CN112697248B - 一种动态车辆超限判定方法及判定系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种动态车辆超限判定方法和判定系统。该方法包括：利用布置在一个或多个路面板块中的一个或多个传感器，在车辆行驶经过路面板块时采集车辆信息，其中每个路面板块在车辆行驶方向上的长度不超过第一阈值，以使得车辆行驶经过时每个路面板块上仅承载一个车轴；基于采集的车辆信息，确定车辆的车型和重量；以及基于重量和车型对应的重量限值，判断车辆是否重量超限。本公开通过预定长度的路面板块上的传感器对车轴进行信息采集，可以识别车型，提高超限判定结果的准确性。

Description

一种动态车辆超限判定方法及判定系统

技术领域

本公开一般地涉及称重技术领域。具体地，本公开涉及一种动态车辆超限判定方法及判定系统。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已经想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描述的内容对于本申请的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

动态称重技术是指在车辆行进过程中对车辆进行称重的技术。动态称重装置被广泛应用于计重收费、超限检测等应用中，在交通管理、超限治理以及进出口监管中起到了重要的作用。传统的动态称重装置通常由承载体和传感器组成。其中，承载体安装在路面基础的凹槽内，用于承载车辆行驶过程中的全部或者部分车辆重量并将其所承载的重量传递至传感器；而传感器设置于承载体下方，用于将其受力转换为电信号。动态行驶的车辆经过安装有传感器的称重台后，传感器感受到动态车辆的压力信号，再由处理器进行一系列的分析、处理，最后计算得出车辆的动态称重数值。

动态称重设备的用途之一是用来判断车辆重量是否超限。所谓重量超限，即车辆重量超出了道路所允许的称重限值。不同车型因轴数、轴间距等的不同，所允许的称重限值也不尽相同。当前的动态称重装置无法准确判断车辆是否超限。

发明内容

为了至少解决上面的一个或多个技术问题，本公开提供一种动态车辆超限判定方法及判定系统。本公开实施例通过在一个或多个路面板块上布置的传感器来采集车辆信息，并且每个路面板块仅承载单个车轴，从而可以获取更为准确的车辆信息，提高超限判定结果的准确性。鉴于此，本公开在如下的多个方面提供相应的解决方案。

在第一方面，本公开提供一种动态车辆超限判定方法，所述方法包括：利用布置在路面板块中的一个或多个传感器，在车辆行驶经过所述路面板块时采集车辆信息，所述路面板块设置为一个或多个，其中每个所述路面板块在车辆行驶方向上的长度不超过第一阈值，以使得所述车辆行驶经过时每个所述路面板块上仅承载一个车轴；基于采集的所述车辆信息，确定所述车辆的车型和重量；以及基于所述重量和所述车型对应的重量限值，判断所述车辆是否重量超限。

在一个实施例中，其中确定所述车辆的车型包括：基于采集的所述车辆信息，确定所述车辆的轴数和轴间距；以及基于所述车辆的轴数和轴间距，确定所述车辆的车型及对应的重量限值。

在另一个实施例中，其中确定所述车辆的轴数包括：从所述车辆信息中识别车轴的上板块信号和下板块信号，对车轴进行计数，以作为所述车辆的轴数。

在又一个实施例中，其中确定所述车辆的轴间距包括：根据相邻车轴的上板块信号和/或下板块信号之间的时间差及所述车辆的速度，确定所述相邻车轴之间的轴间距。

在又一个实施例中，其中确定所述车辆的重量包括：按照设定的阈值从所述车辆信息中筛选有效车辆轴载信号；至少部分基于所述有效车辆轴载信号和所述车辆的速度，确定对应轴的轴重；以及根据所有轴的轴重之和，确定所述车辆的重量。

在又一个实施例中，其中所述车辆的速度基于所述路面板块的长度以及所述车辆的单个轴在所述路面板块上的停留时间来确定；或者当所述多个路面板块沿所述车辆行驶方向布置成一列时，所述车辆的速度基于相邻的两个路面板块的长度以及所述车辆的单个轴在所述相邻的两个路面板块上的时间差来确定。

在第二方面，本公开提供一种动态车辆超限判定系统，所述系统包括：

一个或多个路面板块，其用于嵌入到道路中，每个所述路面板块在车辆行驶方向上的长度不超过第一阈值，以使得所述车辆行驶经过时每个所述路面板块上仅承载一个车轴；一个或者多个传感器，其用于布置在所述路面板块中，以便在车辆行驶经过所述路面板块时采集车辆信息；以及处理单元，其用于基于采集的所述车辆信息，确定所述车辆的车型和重量；以及基于所述重量和所述车型对应的重量限值，判断所述车辆是否重量超限。

在一个实施例中，其中所述处理单元进一步用于：基于采集的所述车辆信息，确定所述车辆的轴数和轴间距；以及基于所述车辆的轴数和轴间距，确定所述车辆的车型及对应的重量限值。

在另一个实施例中，其中，所述第一阈值基于以下因素确定：车辆的最小轴间距；以及车辆轮胎与道路在所述车辆行驶方向上的接触长度。

在又一个实施例中，其中所述一个或多个传感器在每个所述路面板块中、沿垂直于所述车辆行驶方向的宽度方向上布置成一排、或两排、或更多排。

在再一个实施例中，其中所述传感器包括以下至少一种：称重传感器、加速度传感器、速度传感器和位移传感器。

根据本公开的实施例，可以利用路面板块上只承载一个车轴，从而可以通过传感器获取更为准确的车辆信息，以便提高超限判定结果的准确性。进一步地，本公开实施例可以采用单个路面板块上布置一排传感器来更准确地数轴，同时节约了成本；采用单个路面板块上布置两排或更多排传感器可以使得车轴经过每排传感器时具有时间差，以便判断车辆的行驶方向(前进或者倒退)，有利于提高超限判定的准确性。进一步地，本公开实施例还可以采用多个路面板块且每个路面板块上布置一排传感器来对单个轴进行多次采集，从而减小误差，提高称重精度；采用多个路面板块且每个路面板块上布置两排或更多传感器以便识别车辆在多个板块上的异常行驶行为，从而提高超限判定的准确性。进一步地，本公开实施例采用柔性隔离层布置于路面板块之间以及板块与道路基础，以便将多个路面板块之间以及路面板块与道路基础隔离，从而避免车轴碾压道路基础或路面板块时的导致路面板块的相关形变转移至其他路面板块，造成采集的车辆信息不准确。更进一步地，本公开实施例中的传感器与路面板块融为一体，使得传感器的形变量减小，从而提高了传感器的使用寿命。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分其中：

图1A-图1B示出现有称重装置的示例性示意图；

图2示出本公开实施例的动态超限判定系统的示例性结构框图；

图3示出根据本公开实施例的确定第一阈值的示例性示意图；

图4示出根据本公开实施例的车辆信息的示例性信号波形图；

图5-图18示出根据本公开实施例的路面板块与传感器布置的示例性示意图；以及

图19示出根据本公开实施例的动态车辆超限判定方法的示例性流程框图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本公开的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

动态车辆称重是指通过测量和分析轮胎动态力来测量一辆运动中的车辆的总重和/或部分重量。动态称重装置通常由承载体和传感器组成且安装于路面基础凹槽内。此外，传感器还外接至包含软件的电子仪器，以便测量动态轮胎力、车辆的轮重、轴重和/或总重。动态车辆称重通常可应用于例如计重收费、高速超限管理等多个场景中，由此，动态称重在交通管理、超限治理以及进出口监管中起到了重要作用。

图1A示出现有称重装置的示例性示意图。如图1A所示，在路面基础1的凹槽2内安装有两块承载体3，承载体3之间通过连接件连接并保持表面平齐。每块承载体3底部的四个角处均设置有传感器4。图1B示出了承载体的底面示意图，包括四个传感器4。传感器4可以通过有线或无线外接至电子仪器(图中未示出)。

承载体3和传感器4组成称重装置，该称重装置通过安装底板预埋件5安装并固定于路面基础1的凹槽2内。预埋件5通过连接器6连接并固定至承载体3。安装后的承载体3与路面平齐。承载体3与路面基础1之间还设置有水平限位器7。

当有车辆行驶经过称重装置时，承载体将承受该车辆全部或部分的重量，并且将其所承载的重量传递至传感器，由传感器感测车辆经过时的压力信号。感测到的压力信号接着可以传送到电子仪器和/或数据处理装置，以对压力信号进行分析、处理，从而获得车辆经过时的称重数值。

结合上述图1A描述可知，采用现有称重装置的称重方法在一定程度上可以获得车辆重量，但是也存在如下缺陷。

在第一方面，当车辆行驶经过称重装置时，由于承载体直接承载其全部或大部分重量，并将重量传递至传感器，使得承载体与传感器的形变量增大，容易造成承载体和传感器损坏，从而降低了承载体和传感器的使用寿命。

在第二方面，为避免承载体将其所承载的重量传递至路面，在安装过程中，通常在承载体与路面基础凹槽内壁预留间隙。但预留的间隙会导致水或泥沙等进入承载体下方，逐渐积累的水或泥沙将分担本应由传感器承担的压力，从而导致称重数值不准确。因此，需要定期清理承载体下方的杂物，从而造成维护不便。

在第三方面，车辆行驶经过承载体时，会对承载体产生水平作用力。该水平作用力会导致承载体平移，使得承载体与路面基础产生干涉，从而影响称重精度。为防止前述水平作用力的影响，在安装时，通常在承载体和路面基础之间设置水平限位装置(如图1A所示的限位器7)。该设置导致称重装置结构复杂，从而造成安装和维护不便。

在第四方面，由于承载体尺寸较大，与地面平齐并且表面可见，车辆经过时直接与承载体表面接触，当车辆驾驶员有意在承载体上采取例如加速、绕“S”或者顶千斤顶等操作时，会对称重装置的称重精度造成影响。

在第五方面，承载体通常采用金属材料制作而成，并且在制作时尽量将其表面打磨光滑，以便减小车辆经过承载体时产生的振动而影响称重效果。但由于承载体表面的摩擦系数小于混凝土或者沥青路面的摩擦系数，从而对车辆制动造成影响，产生安全隐患。

在车辆重量超限判断中，不同车型因轴数、轴间距等不同，所允许的称重限制也不尽相同。上述称重设备除了前述缺陷之外，也无法识别车型，从而无法准确判断车辆是否重量超限。

有鉴于此，为了克服上述一个或多个方面的缺陷，在本公开的实施例，提供了一种动态车辆超限判定方法及判定系统，其不仅能够对车辆进行称重，还能够识别车型，从而可以准确地判断车辆是否重量超限。

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域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，都属于本公开保护的范围。

图2示出根据本公开实施例的动态超限判定系统200的示例性结构框图。如图所示，动态车辆超限判定系统200包括一个或者多个路面板块201、一个或者多个传感器202和处理单元203。

一个或者多个路面板块201用于嵌入到道路中。为了确保每个路面板块只承载一个车轴，从而采集清晰的车轴信息，路面板块在车辆行驶方向上的长度不超过第一阈值。在一个实施例中，前述第一阈值可以是基于车辆的最小轴间距而确定的。进一步地，还可以考虑车辆轮胎与道路在车辆行驶方向上的接触长度来确定第一阈值。本领域技术人员可知，超限的判定标准是货运车辆的车总质量、轴荷和/或货运车辆的总长宽高的判定。由此，第一阈值可以基于8的最小轴距以及其轮胎与道路在车辆行驶方向上的接触长度来确定。例如，货运车辆相邻两轴间的最小轴距(也即轴中心距)是1.35米，车辆轮胎接触地面的距离通常是20厘米～30厘米。由此，第一阈值约为1.05米。为了便于理解，下面结合图3来描述第一阈值的确定方式。

图3示出根据本公开实施例的确定第一阈值的示例性示意图。图中A和B分别表示车辆相邻的车轴，L表示车辆相邻车轴之间的最小轴距(轴中心距)，也即L＝1.35米。a1和a2表示在车辆行驶方向上的前车轮与道路的前后接触点，la表示该前车轮与道路的接触长度，通常为20厘米～30厘米，为了确保起见，选择la＝30厘米，则车轴A的轴心与该前车轮的后接触点a2的距离约为接触长度的一半，也即la2＝la/2＝15厘米。类似地，b1和b2表示在车辆行驶方向上的后车轮与道路的前后接触点，lb表示该车辆轮胎与道路的接触长度，选择最大值，lb＝30厘米，则车轴B与后车轮的前接触点b1的距离lb2＝15厘米。由此，第一阈值约等于L1＝L-(la2+lb2)＝1.35-(15+15)＝1.05米，也即每个路面板块在车辆行驶方向上不超过1.05米。另外，考虑到坚固耐用等因素，路面板块不适合做得太窄，以免容易被车辆压坏。通常，每个路面板块的长度约为30到40厘米，例如每个路面板块在车辆行驶方向上的长度超过35厘米。基于这种设计，当车辆行驶经过一个或更多个路面板块时，每个路面板块上只承载一个车轴，从而可以清晰地采集到每单个轴的车轴信息。

继续图2，动态车辆超限判定系统200还包括一个或者多个传感器202，其布置在上述路面板块中，以便在车辆行驶经过路面板块时采集车辆信息。可以通过传感器来测量每个路面板块在车辆行驶经过时受力形变产生的位移量或拉伸量，从而采集车辆信息。在一个实施例中，该传感器可以至少包括称重传感器、加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。可以理解，车辆行驶经过路面板块时，由于车辆轴重或者轴组重使得路面板块发生形变，该形变的大小与车辆轴重或者轴组重相关。由此，称重传感器、加速度传感器、速度传感器或者位移传感器可以采集到与路面板块形变相关的信号。其中，称重传感器感测到的形变相关信号是路面板块的弯曲变形产生的拉伸和压缩而导致的水平方向的形变位移。而加速度传感器、速度传感器或者位移传感器感测到的形变相关信号是车辆碾压路面板块而导致路面板块振动产生的竖直方向上的形变位移。

经过分析，车辆行驶通过路面板块时的主要振动包括以下几类：车辆的轴重给路面板块的形变；车身自身的俯仰振动传递给路面；车轮部分振动的固有频率；以及车轮的轮胎花纹、发动机振动、变速箱等给路面的激励。更进一步分析，车辆的轴重给板块的形变又可以包括两部分：重量带给板块的形变，其表现为超低频的信号；其次为重物对板块的冲击带来的板块振动，这部分振动的频率与速度相关。

在一个实施场景中，上述一个或者多个传感器可以预制或者灌封于一个或者更多个路面板块内，并且一个或者多个传感器在每个路面板块中，沿垂直于车辆行驶方向的宽度方向上可以布置一排、两排、或者还可以布置成更多排。为了采集到更清晰的信号，还可以设置柔性隔离层，以将路面板块与其他路面板块、以及路面板块与周围的道路基础隔离，从而每个路面板块上采集到的信号是车辆行驶经过时压在其上的单个轴引起的形变，基本上消除了其他轴压在其他路面板块或者压在周围道路基础上时传递过来的形变影响。传感器的布置将在后面详细描述。

处理单元203用于基于采集的车辆信息，确定车辆的车型和重量，并由此判断车辆是否重量超限。在一些实施例中，处理单元至少可以包括例如电子仪器设备(或者可以是数字接线盒)和数据处理装置(可以是运行信号分析软件的处理器，例如MATLAB)。

在一个实施例中，电子仪器设备连接一个或更多个路面板块上的一个或多个传感器，并作为一个输出至数据处理装置。电子仪器设备可以用于接收并显示上述车辆信息。接着，电子仪器设备车辆信息中包含的路面板块的形变相关信号进行预处理(例如进行模数转换)，以便转换成可以处理的数字信号。

图4示出根据本公开实施例的车辆信息的示例性信号波形图。图中横坐标表示时间，纵坐标表示幅值。取决于传感器的具体类型，该信号波形可以是原始采集的信号或经过处理的信号。

更为具体地，该传感器是称重传感器时，该信号波形是相应地采集到的路面板块水平方向的位移信号；该传感器是加速度传感器时，该信号波形是相应地采集到的竖直方向上的形变加速度信号进行两次积分处理后的位移信号；该传感器是速度传感器时，该信号波形是相应地采集到的竖直方向上的形变速度信号进行一次积分处理后的位移信号；该传感器是位移传感器时，该信号波形是相应地采集到的竖直方向上的形变位移信号。

在另一个实施例中，数据处理装置基于预处理后的车辆信息来确定车辆的车型和重量，并基于重量和车型对应的重量限值，判断车辆是否重量超限。具体地，可以基于采集的车辆信息，确定车辆的轴数、轴间距等，从而确定车型及对应的重量限值。

从图4的示例性波形可以看出，每个车轴经过时，路面板块上的传感器能够采集到清晰的脉冲信号，因此通过对这些脉冲信号进行计数，可以确定车辆的轴数。具体地，可以从上述车辆信息中识别车轴的上板块信号(例如上升沿)和下板块信号(例如下降沿)，从而对车轴进行计数。需要理解的是，图4示出的波形图可以是单个路面板块或者更多个路面板块中的任一板块上采集到的车轴信息的示例性波形图。

当采用单个路面板块时，可以基于单个路面板块上采集的车辆信息，来来确定车辆的轴数、轴间距和轴重。当采用多个路面板块拼接时，可以联合多个路面板块上采集到的车辆信息，来确定车辆的轴数、轴间距和轴重。在一种实现中，可以基于各个路面板块上的车辆信息，分别确定轴数、轴间距和轴重，然后对这些结果进行加权平均，以确定最终的轴数、轴间距和轴重。在另一种实现中，可以对车辆车轴经过所有路面板块上的车轴信息进行例如加权平均，来获得单个轴经过所有路面板块时的车轴信息，再基于此确定车辆的轴数、轴间距和轴重。

可以理解，在车辆行驶上路面板块之前，还存在分车设备(例如，线圈)，以分割单个车辆的信号。分车设备可以采用现有技术中已知和未来开发的任何技术，本公开在此方面没有限制。以上述图4的波形为例，通过计数，可以识别出该车辆为六轴车辆。

进一步地，处理单元203可以根据相邻车轴的上板块信号和/或下板块信号之间的时间差以及车辆的速度，来确定相邻车轴之间的轴间距。

在一个实施场景中，当采用单个路面板块时，可以基于车辆信息中单个车轴在单个路面板块上的停留时间t，已知单个路面板块在沿车辆行驶方向上的长度L，来获得车辆的速度v＝L/t。

在另一个实施场景中，当采用多个路面板块拼接时，与单个路面板块类似地，可以基于上述单个路面板块的方式来确定车辆的速度，也可以根据单个车轴经过相邻两个路面板块上的上板块信号和/或下板块信号的时间差来计算车辆的车速。更为具体地，假设在道路基础中布置有两个相邻路面板块，第一路面板块在沿车辆行驶方向上的长度记为L1，第二路面板块在沿车辆行驶方向上的长度记为L2。单个车轴在第一路面板块和第二路面板块上的时间差记为Δt。由此，处理单元基于如下公式来获取车辆的速度v：

v＝(L1+L2)/(2*Δt)   (1)

其中，时间差Δt可以有多种计算方式。

在一种实现中，时间差Δt可以表示为Δt＝t1-t3，其中t1代表单个车轴在第一路面板块的上板块时刻，t3代表该单个车轴在第二路面板块的上板块时刻。

在另一种实现中，时间差Δt可以表示为Δt＝t2-t4，其中t2代表单个车轴在第一路面板块的下板块时刻，t4代表该单个车轴在第二路面板块的下板块时刻。

在又一种实现中，时间差Δt可以表示为Δt＝((t1+t2)-(t3+t4))/2，也即前述两种实现的平均。本公开对此不作限制。

获得车辆的速度后，接着，再通过车辆信息中的车辆相邻车轴之间的时间差，从而根据车辆的速度和该时间差获得车辆的轴间距。时间差可以是相邻车轴的上板块信号之间的时间差，也可以是下板块信号之间的时间差，或者是二者的平均。基于此，本领域技术人员可根据获得轴数和轴间距并且结合经验获得车辆的车型，从而获得车辆对应的重量限值。例如，可以根据GB1589-2016中规定的不同车型的道路车辆质量限值来确定对应的重量限值。例如，在超限运输车辆行驶的相关规定中，对于二轴货车，其重量限值可以是18吨；三轴货车，其重量限值可以是25吨，三轴汽车列车(由牵引车和一辆或一辆以上的挂车组成的车组)，其重量限值可以是27吨；四轴货车，其重量限值可以是31吨，四轴汽车列车，其重量限值可以是36吨；五轴汽车列车，其重量限值可以是43吨；六轴及六轴以上汽车列车，其重量限值可以是49吨。

更进一步地，处理单元203可以基于车辆信息中包含的路面板块产生形变的相关信号确定车辆的重量。处理单元可以基于称重传感器、加速度传感器、速度传感器或者位移传感器采集到的形变位移，通过设置阈值来提取有效的轴载信号，并且基于以下公式计算车辆的重量：

轴重＝sum(轴载信号)*车辆速度*固定系数k   (2)

其中，sum表示车辆轴载信号之和或积分，车辆速度可以基于上述描述获得，固定系数k可以通过对传感器的标定来确定。需要理解的是，公式(2)获得的是车辆单个轴的轴重。本领域技术人员可以通过对车辆每个轴的轴重进行加和来确定车辆的重量，也即车辆的重量＝sum(轴重)。最后，基于上述获得车辆的重量后，处理单元203根据车辆的重量与车辆的重量限值进行比较，以便判断车辆是否重量超限。例如，当二轴车辆行驶经过路面板块时计算的重量超过18吨时，则判定该二轴车辆为超限车辆。

结合上述描述，本公开实施例通过在一个或者多个路面板块上布置传感器，并且每个路面板块在车辆行驶方向上的长度不超过1.05米，使得路面板块只承载一个车轴，从而获得更为准确的车辆信息。进一步地，当采用单个路面板块时可以更准确地数轴，以识别车型，有利于提高超限判定的准确性。当采用多个路面板块时以便对单个轴多次采集车辆信息，以便获得车辆的车型和更为准确的车辆重量，从而提高了称重精度较高，有利于超限判定结果的准确。

图5-图11示出根据本公开实施例的单个路面板块与传感器布置的示例性示意图。

图5示出了单个路面板块上布置一排传感器的示意图。在沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有单个路面板块9，该路面板块9为矩形，其长度方向与车辆行驶方向平行。在路面板块9内，沿垂直于车辆行驶方向的宽度方向上布置有一排传感器10，图中示例性示出了七个传感器。路面板块9与道路基础8之间通过柔性隔离层11隔离。在一个实施例中，路面板块在沿车辆行驶方向上的长度不超过1.05米，以便路面板块只承载一个车轴。附加地，路面板块在沿车辆行驶方向上的长度超过35厘米，从而确保一定的强度以承载车辆重量。

在另一个实施例中，传感器可以至少包括称重传感器、加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种，并且一个或者多个传感器预制或者灌封于路面板块内，用于采集车辆经过路面板块时的车辆信息，如图6-图8所示。

图6-图8示出根据本公开实施例的单个传感器布置于路面板块内的示例性侧视图。需要理解的是，图6-图8是上述图5中的传感器的两种具体实现方式。由此，上文结合图5所描述的布置中的某些技术特征和细节也同样适用于图6-图8。

图6示出了传感器预制于路面板块内的示例性示意图。在沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有单个路面板块9，在路面板块9内布置有单个传感器12。图中所示的传感器12是加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种。路面板块9在制作时预先安装该传感器12(也即传感器预制于路面板块内)，并且通过安装支架13固定于路面板块内。该安装支架13的强度远远小于混凝土板块的强度。在本公开实施例中，安装支架仅仅起到辅助传感器定位以及在浇筑时固定传感器的作用。图中进一步示出路面板块9与道路基础8之间通过柔性隔离层11隔离。

图7示出了传感器灌封于单个路面板块内的示例性示意图。图中在沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有单个路面板块9，在路面板块9内布置有单个传感器12。图中所示的传感器12是加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种。路面板块9在制作好之后通过开槽、灌封等方式后期安装有传感器12(也即传感器灌封于路面板块内)，并且通过安装支架13固定于路面板块内。具体地，首先在路面板块9上开设多个切槽，接着将传感器12通过安装支架13固定于切槽内，最后通过灌封材料14将传感器以及安装支架灌封于切槽内，使得传感器12及其安装支架13与切槽四周的混凝土紧密结合成为一体。在一个实施例中，前述灌封材料的强度不低于路面板块的强度，以便车辆经过路面板块和灌封材料时采集更为准确的车辆信息。图中进一步示出路面板块9与道路基础8之间通过柔性隔离层11隔离。

图8示出了传感器是称重传感器形式的示例性示意图。图中在沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有单个路面板块9，在路面板块9内布置有单个称重传感器15。路面板块9在制作时预先安装称重传感器15，并且通过固定支架16固定于路面板块9内。图中进一步示出路面板块9与道路基础8之间通过柔性隔离层11隔离。

在一个应用场景中，上述图5所示单个路面板块内布置一排传感器的布置可以应用于高速断面中，例如图9所示。图9示出根据本公开实施例中的单排传感器用于高速断面安装场景的示例性示意图。本领域技术人员可知，高速断面部件包括必要组成部分例如行车道、中间带以及路肩，还包括特殊组成部分例如紧急停车带、变速车道等。在该场景中，车辆通常以高速行驶，通常不会发生异常行驶(例如倒车)，因此可以仅使用布置一排传感器的路面板块。由此，路面板块内布置一排传感器不仅对车辆更准确地进行数轴，还可以节约成本。

图10示出根据本公开实施例的单个路面板块中布置两排传感器的示例性俯视图。图中在沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有单个路面板块9，该路面板块9为矩形，其长度方向平行于车辆行驶方向。在路面板块9内，沿垂直于车辆行驶方向的宽度方向上布置有两排传感器10，每排传感器10中示例性示出包括有七个传感器。路面板块9与道路基础8之间通过柔性隔离层11隔离。在一个实施例中，路面板块在沿车辆行驶方向上的长度不超过1.05米，以便路面板块只承载一个车轴。附加地，路面板块在沿车辆行驶方向上的长度超过35厘米，以便确保足够的强度。传感器可以至少包括称重传感器、加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种，并且一个或者多个传感器预制或者灌封于路面板块内，用于采集车辆经过路面板块时的车辆信息。

在另一个应用场景中，上述图10所示单个路面板块内布置两排传感器的布置可以应用于车道安装场景中，例如高速收费站中，例如图11所示。图11示出根据本公开实施例的两排传感器用于车道安装的示例性示意图。在该场景中，收费站前的车道通过隔离岛隔离开，车辆通过单个车道时通常速度较慢，由此，车辆经过路面板块时可能会出现例如停车、倒车等行驶行为。基于此，采用两排传感器可以采集到车轴在路面板块上的时间差，从而判断车辆的行驶方向，诸如前进或倒退，以便更准确地确定车型，从而判定车辆是否超限。

基于上述描述，本公开中通过单个路面板块承载一个车轴，并且通过在路面板块中布置一排、两排或者更多排传感器，可以应用于不同的场景，以便满足不同场景下的超限判定。在一个方面，路面板块中布置一排传感器可以更精准地对车辆进行数轴，获取更清晰的信号，使得采集更为准确的车辆信息，以识别车型，有利于超限判定结果的准确性。在另一个方面，路面板块中布置两排或者多排传感器，使得车辆的车轴经过每排传感器时具有时间差，以便判断车辆的行驶方向(前进或者倒退)，有利于提高超限判定的准确性。

图12-图18示出根据本公开实施例的多个路面板块与传感器布置的示例性示意图。

图12示出根据本公开实施例的多个路面板块中布置一排传感器的示例性俯视图。图中在沿车辆行驶方向上的道路基础8上依次布置有路面板块20、路面板块21和路面板块22等等，示出的三块路面板块为矩形，其长度方向与车辆行驶方向平行，并且沿车辆行驶方向布置成一列。路面板块20、路面板块21和路面板块22之间以及路面板块与道路基础8之间均通过柔性隔离层11隔离。在每个路面板块内，沿垂直于车辆行驶方向的宽度方向上均布置有一排传感器10，图中示例性示出了七个传感器。在一个实施例中，路面板块在沿车辆行驶方向上的长度不超过1.05米，以便路面板块只承载一个车轴。附加地，路面板块在沿车辆行驶方向上的长度超过35厘米，从而确保一定的强度以承载车辆重量。

在另一个实施例中，传感器可以至少包括称重传感器、加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种，并且一个或者多个传感器预制或者灌封于路面板块内，用于采集车辆经过路面板块时的车辆信息，如图13-图15所示。

如图13-图15示出根据本公开实施例的传感器分部布置于两个路面板块内的示例性侧视图。需要理解的是，如图13-图15是上述图12中的传感器的几种具体实现方式。由此，上文结合图12所描述的布置中的某些技术特征和细节也同样适用于图如图13-图15。

图13示出了传感器分别预制于两个路面板块内的示例性示意图。图中沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有路面板块20和路面板块21，在路面板块20和路面板块21内均布置有传感器12。图中所示的传感器12是加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种。路面板块20和路面板块21在制作时预先安装该传感器12(也即传感器预制于路面板块内)，并且通过安装支架13固定于每个路面板块内。该安装支架13的强度远远小于混凝土板块的强度。在本公开实施例中，安装支架仅仅起到辅助传感器定位以及在浇筑时固定传感器的作用。图中进一步示出路面板路面板块20和路面板块21之间，路面板块20与道路基础8之间以及路面板块21与道路基础8之间都通过柔性隔离层11隔离。

图14示出了传感器分别灌封于两个路面板块内的示例性示意图。图中沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有路面板块20和路面板块21，在路面板块20和路面板块21内均布置有传感器12。图中所示的传感器12是加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种。路面板块20和路面板块21在制做好之后通过开槽、灌封等方式后期安装有传感器12(也即传感器灌封于路面板块内)，并且通过安装支架13固定于路面板块内。具体地，首先分别在路面板块20和路面板块21上开设多个切槽，接着将传感器12通过安装支架13固定于切槽内，最后通过灌封材料14将传感器以及安装支架灌封于切槽内，使得传感器12及其安装支架13与切槽四周的混凝土紧密结合成为一体。在一个实施例中，前述灌封材料的强度不低于路面板块的强度，以便车辆经过路面板块和灌封材料时采集更为准确的车辆信息。图中进一步示出路面板块20和路面板块21之间，路面板块20与道路基础8之间以及路面板块21与道路基础8之间都通过柔性隔离层11隔离。

图15示出了传感器是称重传感器形式的示例性示意图。沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有路面板块20和路面板块21，在路面板块20和路面板块21内均布置有称重传感器15。路面板块20和路面板块21在制作时预先安装称重传感器15，并且通过固定支架16固定于路面板块20和路面板块21。图中进一步示出路面板路面板块20和路面板块21之间，路面板块20与道路基础8之间以及路面板块21与道路基础8之间都通过柔性隔离层11隔离。

在一个应用场景中，上述图12所示多个路面板块内布置一排传感器的布置可以应用于高速断面中，例如图16所示。图16示出根据本公开实施例中的单排传感器用于高速断面安装场景的示例性示意图。在沿图中箭头方向(即车辆行驶方向)上的高速断面上布置有路面板块20和路面板块21，并且路面板块20和路面板块21以及路面板块与道路基础之间设有柔性隔离层11。路面板块20和路面板块21上均布置有一排传感器10。本领域技术人员可知，高速断面部件包括必要组成部分例如行车道、中间带以及路肩，还包括特殊组成部分例如紧急停车带、变速车道等。在该场景中，车辆通常以高速行驶经过布置有一排传感器的多个路面板块时，通常不会发生异常行驶行为(例如倒车)。由此，路面板块内布置一排传感器不仅对车辆更准确地进行数轴，并且对单个轴进行多次采集以便获得更为准确地车辆信息，同时，采用单排传感器布置还可以节约成本。

图17示出根据本公开实施例的多个路面板块中布置两排传感器的示例性俯视图。在沿车辆行驶方向上的道路基础8上依次布置有路面板块20、路面板块21和路面板块22等等，示出的三块路面板块为矩形，其长度方向与车辆行驶方向平行，并且沿车辆行驶方向布置成一列。路面板块20、路面板块21和路面板块22之间以及路面板块与道路基础8之间均通过柔性隔离层11隔离。在每个路面板块内，沿垂直于车辆行驶方向的宽度方向上布置有两排传感器10，每排传感器10中包括有七个传感器。在一个实施例中，路面板块在沿车辆行驶方向上的长度不超过1.05米。附加地，路面板块在沿车辆行驶方向上的长度超过35厘米，以便路面板块只承载一个车轴。传感器可以至少包括称重传感器、加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种，并且一个或者多个传感器预制或者灌封于路面板块内，用于采集车辆经过路面板块时的车辆信息。

在另一个应用场景中，上述图17所示路面板块内布置两排传感器的布置可以应用于车道安装场景中，例如高速收费站中，例如图18所示。图18示出根据本公开实施例中的两排传感器用于车道安装的示例性示意图。图中沿图中箭头方向(即车辆行驶方向)上的收费站入口处布置有路面板块20和路面板块21，并且路面板块20和路面板块21以及路面板块与道路基础之间设有柔性隔离层11。路面板块20和路面板块21上均布置有两排传感器10。在该场景中，收费站前的车道通常通过隔离岛隔离开，车辆通过单个车道时通常速度较慢，由此，车辆经过路面板块时可能会出现例如停车、倒车、或者前进一段距离再后倒退等异常行驶行为。基于此，采用多个路面板块，以便识别前述异常行驶行为；并且路面板块上布置两排传感器可以采集到车轴在路面板块上的时间差，从而判断车辆的行驶方向，以便更准确地判定车辆是否超限。

基于上述描述，本公开一些实施例中通过两个或者更多个路面板块，并且在路面板块中布置一排、两排或者更多排传感器，可以应用于不同的场景，以便满足不同场景下的超限判定。在一个方面，在道路基础上布置多个路面板块，每个路面板块中布置一排传感器可以更精准地对车辆进行数轴。同时可以对单个轴进行多次采集来减小误差，使得采集更为准确的车辆信息，从而提高称重精度，有利于超限判定结果的准确性。在另一个方面，多个路面板块中布置两排或者多排传感器，以便识别车辆异常行驶行为，也可以基于车辆的车轴经过每排传感器时具有时间差，以便判断车辆的行驶方向(前进或者倒退)，有利于提高超限判定的准确性。

需要理解的是，当使用多个传感器时，可以采用上述加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种传感器，也可以采用其中任两种传感器或者三种传感器一起使用。在另外的实施场景中，还可以采用称重传感器。每种传感器的数量也可以互不相同，本公开实施例在此不作限制。通过允许混合各种传感器，为系统设计人员提供了更多种选择，以便综合考虑称重精度和建造成本。进一步地，本公开实施例中这些传感器通常都很小，并且可以嵌入在路面板块中与之成为一体。因此，相比于前面结合图1描述的现有称重装置而言，采用本公开的实施例，有利于提高传感器的使用寿命，同时减小传感器的形变量误差，从而提高称重精度。

图19示出根据本公开实施例的动态车辆超限判定方法1900的示例性流程框图。如图所示，在步骤1902处，方法1900利用布置在一个或多个路面板块中的一个或多个传感器，在车辆行驶经过路面板块时采集车辆信息。其中每个路面板块在车辆行驶方向上的长度不超过第一阈值，以使得车辆行驶经过时每个路面板块上仅承载一个车轴，从而获得更准确的车辆信息。

基于步骤1902获得车辆信息后，接着在步骤1904处，方法1900基于采集的车辆信息，确定车辆的车型和重量。进一步地，可以基于采集的车辆信息，确定车辆的轴数、轴间距等，从而确定车型及对应的重量限值。更为具体地，可以对车辆信息中清晰的脉冲信号计数，从而获得车辆的轴数。通过单个路面板块或者联合多个路面板块的车辆信息确定车辆的速度，再结合相邻车轴上、下板块的时间差，从而获得车辆的轴间距。由此，可以基于车辆的轴数和轴间距确定车辆的车型以及对应的重量限值。

更进一步地，在步骤1904处，方法1900基于采集的车辆信息来确定车辆的重量。具体地，可以基于以下公式计算车辆的重量：

轴重＝sum(轴载信号)*车辆速度*固定系数k

获得车辆的重量和车辆的重量限值，最后，在步骤1906处，方法1900基于重量和车型对应的重量限值，判断车辆是否重量超限。更为具体地，基于上述步骤计算获得的车辆的车型以及车辆的重量，将该车辆的重量与其对应的重量限值做比较来判断该车辆是否超限。例如，当二轴车辆行驶经过路面板块时计算的重量超过18吨时，则判定该二轴车辆为超限车辆。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

应当理解，本公开的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

虽然本文已经示出和描述了本披露的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本披露思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本披露的过程中，可以采用对本文所描述的本披露实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本披露的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。

Claims (11)

1.一种动态车辆超限判定方法，所述方法包括：

利用布置在路面板块中的一个或多个传感器，在车辆行驶经过所述路面板块时采集车辆信息，所述路面板块设置为一个或多个，其中每个所述路面板块在车辆行驶方向上的长度不超过第一阈值，以使得所述车辆行驶经过时每个所述路面板块上仅承载一个车轴，并且所述路面板块与道路基础之间都通过柔性隔离层隔离；

基于采集的所述车辆信息，确定所述车辆的车型和重量；以及

基于所述重量和所述车型对应的重量限值，判断所述车辆是否重量超限。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述车辆的车型包括：

基于采集的所述车辆信息，确定所述车辆的轴数和轴间距；以及

基于所述车辆的轴数和轴间距，确定所述车辆的车型及对应的重量限值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述车辆的轴数包括：

从所述车辆信息中识别车轴的上板块信号和下板块信号，对车轴进行计数，以作为所述车辆的轴数。

4.根据权利要求3所述的方法，其中确定所述车辆的轴间距包括：

根据相邻车轴的上板块信号和/或下板块信号之间的时间差及所述车辆的速度，确定所述相邻车轴之间的轴间距。

5.根据权利要求2-4任一所述的方法，其中确定所述车辆的重量包括：

按照设定的阈值从所述车辆信息中筛选有效车辆轴载信号；

至少部分基于所述有效车辆轴载信号和所述车辆的速度，确定对应轴的轴重；以及

根据所有轴的轴重之和，确定所述车辆的重量。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述车辆的速度基于所述路面板块的长度以及所述车辆的单个轴在所述路面板块上的停留时间来确定；或者

当所述多个路面板块沿所述车辆行驶方向布置成一列时，所述车辆的速度基于相邻的两个路面板块的长度以及所述车辆的单个轴在所述相邻的两个路面板块上的时间差来确定。

7.一种动态车辆超限判定系统，所述系统包括：

一个或多个路面板块，其用于嵌入到道路中，每个所述路面板块在车辆行驶方向上的长度不超过第一阈值，以使得所述车辆行驶经过时每个所述路面板块上仅承载一个车轴；

一个或者多个传感器，其用于布置在所述路面板块中，以便在车辆行驶经过所述路面板块时采集车辆信息；以及

处理单元，其用于基于采集的所述车辆信息，确定所述车辆的车型和重量；以及基于所述重量和所述车型对应的重量限值，判断所述车辆是否重量超限，并且所述路面板块与道路基础之间都通过柔性隔离层隔离。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理单元进一步用于：

基于采集的所述车辆信息，确定所述车辆的轴数和轴间距；以及

基于所述车辆的轴数和轴间距，确定所述车辆的车型及对应的重量限值。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一阈值基于以下因素确定：

车辆的最小轴间距；以及

车辆轮胎与道路在所述车辆行驶方向上的接触长度。

10.根据权利要求7所述的系统，其中所述一个或多个传感器在每个所述路面板块中、沿垂直于所述车辆行驶方向的宽度方向上布置成一排、或两排、或更多排。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述传感器包括以下至少一种：称重传感器、加速度传感器、速度传感器和位移传感器。

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