CN115900904B - 一种基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法，通过石英压电轮轴识别器检测车辆的通过速度，并根据当前车速以及石英称重传感器的排布，预计到达对应传感器的时间，根据预计时间与实际时间的时差，判断车辆的行驶状态，以便及时的检测车辆通过传感器的速度，对传感器检测的数据进行修正，获取更加接近车辆真实值的称重结果，从而降低车辆急刹、减速或者S弯等行为对称重结果的影响。

Description

一种基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法

技术领域

本发明涉道路超载超限检测技术领域，具体涉及一种基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法。

背景技术

在道路超载超限执法过程中，需要对过往车辆进行称重，获取载重数据，以便判断是否存在违法违规的超限行为，为了提高效率，一般都在道路上设有石英动态称重系统，对车辆进行预检，预检存在问题的车辆再进行精检；然而动态称重由于自身的条件限制，称重结果容易受到车辆通过速度的影响，随着速度的增加，会导致传感器的测量误差增大，而称重系统为了平衡这种误差，获取相对准确的称重数据，会根据速度进行检测结果的修正，以保证测量结果在误差范围内，符合国标要求。

现有的称重系统仅在初始进行测速，在称重过程中则无法获知车辆的通过速度，部分驾驶人员会通过减速、急刹、绕弯等非匀速行驶的方式，影响石英称重传感器的检测结果，从而导致石英动态称重系统无法准确获取车辆载重数据，从而规避超载超限执法。

发明内容

技术目的：针对现有石英动态称重系统仅在检测初始时进行测速，无法在检测过程中获取车辆通过传感器的速度，从而导致检测结果误差大，无法准确获取车辆的载重结果的不足，本发明公开了一种能够对车辆的通过速度进行感知，提高称重结果精度的基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法，石英压电轮轴识别器和石英称重传感器设置在道路上，包括步骤：

S01、沿车辆行进方向，通过石英压电轮轴识别器识别车辆的轴数、胎型和车速，并在初次检测到车轴信号时开启时钟，根据当前检测到的车速预计车辆的车轴到达在石英压电轮轴识别器后方的各石英称重传感器的时间；

S02、位于石英压电轮轴识别器后方的石英称重传感器顺次对车轴进行称重，并生成电信号传输至处理终端；

S03、处理终端接收石英压电轮轴识别器和石英称重传感器传输的数据，并比对石英称重传感器获取数据信号的时间与预计时间，计算车辆实际通过石英称重传感器的车速，根据计算的车速结果，对石英称重传感器的称重结果进行修正，得出更加趋近于车辆实际重量的称重结果，并将称重结果与车辆的轴数对应的核定重量进行比对，判断是否超载超限。

优选地，本发明在步骤S01中，通过石英压电轮轴识别器识别车辆胎型的过程包括：将石英压电轮轴识别器的石英元件按照轮轴识别器的轴向顺次等间隔布置，间距为d，D/2＜d＜D，D为轮胎的单胎宽度，根据轮胎经过出发的石英元件的数量判断车辆的胎型，触发石英元件数量n≤2时，经过的轮胎为单胎，n≥3时，经过的轮胎为双胎。

优选地，本发明的石英元件的间距其中Θ为车辆运行时轮胎轴向与石英压电轮轴识别器轴向之间的夹角，Θ为0～30°。

优选地，本发明的石英压电轮轴识别器识别车速的过程包括：根据车辆轮胎经过所产生的信号波形以及石英压电轮轴识别器的采样宽度，计算车辆轮胎通过石英压电轮轴识别器的速度v₀,并记下时钟初始时刻t₀，并根据速度推算车辆轮胎达到石英称重传感器的时间t₀₁，同时，石英称重传感器实际检测到对应轮胎的时间为t′₀₁；在t′₀₁早于t₀₁时，处理终端计算称重结果时直接按照车速v₀对当前轮胎对应的车轴称重进行修正，在t′₀₁晚于t₀₁时，按照车速v₀₁对称重结果进行修正；

优选地，本发明在步骤S03中，处理终端计算称重数据的过程包括：所述石英称重传感器沿垂直于行车方向布置有若干对，将石英称重传感器按照顺序进行编号，按照行车方向，一侧石英称重传感器的编号为1、3、5、…2n-1,另一侧石英称重传感器的编号为2、4、6…2n，n表示使用的石英称重传感器的对数；处理终端根据计算的轮胎经过的车速选择相应间隔的石英称重传感器进行组对，将组对后的石英称重传感器称重数据作为轴重数据进行整车重量的计算。

优选地，本发明的石英压电轮轴识别器在进行轮轴检测时，根据轮胎经过时，石英元件的触发次序，计算车辆行驶方向与石英压电轮轴识别器和石英压电传感器之间的夹角，对车辆到达石英称重传感器的预计时间进行修正。

优选地，本发明根据石英压电轮轴识别器上的石英元件间距d，以及被触发的两个石英元件的时差Δt，车辆行驶方向与石英压电轮轴识别器的夹角

优选地，本发明的相邻车道上的石英压电轮轴识别器位置一致，石英称重传感器错位布置，在对应车道的石英压电轮轴识别器未被触发时，车道上的石英称重传感器并入相邻车道的称重数据中，并根据触发顺序参与相邻车道的超限检测计重。

有益效果：本发明所提供的基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法具有如下有益效果：

1、本发明通过石英压电轮轴识别器检测车辆的通过速度，并根据当前车速以及石英称重传感器的排布，预计到达对应传感器的时间，根据预计时间与实际时间的时差，判断车辆的行驶状态，以便及时的检测车辆通过传感器的速度，对传感器检测的数据进行修正，获取更加接近车辆真实值的称重结果。

2、本发明的石英压电轮轴识别器上的石英元件等间隔布置，D/2＜d＜D，可以直接根据石英元件被触发的数量，判断车辆通过的车胎类型。

3、本发明的石英元件的间距在进行石英元件排布设计时，考虑车辆倾斜行驶的情形，避免因此产生的误判，保证结果的准确性；并且由于道路本身限制，因此夹角范围Θ为0～30°。

4、本发明石英称重传感器阵列排布，并且由处理终端根据车速选择相应间距的石英称重传感器进行组对，将组对后的石英称重传感器数据作为一组轴重结果，进行整车载重数据的核算，传感器的组对能够根据车速对应进行调整，降低车速变化产生的影响。

5、本发明相邻两个车道的石英称重传感器错位布置，在车道的石英压电轮轴识别器未被触发时，车道上的石英称重传感器数据并入另一车道的称重数据，使得在车辆走S弯时，系统仍然能够进行车辆的称重。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。

图1为本发明实施例中石英动态称重系统在道路上布置示意图；

图2为本发明实施例中车辆称重误差点状图；

其中，1-石英压电轮轴识别器、2-石英称重传感器。

具体实施方式

下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法，石英压电轮轴识别器和石英称重传感器设置在道路上，包括步骤：

S01、沿车辆行进方向，通过石英压电轮轴识别器识别车辆的轴数、胎型和车速，并在初次检测到车轴信号时开启时钟，根据当前检测到的车速预计车辆的车轴到达在石英压电轮轴识别器后方的各石英称重传感器的时间；

在步骤S01中，通过石英压电轮轴识别器识别车辆胎型的过程包括：将石英压电轮轴识别器的石英元件按照轮轴识别器的轴向顺次等间隔布置，间距为d，D/2＜d＜D，D为轮胎的单胎宽度，根据轮胎经过出发的石英元件的数量判断车辆的胎型，触发石英元件数量n≤2时，经过的轮胎为单胎，n≥3时，经过的轮胎为双胎。

而为了保证在车辆非垂直于轮轴识别器的方向进行行驶时，仍能够准确进行胎型的识别与判断，本发明的石英元件的间距其中Θ为车辆运行时轮胎轴向与石英压电轮轴识别器轴向之间的夹角，Θ为0～30°。

石英压电轮轴识别器识别车速的过程包括：根据车辆轮胎经过所产生的信号波形以及石英压电轮轴识别器的采样宽度，计算车辆轮胎通过石英压电轮轴识别器的速度v₀,并记下时钟初始时刻t₀，并根据速度推算车辆轮胎达到石英称重传感器的时间t₀₁，同时，石英称重传感器实际检测到对应轮胎的时间为t′₀₁；在t′₀₁早于t₀₁时，处理终端计算称重结果时直接按照车速v₀对当前轮胎对应的车轴称重进行修正，在t′₀₁晚于t₀₁时，按照车速v₀₁对称重结果进行修正；石英压电轮轴识别器在进行轮轴检测时，根据轮胎经过时，石英元件的触发次序，计算车辆行驶方向与石英压电轮轴识别器和石英压电传感器之间的夹角，对车辆到达石英称重传感器的预计时间进行修正，根据石英压电轮轴识别器上的石英元件间距d，以及被触发的两个石英元件的时差Δt，车辆行驶方向与石英压电轮轴识别器的夹角/>

S02、位于石英压电轮轴识别器后方的石英称重传感器顺次对车轴进行称重，并生成电信号传输至处理终端；

S03、处理终端接收石英压电轮轴识别器和石英称重传感器传输的数据，并比对石英称重传感器获取数据信号的时间与预计时间，计算车辆实际通过石英称重传感器的车速，根据计算的车速结果，对石英称重传感器的称重结果进行修正，得出更加趋近于车辆实际重量的称重结果，并将称重结果与车辆的轴数对应的核定重量进行比对，判断是否超载超限。

处理终端计算称重数据的过程包括：所述石英称重传感器沿垂直于行车方向布置有若干对，将石英称重传感器按照顺序进行编号，按照行车方向，一侧石英称重传感器的编号为1、3、5、…2n-1,另一侧石英称重传感器的编号为2、4、6…2n，n表示使用的石英称重传感器的对数；处理终端根据计算的轮胎经过的车速选择相应间隔的石英称重传感器进行组对，将组对后的石英称重传感器称重数据作为轴重数据进行整车重量的计算。

相邻车道上的石英压电轮轴识别器位置一致，石英称重传感器错位布置，在对应车道的石英压电轮轴识别器未被触发时，车道上的石英称重传感器并入相邻车道的称重数据中，并根据触发顺序参与相邻车道的超限检测计重。

如图1所示，使用本发明的检测方法进行检测时，车辆先经过石英压电轮轴识别器1，石英压电轮轴识别器将信号传输至处理终端，处理终端获取并记录车辆各轴达到石英压电轮轴识别器的时间，在车辆经过后续的各个石英称重传感器时，同一根车轴经过的石英称重传感器会形成一组数据，处理终端根据车速选取相应间隔的石英称重传感器进行组对，每对石英称重传感器称量出一组该轴的轴重数据，多组数据则取平均值，得到当前车轴的轴重数据，后续车辆的车轴按照相同的方式进行计算，最终得到总重量。

为了便于选取，石英称重传感器的数量优选为4对，将车速按照石英称重传感器的分布距离等级进行划分，图1所示的石英称重传感器，按照本发明传感器的编号顺序，可以1、2，3、4，5、6，7、8，进行组对，也可以1、4，2、3，5、8，6、7进行组对，或者1、6，2、5，3、8，4、7进行组对，根据车速的不同，选择相隔不同数量的组对方式，车速越高，对应进行组对的石英称重传感器间距越远，以保证传感器接近最优间距，测量得到的结果更加精准。

而在经过的车辆在称重检测区域采用跨车道方式低速通过时，处理终端可以根据系统的石英压电轮轴识别器触发情况以及各个石英称重传感器的称重检测情况进行判断，自动结合系统内的称重信号，按照时间线进行整合，从而完成对跨车道车辆的动态称重，并且可以配合摄像或者拍照识别等技术手段，辅助进行判断，以提高判断结果的准确性。

图2为使用本发明方法测试得到的称重误差点状图，可以看出，误差范围基本在±4％以内，能够满足道路超载超限的检测需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法，石英压电轮轴识别器和石英称重传感器设置在道路上，其特征在于，包括步骤：

S01、沿车辆行进方向，通过石英压电轮轴识别器识别车辆的轴数、胎型和车速，并在初次检测到车轴信号时开启时钟，根据当前检测到的车速预计车辆的车轴到达在石英压电轮轴识别器后方的各石英称重传感器的时间；

S02、位于石英压电轮轴识别器后方的石英称重传感器顺次对车轴进行称重，并生成电信号传输至处理终端；

S03、处理终端接收石英压电轮轴识别器和石英称重传感器传输的数据，并比对石英称重传感器获取数据信号的时间与预计时间，计算车辆实际通过石英称重传感器的车速，根据计算的车速结果，对石英称重传感器的称重结果进行修正，得出更加趋近于车辆实际重量的称重结果，并将称重结果与车辆的轴数对应的核定重量进行比对，判断是否超载超限；

所述石英压电轮轴识别器识别车速的过程包括：根据车辆轮胎经过所产生的信号波形以及石英压电轮轴识别器的采样宽度，计算车辆轮胎通过石英压电轮轴识别器的速度v₀,并记下时钟初始时刻t₀，并根据速度推算车辆轮胎达到石英称重传感器的时间t₀₁，同时，石英称重传感器实际检测到对应轮胎的时间为t^′ ₀₁；在t^′ ₀₁早于t₀₁时，处理终端计算称重结果时直接按照车速v₀对当前轮胎对应的车轴称重进行修正，在t^′ ₀₁晚于t₀₁时，按照车速v₀₁对称重结果进行修正；

2.根据权利要求1所述的一种基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法，其特征在于，在步骤S01中，通过石英压电轮轴识别器识别车辆胎型的过程包括：将石英压电轮轴识别器的石英元件按照轮轴识别器的轴向顺次等间隔布置，间距为d，D/2＜d＜D，D为轮胎的单胎宽度，根据轮胎经过出发的石英元件的数量判断车辆的胎型，触发石英元件数量n≤2时，经过的轮胎为单胎，n≥3时，经过的轮胎为双胎。

3.根据权利要求1所述的一种基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法，其特征在于，在步骤S03中，处理终端计算称重数据的过程包括：所述石英称重传感器沿垂直于行车方向布置有若干对，将石英称重传感器按照顺序进行编号，按照行车方向，一侧石英称重传感器的编号为1、3、5、…2n-1,另一侧石英称重传感器的编号为2、4、6…2n，n表示使用的石英称重传感器的对数；处理终端根据计算的轮胎经过的车速选择相应间隔的石英称重传感器进行组对，将组对后的石英称重传感器称重数据作为轴重数据进行整车重量的计算。

4.根据权利要求3所述的一种基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法，其特征在于，所述石英压电轮轴识别器在进行轮轴检测时，根据轮胎经过时，石英元件的触发次序，计算车辆行驶方向与石英压电轮轴识别器和石英压电传感器之间的夹角，对车辆到达石英称重传感器的预计时间进行修正。

5.根据权利要求4所述的一种基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法，其特征在于，根据石英压电轮轴识别器上的石英元件间距d，以及被触发的两个石英元件的时差Δt，车辆行驶方向与石英压电轮轴识别器的夹角

6.根据权利要求5所述的一种基于石英压电轮轴识别的车辆超载超限检测方法，其特征在于，相邻车道上的石英压电轮轴识别器位置一致，石英称重传感器错位布置，在对应车道的石英压电轮轴识别器未被触发时，车道上的石英称重传感器并入相邻车道的称重数据中，并根据触发顺序参与相邻车道的超限检测计重。