，所述条形啮合齿随承载板下降距离为L，从而条形啮合齿驱使轮形啮合齿旋转90度，拦挡结构与警示杆90度上翻。

2.如权利要求1所述的用于限制单位路面负荷的系统，其特征在于：所述警示装置包括电性连接的重力传感器、PLC控制器一及屏幕；所述重力传感器和PLC控制器一设在承载板下端；所述屏幕通过一支架设在承载板上方外侧面；PLC控制器一内存储有桥梁允许载荷的上限值；重力传感器用于检测车辆的实际载荷，并将数据信息传送到PLC控制器一进行比较；当车辆实际载荷超过该上限值时，PLC控制器一将警示信息传送到屏幕，屏幕显示限速改道的信息并语音提示。

3.如权利要求1所述的用于限制单位路面负荷的系统，其特征在于：所述拦挡结构为杆体结构；拦挡结构端部为L形，拦挡结构主体沿垂直于端部的方向伸出；

或，所述拦挡结构为整体呈L形的板体结构，该拦挡结构包括平行于拦挡结构主体的翻转轴；拦挡结构端部通过所述翻转轴与联动结构上的转轴连接。

4.如权利要求1所述的用于限制单位路面负荷的系统，其特征在于：所述承载板下方的地基上设有硬性的限位支撑座；所述限位支撑座与承载板地段的距离也为L。

5.如权利要求1所述的用于限制单位路面负荷的系统，其特征在于：所述警示杆端部设有警示牌，警示牌上朝向车辆一侧设有警示用语；所述警示用语利用反光条拼成；反光条字形的外周布置有太阳能板供电的LED灯；该LED灯在光线弱于预设照度时开启。

6.如权利要求1至5任一项所述系统的工作方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

S1、当车辆驶入承载板上方，重力传感器检测车辆的载荷是否超过上限；同时车辆对承载板下方的弹簧造成一定的压力，使弹簧压承受单位载荷并压缩，承载板与弹簧同步下沉；当车辆没有达到单位路面载荷上限，承载板的下沉距离不足以使条形啮合齿驱动轮形啮合齿上翻时，车辆可继续行驶上桥；

S2、当车辆达到单位路面载荷上限，重力传感器检测到该载荷，并通过PLC控制器一控制屏幕发出提示信息减速改道；

S3、若车辆没有改道并继续行驶，由于承载板的下沉距离达到L，条形啮合齿下降L并驱使轮形啮合齿旋转90度，从而警示杆竖直立起，拦挡结构也从基坑内翻出到路面，警示牌提示停车改道；车辆须从辅道驶出，停止上桥；

S3、待车辆驶出该系统，压缩的弹簧带动承载板回复原位，在此过程中，条形啮合齿上移并驱使轮形啮合齿反向旋转90度，警示杆和拦挡结构翻转回基坑内。

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