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申请/专利权人：江苏开放大学(江苏城市职业学院)

摘要：本申请涉及一种基于拍照识别的桥梁车辆荷载安全预警系统。该系统包括：称重传感装置、车牌抓拍装置、车距抓拍装置、限行装置、桥梁内力分析服务器；通过称重传感装置采集车辆的车重相关信息，车牌抓拍装置拍摄车辆的抓拍图像获得车辆的车牌号；车距抓拍装置拍摄车距抓拍照片进行车距识别，获得各车道上的车辆之间的车距，桥梁内力分析服务器根据各车道上的车辆之间的车距、车辆的车重相关信息，对车距抓拍照片中车辆荷载引起的目标桥梁的控制截面内力进行分析，确定内力响应结果，根据内力响应结果与目标桥梁的承载能力确定目标桥梁上是否需要限行，并控制限行装置进行通行警示和栅栏关卡的收放。对桥梁风险性进行预判，提高了运行的安全性。

主权项：1.一种基于拍照识别的桥梁车辆荷载安全预警系统，其特征在于，所述系统包括：称重传感装置、车牌抓拍装置、车距抓拍装置、限行装置、桥梁内力分析服务器；所述称重传感装置用于在目标桥梁的重力感应区域采集车辆的车重相关信息，并将所述车辆的车重相关信息传输给所述桥梁内力分析服务器；所述车牌抓拍装置用于在目标桥梁的车牌抓拍区域拍摄所述车辆的抓拍图像，根据所述车辆的抓拍图像进行分析，获得所述车辆的车牌号，并将所述车辆的车牌号传输给所述桥梁内力分析服务器，使所述桥梁内力分析服务器将所述车辆的车重相关信息与所述车牌号进行关联；所述车距抓拍装置用于在出现车辆数大于数量阈值或车辆的车重大于重量阈值时，连续拍摄预设数量的车距抓拍照片，根据预设数量的所述车距抓拍照片对所述车距抓拍照片中车辆之间的车距进行识别，获得所述车距抓拍照片中各车道上的车辆之间的车距，并将各车道上的所述车辆之间的车距传输给所述桥梁内力分析服务器；所述桥梁内力分析服务器用于根据各车道上的所述车辆之间的车距、所述车辆的车重相关信息，对所述车距抓拍照片中车辆荷载引起的目标桥梁的控制截面内力进行分析，确定内力响应结果，并根据内力响应结果与目标桥梁的承载能力进行比较分析，确定目标桥梁上是否需要限行，以及根据是否需要限行控制限行装置进行通行警示和栅栏关卡的收放；所述限行装置根据接收到所述桥梁内力分析服务器发送的控制指令，进行通行警示和栅栏关卡的收放；所述桥梁内力分析服务器包括内力响应分析模块、控制模块；所述内力响应分析模块用于根据各车道上的所述车辆之间的车距、所述车辆的车重相关信息，采用内力影响线法进行车辆荷载的加载的方式或三维空间有限元模型进行车辆荷载的加载的方式，对所述车距抓拍照片中车辆荷载引起的目标桥梁的控制截面内力进行分析，确定内力响应结果，所述内力响应结果包括目标桥梁各片梁的弯矩和剪力；所述控制模块用于根据内力响应结果与目标桥梁的承载能力进行比较分析，确定目标桥梁上是否需要限行，以及根据是否需要限行控制限行装置进行通行警示和栅栏关卡的收放；所述采用内力影响线法进行车辆荷载的加载时，所述内力响应分析模块用于执行如下步骤：步骤1：从各车道中挑选出总车重最大的一个车道R1的车列其中，0＜a≤n，a为车道R1的车列的车辆数，n为车距抓拍照片的画面中出现的车辆总数；步骤2：保持车列的各车辆前后车距保持不变，整体在目标桥梁的内力影响线上平移，直至使内力值达到峰值，再保持剩余车道的车列与已确定位置的车列横、纵向间距不变，加载在各自车道中心线上；步骤3：通过目标桥梁的横向分布影响线计算剩余车道的车列各自车轮轮重集中力沿横向x坐标平移至内力分析所在的梁的纵向位置y后，等效成为的车轮轮重集中力k＝1，2……2d，其中，ηk为荷载横向平移系数，Pim为车辆的轴重，i为车辆号，m为每个车辆的车轴编号，d为剩余车道的车列的总轴数，k为剩余车道的车列的车轮编号；步骤4：再通过剩余车道的车列的每一个轮重横向平移等效后的车轮轮重集中力k＝1，2……2d在内力影响线作用位置的竖坐标计算得到剩余车道的车辆引起目标桥梁所分析的梁的内力，其中，b为车道数；步骤5：叠加车道R1和各自车列的内力效应值，得到1号梁的最大内力{M1,Fs1}，其中，M1为1号梁在车队作用下的最大弯矩，Fs1为1号梁在该车队作用下最大的剪力；重复步骤1-步骤5，分析目标桥梁的2号梁的最大内力{M2,Fs2}，直至目标桥梁的l片梁全部计算完毕，获得内力响应结果其中，l为目标桥梁的横截面上梁的总个数的一半，M2为2号梁在该车队作用下的最大弯矩，Fs2为2号梁在该车队作用下的最大剪力，Ml为l号梁在该车队作用下的最大弯矩，Fsl为l号梁在该车队作用下的最大剪力。

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