CN214224320U - 一种动态车辆超限判定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种动态车辆超限判定系统。动态车辆超限判定系统包括称重单元、轴型识别单元和处理单元。称重单元包括用于布置在路面板块中的一个或多个第一传感器，以便在车辆行驶经过时采集与车辆的重量相关的称重信息。轴型识别单元包括用于布置在路面板块中的一个或多个第二传感器，以便在车辆行驶经过时采集车辆的轴型信息。处理单元用于基于称重信息和轴型信息，判断车辆是否重量超限。本实用新型利用路面板块内的第一传感器和第二传感器分别获取车辆的重量和车辆的轴型信息，不仅提高了称重精度，还可以更准确地识别车型，从而提高了超限判定的准确性。

Description

一种动态车辆超限判定系统

技术领域

本实用新型一般地涉及称重技术领域。具体地，本实用新型涉及一种动态车辆超限判定系统。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型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。

实用新型内容

为了至少解决上面的一个或多个技术问题，本实用新型提供一种动态车辆超限判定系统及判定方法。本实用新型实施例通过利用路面板块内的第一传感器和第二传感器分别获取车辆的重量和车辆的轴型信息，不仅提高了称重精度，还能更准确地识别车型，从而提高了超限判定的准确性。

本实用新型提供一种动态车辆超限判定系统，所述系统包括：称重单元，包括用于布置在路面板块中的一个或多个第一传感器，以便在车辆行驶经过时采集与车辆的重量相关的称重信息；轴型识别单元，包括用于布置在路面板块中的一个或多个第二传感器，以便在车辆行驶经过时采集所述车辆的轴型信息；以及处理单元，用于基于所述称重信息和所述轴型信息，判断所述车辆是否重量超限。

在一个实施例中，所述系统还包括：柔性隔离层，用于将所述轴型识别单元与其周围的路面板块和/或道路基础隔离。

在另一个实施例中，所述轴型识别单元中的第二传感器嵌入在所述称重单元所在的第一路面板块中，并通过所述柔性隔离层将所述第二传感器与所述第一路面板块隔离。

在又一个实施例中，所述第二传感器安装在所述第一路面板块中与所述车辆行驶方向垂直的路面切槽中，所述柔性隔离层设置在所述路面切槽的侧壁上。

在又一个实施例中，所述轴型识别单元还包括第二路面板块，其与所述称重单元所在的第一路面板块在车辆行驶方向上拼接布置，并通过所述柔性隔离层与所述第一路面板块和周围的道路基础隔离，所述第二传感器嵌入在所述第二路面板块中。

在又一个实施例中，所述第二路面板块在所述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所述第二路面板块上仅承载一个车轴。

在又一个实施例中，所述第一阈值基于以下因素确定：车辆的最小轴间距；以及车辆轮胎与路面板块在所述车辆行驶方向上的接触长度。

在又一个实施例中，所述处理单元进一步用于：基于所述轴型信息，确定所述车辆的轴数和轴间距；基于所述车辆的轴数和轴间距，确定所述车辆对应的重量限值；以及基于所述称重信息和所述重量限值，判断所述车辆是否重量超限。

在又一个实施例中，所述处理单元进一步用于：从所述轴型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；以及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。

在再一个实施例中，其中所述第一传感器和第二传感器分别选自以下任一或多种：称重传感器，加速度传感器，速度传感器和位移传感器。

根据本实用新型的实施例，本实用新型利用路面板块内的第一传感器和第二传感器分别获取车辆的重量和车辆的轴型信息，不仅提高了称重精度，还可以更准确地识别车型，从而提高了超限判定的准确性。进一步地，本实用新型一些实施例采用柔性隔离层隔离第二传感器与路面板块或者道路基础，从而避免车轴碾压路面板块或者道路基础时导致路面板块或者道路基础的相关形变传递至第二传感器或者第二路面板块，造成信号模糊，车型识别和车辆称重不准确。进一步地，本实用新型一些实施例中的第二路面板块只承载一个车轴，以便采集到更清晰的轴型信息，从而更准确地识别车型。更进一步地，本实用新型实施例中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。同时，路面板块与传感器之间不存在传力结构，因而不会导致传感器信号滞后，由此减小了由于信号滞后带来的误差问题，从而提高了称重精度。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型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实用新型的若干实施方式，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示出本实用新型实施例的动态车辆超限判定系统的示例性结构框图；

图3示出根据本实用新型实施例的确定第一阈值的示例性示意图；

图4示出根据本实用新型实施例的称重信息的示例性位移信号波形图；

图5示出根据本实用新型实施例的第二传感器嵌入第一路面板块时采集的轴型信息的示例性信号波形图；

图6示出根据本实用新型实施例的第二传感器布置于第二路面板块时采集的轴型信息的示例性信号波形图；

图7-图8示出根据本实用新型实施例的第二传感器内嵌于第一路面板块的示例性示意图；

图9示出根据本实用新型实施例的第二传感器布置于第二路面板块的示例性俯视图；

图10示出根据本实用新型实施例的第一传感器预制于第一路面板块的示例性侧视图；

图11示出根据本实用新型实施例的第一传感器灌封于第一路面板块的示例性侧视图；

图12示出根据本实用新型实施例的第一传感器是称重传感器形式的示例性侧视图；

图13示出根据本实用新型实施例的第二传感器嵌入第一路面板块的示例性侧视图；

图14示出根据本实用新型实施例的第二传感器是称重传感器的示例性侧视图；以及

图15示出根据本实用新型实施例的动态车辆称重超限判定方法的示例性流程图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本实用新型的原理和精神。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实用新型，而并非以任何方式限制本实用新型的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型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，在本实用新型的实施例，提供了一种动态车辆超限判定系统及判定方法，在对车辆称重的同时，还可以对车辆进行数轴，以识别车型，从而可以准确地判断车辆是否重量超限。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图2示出本实用新型实施例的动态车辆超限判定系统200的示例性结构框图。如图所示，动态车辆超限判定系统200包括称重单元201、轴型识别单元202和处理单元203。

称重单元201包括用于布置在路面板块中的一个或多个第一传感器，以便在车辆行驶经过时采集与车辆的重量相关的称重信息。在一个实施例中，第一传感器可以是称重传感器，加速度传感器，速度传感器和位移传感器中的任一种或者多种，并且第一传感器可以预制或者灌封于路面板块内。由此，当车辆行驶经过路面板块时，可以通过第一传感器采集到与车辆相关的称重信息，该称重信息是与路面板块受力而产生的形变相关信息。

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。

在一些实施例中，第一传感器所在的第一路面板块在沿车辆行驶方向上的长度可以较长，例如超过1米，在沿车辆行驶方向上的宽度可以是一个车道的宽度，本实用新型对此不作限制。

轴型识别单元202包括用于布置在路面板块中的一个或多个第二传感器，以便在车辆行驶经过时采集车辆的轴型信息。在一个实施场景中，第二传感器可以嵌入在第一传感器所在的第一路面板块中的路面切槽内，通过路面切槽内侧壁的柔性隔离层与第一路面板块隔离形成单独的一排，并与车辆行驶方向垂直。在一个实施例中，路面切槽在车辆行驶方向上的长度可以布置得较窄，例如不超过10厘米，其在车辆行驶方向上的宽度可以不超过第一路面板块的宽度，本实用新型对此不作限制。

在另一个实施场景中，第二传感器可以布置在第二路面板块内，该第二路面板块与第一传感器所在的第一路面板块在车辆行驶方向上拼接布置。第二路面板块四周还布置有柔性隔离层，以便将第二路面板块与第一路面板块和其周围的道路基础隔离。此外，为了采集更准确的轴型信息，第二路面板块在车辆行驶方向上的长度布置成不超过第一阈值，以便在车辆行驶经过时第二路面板块上仅承载一个车轴。该第一阈值可以是基于例如车辆的最小轴间距和/或车辆轮胎与第二路面板块在车辆行驶方向上的接触长度来确定。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，第一阈值可以基于货运车辆相邻两轴间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示出根据本实用新型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，也即单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，单个路面板块的长度约为30到40厘米，例如单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，当车辆行驶经过第二路面板块时，第二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轴型信息。

在一些实施例中，第二传感器也可以包括称重传感器，加速度传感器，速度传感器和位移传感器中的至少一种。由此，当车辆行驶经过第二传感器时，可以采集到车辆的轴型信息。上述关于第一传感器、第二传感器的具体布置将在后面详细描述。

继续图2，动态车辆超限判定系统200还包括处理单元203，其用于基于称重信息和轴型信息，判断车辆是否重量超限。在一些实施例中，处理单元可以包括例如电子仪器设备(其例如可以是数字接线盒)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，电子仪器设备分别连接一个或多个第一传感器和第二传感器，可以用于接收并显示由第一传感器和第二传感器采集的称重信息和轴型信息，同时对获取到的称重信息和轴型信息进行预处理。例如，电子仪器设备可以对称重信息和轴型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。

本领域技术人员可以理解，处理单元也可以直接对采集到的模拟信号进行处理，无需进行模数转换。本实用新型实施例在此方面没有限制。

在一个应用场景中，通常在沿车辆行驶方向的称重装置的两侧设置分车设备，例如可以采用线圈来分离车辆。由于车辆是金属，因此，当有车辆经过线圈时会有电流产生，其周围磁场发生变化，以此来对车辆进行分离，以获得每辆车经过称重单元和轴型识别单元的称重信息和轴型信息。

图4示出根据本实用新型实施例的称重信息的示例性位移信号波形图。该位移信号可以是称重传感器采集到的路面板块水平方向的位移信号；可以是加速度传感器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；也可以是速度传感器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；还可以是位移传感器直接感测的竖直方向上的形变位移信号。图中横坐标表示时间，纵坐标表示形变位移。

图5示出根据本实用新型实施例的第二传感器嵌入第一路面板块时采集的轴型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。该幅值取决于传感器的具体类型，该传感器是称重传感器时，该幅值相对应地可以是水平位移量；该传感器是加速度传感器时，该幅值相对应地可以是加速度；该传感器是速度传感器时，该幅值相对应地可以是速度；该传感器是位移传感器时，该幅值相对应地可以是位移。

图6示出根据本实用新型实施例的第二传感器布置于第二路面板块时采集的轴型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。该幅值取决于传感器的具体类型，该传感器是称重传感器时，该幅值相对应地可以是水平位移量；该传感器是加速度传感器时，该幅值相对应地可以是加速度；该传感器是速度传感器时，该幅值相对应地可以是速度；该传感器是位移传感器时，该幅值相对应地可以是位移。

在另一个实施例中，数据处理装置基于预处理后的称重信息和轴型信息来确定车辆的重量和车型，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，可以基于采集的称重信息来确定形变位移量，从而确定车辆的重量；基于采集的轴型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。

由上述图5和图6的示例性波形可以看出，每个车轴经过第一路面板块或第二路面板块时，第二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，可以从上述轴型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。以上述图4和图5的波形为例，车辆经过轴型识别单元时，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。可以采取多种方式确定车辆的速度。在一个实现中，可以基于轴型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。在另一个实现中，当布置在第一路面板块中的多个第一传感器沿车辆行驶方向布置成至少一列时，可以基于同一列上的第一传感器感测到的称重信息来联合确定车辆的速度。

接着，基于轴型信息可知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可以根据称重信息来确定路面板块的形变位移量，并且基于所确定的形变位移量来确定车辆的重量。在一个实施场景中，处理单元中包括的数据处理装置可以针对预处理后的称重信息进行分析处理，以确定形变位移量。

获得形变位移量之后，处理单元可以基于形变位移量来确定车辆的重量。在一些实施例中，处理单元可以基于以下公式来确定车辆的重量W：

W＝f(s,v,k) (1)

其中f(x)表示x的函数，s表示形变位移量，车辆速度v可以基于上述描述获得，k表示转换系数。转换系数k可以通过对第一传感器进行标定来确定。

函数f(s,v,k)可以有各种表示形式。在一些实施例中，公式(1)可以具体表示为：

W＝∫sdt*v*k (2)

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第一路面板块或第二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。

以上描述了本实用新型实施例提供的基于称重信息和轴型信息来确定车辆的重量和车型，从而判断车辆是否超限的方案。从上述描述可知，本实用新型实施例采用轴型识别单元进行单独的数轴，弥补了传统称重装置无法数轴，从而不能准确识别车辆车型的缺陷。本实用新型实施例通过轴型识别单元可以采集更清楚的信号，以便获得更准确的轴型信息，来识别车型。同时，本实用新型实施例中的第一传感器和第二传感器均与第一路面板块或者第二路面板块融为一体，使得传感器和路面板块之间无传力结构，因而不会导致传感器信号滞后，减小了由于信号滞后带来的误差问题，从而提高了称重精度，由此提高了超限判定结果的准确性。

图7-图8示出根据本实用新型实施例的第二传感器内嵌于第一路面板块的示例性示意图。这里需要理解的是，图7-图8是图2所示动态车辆超限判定系统200的具体实施方式。因此，上文结合图2所描述的动态车辆超限判定系统200的某些技术特征和细节也同样适用于图7-图8。

图7示出根据本实用新型实施例的第二传感器内嵌于第一路面板块的示例性俯视图。在沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有第一路面板块9，第一路面板块9为矩形，其长度方向与车辆行驶方向平行。在第一路面板块9内与车辆行驶方向的垂直方向上布置有三排第一传感器10，且每排第一传感器10中示出七个传感器。在第一路面板块9上沿车辆行驶方向的第一排第一传感器10的前方开设有路面切槽11，该路面切槽11垂直于车辆行驶方向，并且在路面切槽10示例性示出三个第二传感器12。在一个实施例中，第一路面板块9在与车辆行驶方向垂直的方向上的尺寸(宽度)可以是一个车道的宽度，在与车辆行驶方向平行的方向上的尺寸(长度)超过1米。路面切槽11在与车辆行驶方向平行的方向上的尺寸(长度)可以是10厘米左右。优选地，可以是10厘米至1米。路面切槽11在与车辆行驶方向垂直的方向上的尺寸(宽度)可以布置成不超过第一路面板块的宽度即可。需要理解的是，本实用新型实施例并不限制第一路面板块和路面切槽的长度和宽度。

图8示出根据本实用新型实施例的第二传感器内嵌于第一路面板块的示例性侧视图。在沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有第一路面板块9，在第一路面板块9内布置有三排第一传感器10。在第一路面板块9上沿车辆行驶方向的第一排第一传感器10的前方开设有横截面为矩形的路面切槽11，在路面切槽11内布置有第二传感器12，并且在路面切槽11内侧壁上布置有柔性隔离层13。

上述图7、图8对应于第二传感器内嵌于第一路面板块的示例性示意图。当车辆经过第一路面板块时，可以通过第二传感器采集到较清晰的脉冲形式的信号(如图5所示)，从而获得轴型信息。

图9示出根据本实用新型实施例的第二传感器布置于第二路面板块的示例性俯视图。这里需要理解的是，图9是图2所示动态车辆超限判定系统200的另一种具体实施方式。因此，上文结合图2所描述的动态车辆超限判定系统200的某些技术特征和细节也同样适用于图9。

如图9所示，在沿车辆行驶方向上的道路基础8上依次布置有第二路面板块20和第一路面板块9，第二路面板块20和第一路面板块9为矩形，其长度方向均与车辆行驶方向平行，并且沿车辆行驶方向布置成一列。第二路面板块20四周布置有柔性隔离层13，使得将其与第一路面板块9和其周围的道路基础8隔离。第二路面板块20内与车辆行驶方向的垂直方向上布置有一排第二传感器12。第一路面板块9内与车辆行驶方向的垂直方向上布置有三排第一传感器10，且每排第一传感器10中示出七个传感器。在一个实施例中，第二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，第二路面板块在沿车辆行驶方向上的长度可以超过35厘米，以确保足够的强度。当车辆经过第二路面板块时，第二传感器采集到清晰的轴型信息(如图6所示)。

在一个实施例中，第一传感器和第二传感器可以是称重传感器，加速度传感器，速度传感器和位移传感器中的任一种或者多种。其中，第一传感器可以预制或灌封于第一路面板块内(如图10-图12所示)。第二传感器嵌入第一路面板块时的安装方式例如图13-图14所示。需要理解的是，第二传感器布置于第二路面板块时，由于第二路面板块四周已经采用柔性隔离层隔离。因此，第二传感器布置于第二路面板块内的安装方式可以参考第一传感器的安装。

图10示出根据本实用新型实施例的第一传感器预制于第一路面板块的示例性侧视图。在沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有第一路面板块9，在第一路面板块9内布置单个第一传感器14。该第一传感器14可以是加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种。第一路面板块9在制作时预先安装该第一传感器14(也即传感器预制于路面板块内)，并且通过安装支架15固定于第一路面板块内。该安装支架15的强度远远小于第一路面板块的强度。在本实用新型实施例中，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11示出根据本实用新型实施例的第一传感器灌封于第一路面板块的示例性侧视图。在沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有第一路面板块9，在第一路面板块9内布置单个第一传感器14。该第一传感器14可以是加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种。第一路面板块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15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，接着将第一传感器14通过安装支架15固定于切槽内，并且在安装支架15和切槽的底部之间灌封有弹性灌封材料16并与二者紧密结合。安装支架15的上表面开始灌封有第一灌封材料17，直至与路面切槽平齐。弹性灌封材料16和第一灌封材料17的强度可以相同，也可以不同，并且弹性灌封材料16和第一灌封材料17强度不小于混凝土的强度。

图12示出根据本实用新型实施例的第一传感器是称重传感器形式的示例性侧视图。在沿车辆行驶方向上的道路基础8上布置有第一路面板块9，在第一路面板块9内布置有单个称重传感器18。路面板块9在制作时预先安装称重传感器18，并且通过固定支架19固定于路面板块9内。

图13示出根据本实用新型实施例的第二传感器嵌入第一路面板块的示例性侧视图。在第一路面板块9上开设有横截面为矩形的路面切槽11。在该路面切槽11内，第二传感器20的下方通过安装支架15固定，并且在安装支架15和路面切槽11的底部之间灌封有弹性灌封材料16并与二者紧密结合。在第二传感器20的上方布置有钢板21与路面切槽11平齐；第二传感器20的中间部分灌封有第一灌封材料17。弹性灌封材料16与第一灌封材料17的强度可以相同，也可以不同。路面切槽11的两侧还设置有柔性隔离层13。在该图中，附属结构是弹性灌封材料16，安装结构是第一灌封材料17和钢板21的组合结构，安装辅件是安装支架。

当车辆经过第二传感器时，其附属结构(弹性灌封材料)因车辆重量而发生形变，从而带动第二传感器发生变形产生压力信号。在该场景中，第二传感器感测到的形变是车辆重量导致的附属结构在竖直方向上的形变。

图14示出根据本实用新型实施例的第二传感器是称重传感器的示例性侧视图。称重传感器18制作好后直接埋在第一路面板块9内，其下框架202的左右两侧固定在一组短固定支架206上，并且通过一组短固定件207(例如固定螺栓)固定并与第一路面板块紧密结合。上框架201与其顶部道路结构22紧密结合，并且上框架201与顶部道路结构22的侧壁布置有柔性隔离层13，用于将混凝土隔离。在传感器框架与柔性隔离层之间还填充有柔性防水胶。

当车辆经过称重传感器顶部道路结构时，顶部道路结构会因车辆重量而发生形变，从而带动称重传感器发生变形产生压力信号。在该场景中，称重传感器感测到的形变是车辆重量导致的顶部道路结构在水平方向上的形变。

可以理解，传感器在路面板块或者路面切槽内的深度会影响传感器对作用于其上的称重信息和轴型信息相关信号的可检测距离。通常，超出可检测距离时，传感器无法检测或者产生较大误差。由此，在一些实施例中，可以根据传感器的深度来调整每个传感器的位置以及传感器数量，以便保证多个传感器产生的相关信号的一致性，从而获得更准确的称重信息和轴型信息。本实用新型对传感器的嵌入深度、位置及数量不作限制。

基于上述描述可知，本实用新型实施例的第一传感器和/或第二传感器可以通过安装支架预制或灌封于第一路面板块或第二路面板块内形成一体，从而感测第一路面板块或者第二路面板块的形变相关信号，并由此来计算车辆的重量。由于传感器与混凝土结合为一体，共同承载车辆重量，因此传感器与混凝土之间没有传力结构，不存在传感器信号滞后和形变量大带来的设备寿命低相关的问题。而且，这种一体结构制造简单，由于不存在空隙和额外的结构，维护起来也很方便，更有利于长期使用。进一步地，传感器嵌入在混凝土块中的这种安装方式，使得传感器表面不可见，可以有效抑制车辆驾驶员的各种影响称重的驾驶行为。此外，灌封材料的材质可以与混凝土相同，从而对车辆的制动不会产生不利影响。更进一步地，通过采用柔性隔离层隔离第一路面板块与第二路面板块以及道路基础，从而避免车轴碾压路面板块或者道路基础时导致路面板块或者道路基础的相关形变传递至第二传感器或者第二路面板块，造成信号模糊，车型识别和车辆称重不准确。

基于前述动态车辆超限判定系统，本实用新型实施例还包括与该超限判定系统相对应的动态车辆称重超限判定方法。图15示出根据本实用新型实施例的动态车辆称重超限判定方法1500的示例性流程图。

如图所示，在步骤1502处，利用布置在路面板块中的一个或多个第一传感器，在车辆行驶经过时采集与车辆的重量相关的称重信息。车辆通过路面板块时，路面板块会因车辆轴重或轴组中的原因而发生形变。这些形变的大小与轴重的大小相关，因此可以使用第一传感器来采集路面板块形变产生的信号，从而获得称重信息。

接着，在步骤1504处，利用布置在路面板块中的一个或多个第二传感器，在车辆行驶经过时采集车辆的轴型信息。第二传感器可以嵌入第一路面板块内，也可以布置于第二路面板块，以形成单独的数轴设备，从而获得更清晰的轴型信息。

上述第一传感器和第二传感器可以是称重传感器，加速度传感器，速度传感器和位移传感器中的任一种或者多种。关于第一传感器和第二传感器的具体布置可以参考上述图7-图14，此处不再重复。

获得称重信息和轴型信息后，在步骤1506处，基于称重信息和轴型信息，判断车辆是否重量超限。进一步地，可以基于采集的称重信息来确定形变位移量，从而确定车辆的重量；基于采集的轴型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，可以基于图5或图6中清晰的轴型信息中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。基于轴型信息中的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。由车辆的轴数和轴间距获得车辆的车型及其对应的重量限值。

更进一步地，可以基于采集的称重信息来确定形变位移量，从而基于如下公式来确定车辆的重量：

W＝f(s,v,k)

最后，将车辆的重量与车辆的重量限值进行比较，可以判断车辆是否超限。

应当理解，本实用新型的权利要求、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。本实用新型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，在此本实用新型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，而并不意在限定本实用新型。如在本实用新型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，在本实用新型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 (8)

1.一种动态车辆超限判定系统，其特征在于，所述系统包括：

称重单元，包括用于布置在路面板块中的一个或多个第一传感器，以便在车辆行驶经过时采集与车辆的重量相关的称重信息；

轴型识别单元，包括用于布置在路面板块中的一个或多个第二传感器，以便在车辆行驶经过时采集所述车辆的轴型信息；以及

处理单元，用于基于所述称重信息和所述轴型信息，判断所述车辆是否重量超限。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

柔性隔离层，用于将所述轴型识别单元与其周围的路面板块和/或道路基础隔离。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述轴型识别单元中的第二传感器嵌入在所述称重单元所在的第一路面板块中，并通过所述柔性隔离层将所述第二传感器与所述第一路面板块隔离。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二传感器安装在所述第一路面板块中与所述车辆行驶方向垂直的路面切槽中，所述柔性隔离层设置在所述路面切槽的侧壁上。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述轴型识别单元还包括第二路面板块，其与所述称重单元所在的第一路面板块在车辆行驶方向上拼接布置，并通过所述柔性隔离层与所述第一路面板块和周围的道路基础隔离，所述第二传感器嵌入在所述第二路面板块中。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二路面板块在所述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所述第二路面板块上仅承载一个车轴。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一阈值基于以下因素确定：

车辆的最小轴间距；以及

车辆轮胎与路面板块在所述车辆行驶方向上的接触长度。

8.根据权利要求1-5任一所述的系统，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器分别选自以下任一或多种：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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