[發明專利]一種軸重、車速動態感知裝置及測量方法

在審

• 申請號: 202110129007.3
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112945362A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 曹陽森;沙愛民;李新舟;郝運;袁東東;李佳容
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01G19/02
• 分類號: G01G19/02;G08G1/052
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種軸重、車速動態感知裝置及測量方法，包括底座、多個壓電陶瓷和壓板；底座頂面設置有矩形槽，多個壓電陶瓷陣列排布在底座的矩形槽中，壓電陶瓷頂底端分別連接有一個電極，每個電極連接有一根導線，壓板設置在壓電陶瓷頂部，壓板底面大于多個壓電陶瓷的陣列面積，壓板頂面設置在路表。能夠準確獲取車輛相應數據，并且可實現車輛軸重、速度的同時感知。

技術領域

本發明屬于交通監測領域，涉及一種軸重、車速動態感知裝置及測量方法。

背景技術

近年來物聯網的發展為人類社會的進步提供了新的契機，智能城市的概念使人們的生活更安全、更舒適、更方便。智慧城市概念中一個吸引人的愿景是通過中樞神經系統感知城市運行過程中的關鍵信息，實現城市的智能化管理和運營。物聯網在創建智能城市的過程中充當中樞神經系統的神經元，智能交通系統是支持智能城市運營的血管。為了創建一個智能城市，有必要盡可能多地監測和收集基礎設施系統中的關鍵信息，尤其是城市地區道路系統路面范圍內的交通信息。

目前已有很多解決方案和技術監控上述交通狀況，但大多數現有解決方案都依賴于路側單元，數據獲取精度差。此外，現有的主流設備僅能夠提供獨立的信息，單個設備功能單一，并且導致了多源異構的大數據。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種軸重、車速動態感知裝置及測量方法，能夠準確獲取車輛相應數據，并且可實現車輛軸重、速度的同時感知。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種軸重、車速動態感知裝置，包括底座、多個壓電陶瓷和壓板；

底座頂面設置有矩形槽，多個壓電陶瓷陣列排布在底座的矩形槽中，壓電陶瓷頂底端分別連接有一個電極，每個電極連接有一根導線，壓板設置在壓電陶瓷頂部，壓板底面大于多個壓電陶瓷的陣列面積，壓板頂面設置在路表。

優選的，壓電陶瓷頂底端的電極上下分別設置有上墊片和下墊片，上墊片和下墊片大小均與底座的矩形槽相同，上墊片和下墊片間隔設置。

進一步，底座側面設置有兩個走線孔，兩個走線孔分別與上墊片和下墊片位置對應。

優選的，矩形槽底設置有限位板，限位板與矩形槽大小相同，限位板上設置有多個陣列排布的通孔，通孔位置和數量與壓電陶瓷對應，壓電陶瓷設置在通孔中。

優選的，壓板為上下雙層結構，上層尺寸小于下層尺寸。

進一步，底座頂面設置有封環，封環內環將壓板上層側面包裹，封環底面與底座頂面連接。

一種基于上述任意一項所述裝置的軸重、車速動態測量方法，包括以下步驟；

步驟一、獲取壓電陶瓷陣列行數、陣列列數、相鄰兩列壓電陶瓷間距、單個壓電陶瓷橫截面面積、動態感知裝置沿行車方向長度、單個壓電陶瓷高度和單個壓電陶瓷壓電應變常數；

步驟二、將動態感知裝置埋入行車道路中，壓板頂面設置在路表；

步驟三、待車輛經過后，計算車輛的軸重和車速；

車速v為：

其中，m為壓電陶瓷陣列行數；n為壓電陶瓷陣列列數；l為相鄰兩列壓電陶瓷間隔；t_i，j為壓電陶瓷陣列中第i行，j列壓電陶瓷電信號峰值時刻；t_i，j-1為壓電陶瓷陣列中第i行，j-1列壓電陶瓷電信號峰值時刻；

車輛軸重為：