吴 坤，黄绍虎，潘 勇，杜 超

（安能西藏建设发展有限公司，西藏 拉萨）

引言

在抢险救灾、临时通道、旅游景点等场景中都必不可少地会使用到临时桥梁，临时桥梁能够快速搭建，方便人员和物资地快速疏散和运输。然而，传统的临时桥梁安全保障与管理复杂，需要大量专业人员进行管理和维护，安全性并不能完全保证，且其自动化水平与智能化水平相对较低，消耗大量人力、物力和财力[1]。

在现代社会，智能化技术正在深入影响各行各业的发展，为解决传统临时桥梁的上述问题提供了有力的技术支持。为解决临时桥梁的运营稳定性和安全性问题，本文借鉴了最新的智能化技术，设计出一套临时索道桥智能控制系统框架。

本框架主要由动态称重系统、实时测速系统和智能道闸系统组成，采用了传感技术、无线通信技术和计算机控制技术等前沿技术，以提高监测的准确性，同时提高临时索道桥的使用效率和安全性能，实现对临时索道桥的实时监控和智能化管理。通过本研究，实现减少人工，高效运行，低风险管理的临时索道桥运营模式。为今后临时桥梁的运营管理提供了参考。

1 项目概况

某高寒高海拔临时交通桥由1 号桥、2 号桥连接两岸连接道路，两座桥均采用单车道索道桥，净跨均为350 m。单幅桥面净宽4.5 m+2 0.75 m，单向行驶。两座临时交通桥的设计高程均为3 325 m，跨中最大垂度为6 m，设计行车速度为10 km/h，设计使用年限为7 年。

2 系统设计需求

2.1 动态称重需求

在车辆上桥前布置称重设备，对想要上桥的车辆进行不停车称重，通过系统进行称重数据存储，并且对超重车辆进行警示，禁止超重车辆上桥，从而保证临时桥梁的运营安全。

2.2 实时测速需求

对于桥上车辆的行驶速度进行实时监测，对超速车辆的超速时间、速度、位置等信息进行记录，并且通过LED 显示屏对超速车辆进行警示，要求驾驶员进行减速，保障车辆的运行安全。

2.3 智能道闸需求

在桥梁的上桥处设置智能道闸，当桥面情况正常时，智能道闸按照常规情况运行，对于超重车辆或不满足上桥要求的车辆禁止放行，满足上桥要求的车辆予以正常放闸通行。若桥面结冰或发生其他桥面不满足通行的情况，道闸将关闭，禁止一切车辆上桥，从而保障车辆的安全。

3 智能系统框架设计

3.1 动态称重系统

3.1.1 动态称重系统总体结构设计

动态称重系统是临时索道桥智能控制系统框架的核心组成部分。确保上桥车辆的载重在临时桥梁设计范围内，是保障临时桥梁安全运营的首要条件。

在进入桥梁区前的外延路段设置交通标识牌，提示进入临时桥梁会限重，并设置严禁超载的警示标志，对拟通过大桥的超限车辆进行提前警示。在连接临时索道桥两端入口路段设置交通禁令标志牌，要求上桥车辆分道限速行驶，并将文字标注在路面上。在称重设备前50 m、100 m 处均设置提示牌，提示称重设备位置，提醒车辆即将进入称重测速区。在每个车道布置称重设备，并配备龙门架摄像机、图像识别仪器。在识别车牌的同时，对过往车辆进行不停车称重。称重设备后方50 m 处布置LED 情报板，显示超重车辆车牌信息。控制管理分中心设在就近的桥管所,记录车辆信息和监控图像，并存入数据库。

3.1.2 动态称重系统工作流程

当车辆通过桥梁上的动态称重设备时，对其称重同时进行车牌识别。称重数据将被传输到计算机经过软件处理，处理后的数据将返还到用户界面供管理者查看。若动态称重设备监测到车辆超重，则会将超重车辆的车牌号显示在LED 显示屏上，禁止车辆上桥并且警告车辆驶离桥梁[2]。若被检测车辆没有超重，则能够正常通过桥梁。动态称重系统工作流程如图1 所示。

图1 动态称重系统工作流程

动态称重模块：当车辆通过窄条弯板时，弯板式称重传感器以及线圈传感器将检测车辆通行的数据信息，并将信息上传到中心控制器CPU 模块进行处理和判断，然后通过CPU 模块上的网络接口将信息输出至发送机，再经过光端机接入主线光缆，传输至监控中心机房，经过接收机直接连接到机房核心数据交换机上，最后传到机房存储服务器上，将获取的数据交由服务器分析和处理。

车牌自动识别模块：前端摄像机通过超五类室外网线与车辆自动识别仪器连接，前端摄像机输出的网络视频信号接入车牌自动识别的网络端口，前端摄像机设备输出触发信号接入LED 频闪灯中，实现对监测范围内的通行车辆车牌的自动识别。前端摄像机抓拍的视频资料同样可以传输至机房核心数据交换机中，由设备上的管理存储服务器进行数据处理。

报警显示模块：当检测出超过限制重量的车辆时，计算机将发送超重车辆车牌号以及载重信息至数据处理卡上。通过光纤收发器将信息传送到LED 显示屏控制器，最终在LED 显示屏上显示超重车辆信息。提示驾驶人员车辆超重，不满足上桥要求，需驶离桥梁，从而限制上桥车辆通行。

动态称重系统的设计理念在于智能化、自动化和人性化。对于智能化，通过将传感器和无线通信技术的集成，使得系统能根据采集的载重数据自动进行运算和控制；对于自动化，系统可以在没有人工干预的情况下，自动完成上桥车辆载重监测和超重报警；对于人性化，系统设计了友好的用户界面，操作者可以通过触控屏幕，方便的查看和控制系统的运行状态，实时查看上桥车辆的载重信息和超重车辆的信息。

3.2 实时测速系统

3.2.1 实时测速系统的总体结构设计

实时测速系统是临时索道桥智能控制系统框架的另一个关键部分，其目的在于保障通行车辆在索道桥上的行驶速度处于一个安全可控的范围内，从而保障临时桥梁的运营安全。

实时测速系统采用雷达测速技术，先初步测速，作为触发录像抓拍的手段；通过视频图像处理技术，对超速行驶的车辆进行确认；利用车牌识别技术，对超速行驶的车辆进行车牌识别，确定车辆超速行驶的时间、地点、车牌号码和车速等信息；数据传输通过光纤进行，在车辆行驶方向的下游，利用LED 电子显示屏进行超速警示[3]。并将超速车辆信息进行存储，以供桥梁管理部门调查。

3.2.2 实时测速系统工作流程

当车辆进入监控区域后，首先进行雷达测速，如果车辆未超速行驶，则车辆正常通行，不做任何处理；如果测得车辆超速行驶，启动前端摄像头，通过视频采集卡将监控车道的视频图像实时传输到测速工控机上，通过软件进行分析处理[4]。当确认车辆超速后，记录超速时间、车速、地点等信息，通过前端摄像设备识别车牌。通过光纤进行远距离传输，在车辆行驶方向下游50m 的LED 显示屏上进行超速警示，并储存超速车辆信息。实时测速系统工作流程如图2 所示。

图2 实时测速系统工作流程

雷达测速模块：雷达测速采用多普勒效应，雷达发出一个脉冲微波，当微波射在车辆上时将被车辆反射，然后雷达接收这个反射微波，通过对发出的微波与接收的微波之间的频率进行计算分析，可获得车辆的行驶速度。若车辆行驶速度没有超过限额，则不进行后续处理；若超过限额，则将对车辆车牌进行识别和警示。

车牌自动识别模块与报警显示模块和动态称重系统中的对应模块相同。

实时测速系统的设计理念在于先进、简洁和高效。先进表现在采用了最新的计算机控制技术和电子技术，实时测速系统能实现高精度的速度监测；简洁体现在该系统结构简单，识别原理简单，便于使用和维护；高效体现在，实时测速系统具有较快的响应速度，系统能准确且快速地进行速度识别和警示，从而最大程度地保证桥上车辆行驶速度在规定范围内，保障车辆的通行安全和临时桥梁的运营安全

3.3 智能道闸系统

智能道闸系统的主要目的是控制车辆能否上桥。由于临时桥梁的通行条件比普通桥梁苛刻一些，因此需要对车辆的上桥条件进行考察，当条件不满足时，智能道闸系统将关闭道闸，禁止车辆上桥，从而保障车辆安全以及桥梁运营安全。

当车辆经过动态称重系统测量后，结果为超重时，将通过LED 显示屏通知超重车辆禁止上桥，并且，动态称重系统将信息传输至智能道闸系统，智能道闸系统接收到超重信息后，将拒绝开闸，避免超重车辆上桥。同时，由于临时桥梁处于高寒高海拔地区，当气温过低时，桥面可能有结冰的情况，当桥面情况不满足安全通行时，管理人员将通过LED 显示桥面情况，并且利用智能道闸系统禁止所有车辆上桥，以保证桥梁和车辆的安全。智能道闸系统工作流程如图3 所示。

图3 智能道闸系统工作流程

结束语

本文通过对动态称重、实时测速、智能道闸系统的总体结构以及工作流程进行设计和研究，并将其组合成为临时桥梁智能控制系统的框架。利用该智能系统，能够对上桥车辆的载重、行驶速度进行监测和限制，将智能化技术有效融入临时桥梁的运营和管理中，显著提高了桥梁安全性和通行效率。便于在抢险救灾、临时通道、旅游景点等特殊场景中的应用，减少了人力、物力和财力的使用，为后续类似工程提供了参考。