專利名稱：用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種線陣壓敏傳感裝置，特別是涉及用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓 敏傳感裝置，主要用于收費(fèi)道路自動車型識別系統(tǒng)、計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)以及交通調(diào)查和交通量 統(tǒng)計(jì)等。
背景技術(shù)：
準(zhǔn)確檢測輪數(shù)、軸數(shù)是實(shí)現(xiàn)高精度自動車型分類的前提?，F(xiàn)有的機(jī)動車輛輪軸檢測主 要釆用軸傳感器和輪軸識別器兩類。常用軸傳感器是光纖軸傳感器、壓電軸傳感器、壓敏 橡膠軸傳感器或壓氣管軸傳感器等，它由兩根平行的與車行方向成約45。角的軸傳感器構(gòu) 成。若車輪碾過軸傳感器時，傳感器的輸出變化一次，則判斷為單輪，兩次為雙輪；或兩 根平行軸傳感器是否同時被壓來判定是否為雙輪。由于輪胎的大小和寬窄，以及雙輪的輪 距間距千差萬別，車輛在收費(fèi)車道行駛時的橫向位置又有較大的隨機(jī)性，故雙輪精確檢測 仍是輪軸識別中的一個難題，而且在中國超載車輛十分普遍情況下，光纖軸傳感器、壓敏 橡膠軸傳感器或壓氣管軸傳感器極易損壞。而目前計(jì)重收費(fèi)和超載檢測系統(tǒng)所用的輪軸檢 測主要采用線陣式壓力開關(guān)型或稱重傳感器型輪軸識別裝置，主要用于貨車單雙輪判定。 由于傳感器部分直接裸露在輪軸識別裝置表面，易受灰塵、泥水、沙石和油污污染而失效， 同時也易被超載車輛壓壞，可靠性低，使用壽命短，對小車輪胎的檢測率低
實(shí)用新型內(nèi)容
.
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有機(jī)動車輛輪軸識別裝置存在的不足，提供一種可進(jìn)行輪 寬、輪距、輪數(shù)、軸距、軸數(shù)的檢測，高精度、高可靠性、長壽命、靈敏度高的用于機(jī)動 車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置，防護(hù)等級達(dá)到IP67。
本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置，包括壓敏傳感器，所述壓敏傳感器、 橡膠塊和線槽式安裝支架組成壓敏傳感裝置單元，所述線槽式安裝支架為上端開口的框形 結(jié)構(gòu)，所述壓敏傳感器位于線槽式安裝支架內(nèi)，壓敏傳感器上端設(shè)有橡膠塊，橡膠塊位于線槽式安裝支架內(nèi)，橡膠塊頂部設(shè)有一凸臺，凸臺高于線槽式安裝支架，所述橡膠塊與線 槽式安裝支架無縫連接；所述至少8個壓敏傳感裝置單元在一條直線上間隔連接，組成線 陣壓敏傳感裝置。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的壓敏傳感器為測量橡膠塊內(nèi)腔頂部壓力大小 的壓力傳感器，或測量橡膠塊內(nèi)腔形變的阻斷式光電開關(guān)、觸點(diǎn)開關(guān)、接近開關(guān)等傳感器。 所述的橡膠塊與線槽式安裝支架通過膠無縫連接。
所述的壓敏傳感裝置單元優(yōu)選為16 59個。所述的壓敏傳感裝置單元進(jìn)一步優(yōu)選為 24個。
所述的凸臺優(yōu)選高于線槽式安裝支架2 10毫米。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果
(1) 用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置使用壽命長、可靠性高。壓敏傳感器 安裝在高強(qiáng)度材料制造的上端開口的框形結(jié)構(gòu)安裝支架內(nèi)，壓敏傳感器上端設(shè)有橡膠塊， 線陣壓敏傳感裝置嵌入安裝在道路上，安裝支架頂面與路面齊平。當(dāng)輪胎壓上橡膠塊時， 橡膠塊凸臺部分產(chǎn)生較小變形后主要由路面與安裝支架一起可靠承擔(dān)軸重和車輪的沖擊 力，起到保護(hù)線陣壓敏傳感器的作用。另外，橡膠塊與安裝支架通過膠無縫連接，裝置防護(hù)等級達(dá)到IP67，避免了因惡劣使用環(huán)境中的水、泥沙、灰塵、油污、高低溫度、高濕度 和車輛的震動沖擊等因素?fù)p壞壓敏傳感器。而且，所用橡膠塊具有高耐磨、防老化和防油特性，橡膠塊頂部凸臺僅高于路面幾毫米，這些都大大延長了傳感裝置的使用壽命。
(2) 壓敏傳感器易于安裝和維護(hù)。由于壓敏傳感器安裝在上端開口的框形結(jié)構(gòu)安裝支 架內(nèi)，壓敏傳感器上端設(shè)有橡膠塊與安裝支架通過膠無縫連接，方便壓敏傳感器安裝與維 護(hù)。
(3) 輪軸檢測靈敏度高。由于橡膠塊本身硬度較低，加上橡膠塊頂部凸臺高于路面， 因而輪軸檢測靈敏度極高。
(4) 測量精度高。由于壓敏傳感器采用線陣式排列，在一條直線上間隔連接，使得壓 敏傳感裝置可以高精度測量車輪寬度(測量誤差由壓敏傳感器密布程度決定)、輪寬、輪距 和輪數(shù)。


圖1是壓敏傳感裝置單元的結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置結(jié)構(gòu)示意圖3是輪數(shù)和輪距檢測示意圖4是軸數(shù)和軸距檢測示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但實(shí)施方式不限于此。
如圖l、 2所示，用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置由壓敏傳感器3、橡膠塊 1和線槽式安裝支架2組成壓敏傳感裝置單元。橡膠塊1為高耐磨、防老化的橡膠塊。線 槽式安裝支架2為上端開口的框形結(jié)構(gòu)，線槽式安裝支架2采用球墨鑄鐵材料制備。壓敏 傳感器3位于線槽式安裝支架2內(nèi)，壓敏傳感器3上端設(shè)有橡膠塊1，橡膠塊1位于線槽 式安裝支架2內(nèi)，橡膠塊1與線槽式安裝支架2無縫連接；橡膠塊l頂部為一凸臺，凸臺 高于線槽式安裝支架2。多個壓敏傳感裝置單元在一條直線上間隔連接，組成線陣壓敏傳 感裝置。由于小車輪胎寬度一般都大于15厘米，收費(fèi)車道路面寬度為3米 5米，實(shí)際車 輛可行路面寬度為2.7 4.7米，為保證輪胎能壓在線陣壓敏傳感裝置上，壓敏傳感裝置單 元中心距為12毫米，需壓敏傳感裝置單元為24 39個；為保證每次每輪至少壓住兩個壓 敏傳感裝置單元，以達(dá)到可靠檢測的目的，壓敏傳感裝置單元為48 78個；如每次每輪至 少壓三個壓敏傳感裝置單元，壓敏傳感裝置單元為72 118個；另外，由于車軸兩端輪數(shù)是 對稱,優(yōu)選的壓敏傳感裝置單元為24 59個。因?yàn)槭召M(fèi)車道寬度一般為3. 2米，壓敏傳感裝 置單元進(jìn)一步優(yōu)選為24個。如僅用于貨車單雙輪檢測，壓敏傳感裝置單元至少為8個。
所述的壓敏傳感器為測量橡膠塊內(nèi)腔形變值的或測量橡膠塊內(nèi)腔頂部所受壓力大小的 傳感器。如若為測量橡膠塊內(nèi)腔頂部所受壓力大小，可采用壓力傳感器，其會將壓力傳感 器所受壓力的變化值轉(zhuǎn)換為電信號，計(jì)算機(jī)上的轉(zhuǎn)換電路將來自壓力傳感器的電信號轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號，當(dāng)變化值超過設(shè)定的閾值時，則認(rèn)為有車輪通過線陣壓敏傳感裝置。如若為 測量橡膠塊內(nèi)腔頂部向下位移大小，可采用因橡膠塊內(nèi)腔頂部向下位移擋住光線的光電開 關(guān)傳感器，還可采用因橡膠塊內(nèi)腔頂部向下位移使觸點(diǎn)閉合的觸點(diǎn)開關(guān)傳感器，也可采用 接近開關(guān)傳感器，這些傳感器會根據(jù)橡膠塊內(nèi)腔頂部向下位移的大小達(dá)到某個值后直接產(chǎn) 生開關(guān)信號并傳給計(jì)算機(jī)采樣電路來判斷是否有車輪通過線陣壓敏傳感器。
橡膠塊與線槽式安裝支架通過膠無縫連接，可避免因惡劣使用環(huán)境中的水、泥沙、灰塵、油污、高低溫度、高濕度和車輛的震動沖擊等因素?fù)p壞壓敏傳感器，并將機(jī)動車輛輪胎每個位置的碾壓力傳遞給相應(yīng)位置的壓敏傳感器。
使用時，用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置嵌入安裝在道路上，線槽式安裝 支架2頂面與路面齊平，使得路面能夠與線槽式安裝支架2 —起可靠承擔(dān)車輪壓力的沖擊。 同時線陣壓敏傳感裝置的凸臺高于線槽式安裝支架2 10毫米，可達(dá)到提高壓敏傳感器靈敏度和避免損壞壓敏傳感器的目的，同時也可減少車輪對橡膠的磨損，延長橡膠塊的使用 壽命。
用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置嵌入安裝在道路上，橫跨整個車道且與車 輛通行方向垂直。其中線槽式安裝支架頂面與路面齊平，安裝支架的線槽寬度一般不大于
60 mm，使得當(dāng)橡膠塊凸臺部分產(chǎn)生較小變形后主要由路面與安裝支架一起可靠承擔(dān)軸重 和車輪的沖擊力。壓敏傳感器3通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)連接，車輪壓上線陣壓敏傳感裝 置時，壓敏傳感器根據(jù)橡膠塊不同程度的形變或其所受壓力大小及位置，將其變化值轉(zhuǎn)換 為電信號，同時，計(jì)算機(jī)上的轉(zhuǎn)換電路將來自壓敏傳感器的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，當(dāng)變 化值超過設(shè)定的閾值時，則認(rèn)為有車輪通過線陣壓敏傳感裝置。同時通過判斷各壓敏傳感 器信號情況判斷車輪行駛位置、輪數(shù)、輪寬、輪距和軸數(shù)。軸距和行車方向可以通過前后 線陣壓敏傳感裝置來測定，軸距劃分的范圍由車型分類標(biāo)準(zhǔn)或其它標(biāo)準(zhǔn)來確定。具體的檢 測情況如下:
(1)輪數(shù)和輪距檢測
由于線陣壓敏傳感裝置包括多個壓敏傳感器3,相鄰壓敏傳感器3間隔連接。如線陣 壓敏傳感裝置由24個壓敏傳感裝置單元組成，相鄰壓敏傳感器中心距為60mm。如圖3所 示，壓敏傳感裝置單元之一5被輪胎7壓住，壓敏傳感裝置單元之二6沒有被輪胎7壓住。 兩個輪胎之間存在間隔而使部分壓敏傳感器沒有被軋過，將被輪胎軋過的連續(xù)的幾個壓敏 傳感裝置單元之一 5作為壓住組，如果當(dāng)車輛一個軸通過線陣壓敏傳感裝置時，共軋過L 組壓住組，則可以判斷該軸的輪數(shù)為L。
如當(dāng)車輛通過線陣壓敏傳感裝置時， 一個輪胎軋過M個壓敏傳感器，則其輪胎寬度為:
輪胎寬度=相鄰壓敏傳感器中心距XM。
如當(dāng)兩輪胎之間有N個壓敏傳感器未被觸發(fā)，則輪距為
輪距=相鄰壓敏傳感器中心距XN。
如此，可很容易的檢測出該車軸的車輪數(shù)、以及輪寬值和輪距值。
(2)軸距與軸數(shù)檢測
軸距檢測可以通過前后兩個線陣壓敏傳感裝置來測定，但這種軸距的檢測不是真正測 出軸距的實(shí)際尺寸，而是檢測軸距屬于哪個范圍。軸距劃分的范圍由車型分類標(biāo)準(zhǔn)及其它 標(biāo)準(zhǔn)來確定。如圖4所示，在檢測區(qū)設(shè)置兩個用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置， 即線陣壓敏傳感裝置A和線陣壓敏傳感裝置B，行車方向?yàn)橛葾到B，線陣壓敏傳感裝置A 在前，線陣壓敏傳感裝置B在后，線陣壓敏傳感裝置A和線陣壓敏傳感裝置B之間距離為 L。當(dāng)車輛沿行車方向第一根軸通過線陣壓敏傳感裝置A后，再壓住線陣壓敏傳感裝置B時， 計(jì)算機(jī)檢測線陣壓敏傳感裝置A被壓的次數(shù)，如果被壓一次，則軸距〉L,否則軸距《L; 當(dāng)車輛駛離軸距檢測區(qū)后，計(jì)算線陣壓敏傳感裝置A被壓過的總次數(shù)即為軸數(shù)N。
本實(shí)用新型可高精度測量車輪寬度(測量誤差由壓敏傳感器密布程度決定)、輪數(shù)和輪 距以及軸距與軸數(shù)，解決了目前用光纖、壓電、壓阻、電容式等輪軸傳感器檢測輪數(shù)的精 度低和不易測量輪距一大難題。由于釆用了使用壽命大于1000萬次的壓敏傳感器，而且對 壓敏傳感器采用了橡膠塊和線槽式安裝支架的聯(lián)合保護(hù)，線陣壓敏傳感器平均壽命大于 1000萬次/軸，在提高系統(tǒng)性能上具有很大的優(yōu)勢。
如上所述，即可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1、一種用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置，包括壓敏傳感器，其特征在于所述壓敏傳感器、橡膠塊和線槽式安裝支架組成壓敏傳感裝置單元，所述線槽式安裝支架為上端開口的框形結(jié)構(gòu)，所述壓敏傳感器位于線槽式安裝支架內(nèi)，壓敏傳感器上端設(shè)有橡膠塊，橡膠塊位于線槽式安裝支架內(nèi)，橡膠塊頂部設(shè)有一凸臺，凸臺高于線槽式安裝支架，所述橡膠塊與線槽式安裝支架無縫連接；所述至少8個壓敏傳感裝置單元在一條直線上間隔連接，組成線陣壓敏傳感裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置，其特征在于所 述的壓敏傳感器為壓力傳感器、光電開關(guān)傳感器、觸點(diǎn)開關(guān)傳感器或接近開關(guān)傳感器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置，其特征在于所 述的橡膠塊與線槽式安裝支架通過膠無縫連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置，其特征在于所 述的壓敏傳感裝置單元為16 59個。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置，其特征在于所 述的壓敏傳感裝置單元為24個。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置，其特征在于所 述的凸臺高于線槽式安裝支架2 10毫米。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于機(jī)動車輛輪軸識別的線陣壓敏傳感裝置，由壓敏傳感器、橡膠塊和線槽式安裝支架組成壓敏傳感裝置單元，線槽式安裝支架為上端開口的框形結(jié)構(gòu)，壓敏傳感器位于線槽式安裝支架內(nèi)，壓敏傳感器上端設(shè)有橡膠塊，橡膠塊位于線槽式安裝支架內(nèi)，橡膠塊頂部設(shè)有一凸臺，凸臺高于線槽式安裝支架，至少8個壓敏傳感裝置單元在一條直線上間隔連接。該裝置由于設(shè)有了線槽式安裝支架和橡膠塊保護(hù)壓敏傳感器，而且橡膠塊與線槽式安裝支架無縫連接，避免因惡劣使用環(huán)境中的水、泥沙、灰塵、油污、高低溫度、高濕度和車輛的震動沖擊等因素?fù)p壞壓敏傳感器，整個裝置使用壽命長。橡膠塊上設(shè)有凸臺，裝置檢測的靈敏度高。
文檔編號G01L1/04GK201181218SQ20082004494
公開日2009年1月14日 申請日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)明者劉偉銘 申請人:華南理工大學(xué)