激光感應(yīng)系統(tǒng)在通航橋梁限高上的應(yīng)用研究.pdf

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1、交通建設(shè)■翻目蓑持2013年1月【文章編號(hào)】1673—0038(2013)02-0218-02激光感應(yīng)系統(tǒng)在通航橋梁限高上的應(yīng)用研究王志釗(湖北工業(yè)大學(xué)湖北武漢430068)摘要：本文介紹是一種新型實(shí)用的橋梁遠(yuǎn)程防撞預(yù)警裝置，可由橋梁監(jiān)控管理中心控制電路，微機(jī)、攝像機(jī)或超聲波、激光或紅外線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)、微波、藍(lán)牙探測(cè)器等構(gòu)成，用于實(shí)時(shí)、智能化的記錄車(chē)輛過(guò)橋的時(shí)間和在汽車(chē)高度超出過(guò)路橋梁限高時(shí)，提前打開(kāi)電子防撞牌或暴閃警示燈、攝像機(jī)或各種探測(cè)器，使超高車(chē)輛及時(shí)停車(chē)，并自動(dòng)向橋梁監(jiān)控管理中心報(bào)警，以保障過(guò)路橋梁橋體

2、高度的安全性，大大地減低船只與橋梁的碰撞事故，改善航道安全。關(guān)鍵詞：激光感應(yīng)；限高；系統(tǒng)；應(yīng)用研究引言我國(guó)進(jìn)行了縱貫?zāi)媳薄M貫東西的干線(xiàn)公路網(wǎng)建設(shè)，犬型橋梁的建設(shè)可以緩解交通壓力、促進(jìn)陸路交通。但是對(duì)于水上船舶而言，橋梁卻是人工障礙物。航行船舶撞擊橋梁的事故長(zhǎng)期地、普遍地存在，對(duì)橋梁安全運(yùn)營(yíng)造成了很大的危害。在我國(guó)從第一個(gè)有記載的船撞橋事故——1959年發(fā)生在武漢長(zhǎng)江大橋的船撞橋事故——開(kāi)始，長(zhǎng)江干線(xiàn)上已經(jīng)陸續(xù)發(fā)生了近300起船撞橋事故，武漢長(zhǎng)江公鐵兩用橋自1958年建成以來(lái)已發(fā)生了70多起船撞橋事故，其

3、中直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)百萬(wàn)元的事故就超過(guò)10起。南京長(zhǎng)江大橋自建成起以來(lái)已發(fā)生了約30起船撞橋事故。重慶白沙沱大橋被船撞己達(dá)上百次之多。由此可見(jiàn)，橋梁防撞技術(shù)及船只預(yù)警技術(shù)的發(fā)展對(duì)保障航路安全以及陸路交通起著至關(guān)重要的作用。導(dǎo)致船只與橋梁發(fā)生碰撞的惡性事故包括自然環(huán)境、通航環(huán)境、船舶狀況、船舶操縱者以及管理者等諸多方面的因素，其中如何防止船只過(guò)高而與橋梁發(fā)生碰撞是一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。由于江河水位變化、船舶加裝改裝或者堆積貨物過(guò)高等原因，使得判斷船只是否超高變得并十分復(fù)雜。因此如何迅速地檢測(cè)出船只是否超高并

4、進(jìn)行預(yù)警及監(jiān)控是一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)題。1目前通航橋梁防撞主要措施盡管問(wèn)題嚴(yán)峻，但回望國(guó)內(nèi)橋梁防撞技術(shù)的研究發(fā)展卻較為滯后。而在設(shè)計(jì)方法上，目前橋梁防撞主要是通過(guò)被動(dòng)防撞來(lái)應(yīng)對(duì)，所謂被動(dòng)防撞提高橋梁的抗力和增加緩沖裝置的方式來(lái)保證橋梁在發(fā)生船撞事件后具有足夠的抗力而不發(fā)生倒塌事故，這種方式在一定程度上能夠保障橋梁的安全，但不能避免或者減少船撞橋事故的發(fā)生、也不能保證發(fā)生船撞橋事故后船舶損傷小且船員傷亡少。通常的被動(dòng)防撞措施有以下內(nèi)容：1．1浮圍通過(guò)在橋墩周?chē)惭b鋼格子浮圍，利用浮圍的變形吸收船的動(dòng)能，使經(jīng)

5、過(guò)浮圍傳到橋墩上的力被限制在允許的范圍內(nèi)。‘1．2纜索攔截纜索的端部錨固于水底，纜索和錨之間有緩沖裝置，用來(lái)吸收船的動(dòng)能。這種方法的可靠性不佳，較適合于主航道以外使用。1．3護(hù)樁橋墩前船舶可能碰撞的位置設(shè)置防撞樁，以達(dá)到防護(hù)的目的。1．4人工島在橋墩前用沙子、碎石或混凝土將橋墩周?chē)⑷斯u，使船島上擱淺而停下，這種方法具有很好的防護(hù)效果，安全可靠。1．5樁群在橋墩周邊設(shè)置多根鋼管樁，并通過(guò)多層水平系桿將各個(gè)鋼管樁相連，通過(guò)鋼管樁系統(tǒng)來(lái)抵抗船舶對(duì)橋梁的撞擊作用，避免橋墩系統(tǒng)受到損壞。這些方法仍然停留在簡(jiǎn)單

6、的力學(xué)設(shè)計(jì)及新材料應(yīng)用上，目前的橋梁防撞技術(shù)仍有待進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)。2激光感應(yīng)限高龍門(mén)架系統(tǒng)功能原理本文介紹激光感應(yīng)限高龍門(mén)架系統(tǒng)有極高的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用價(jià)值，且現(xiàn)已具備良好的技術(shù)基礎(chǔ)，具有便于實(shí)現(xiàn)商用、技術(shù)回報(bào)周期短等優(yōu)點(diǎn)。激光感應(yīng)限高龍門(mén)架系統(tǒng)包括：太陽(yáng)能蓄電池、對(duì)射式激光傳感系統(tǒng)、智能檢測(cè)判別系統(tǒng)、信號(hào)控制及發(fā)送系統(tǒng)、信號(hào)接收與觸發(fā)系統(tǒng)，以及閃頻警示燈、爆閃燈、警號(hào)、紅外高清攝像機(jī)及其視頻傳輸裝置等。有別于路上公路交通，河道中檢測(cè)設(shè)備的供電相對(duì)困難。采用太陽(yáng)能蓄電池板給整個(gè)處于河道中的檢2013年1月■

7、兩固麓瞄交通建設(shè)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，不但省去了在河道中鋪設(shè)電纜的復(fù)雜工序及昂貴費(fèi)用，且易于維護(hù)及保養(yǎng)，同時(shí)也方便更換或者回收處理。系統(tǒng)中采用的激光對(duì)射式傳感器擬采用波長(zhǎng)為980nm的近紅外激光作為傳感光源。此光源穿透力強(qiáng)，且人眼不可見(jiàn)，在保證傳感質(zhì)量的同時(shí)能確保不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人眼觀(guān)察有干擾的光線(xiàn)。激光比無(wú)線(xiàn)電波或者普通的紅外光作為傳感光源更具優(yōu)勢(shì)，由于其光束質(zhì)量好、相干性強(qiáng)、單色性好、能量密度高，因此不會(huì)受到背景、不同溫度物體的干擾，激光的穿透力強(qiáng)，其誤報(bào)率非常低，且防范距離遠(yuǎn)不受外界背景光的影響和干擾(在烈日下

8、工作也不影響其產(chǎn)品性能)。信號(hào)控制系統(tǒng)的功能是在檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行判別并確定為船只過(guò)高后產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)同時(shí)發(fā)送給管理中心及處于橋梁上的信號(hào)接收及觸發(fā)系統(tǒng)。通過(guò)與無(wú)線(xiàn)通訊運(yùn)營(yíng)商合作可以將發(fā)送給管理中心的信號(hào)變?yōu)槭謾C(jī)短信的形式，發(fā)送至相關(guān)負(fù)責(zé)人員的手機(jī)中去，報(bào)知管理中心哪座橋梁與何時(shí)進(jìn)行了過(guò)高報(bào)警，使相關(guān)人員能夠立刻進(jìn)行反應(yīng)。而信號(hào)接收及觸發(fā)系統(tǒng)的作用是在接收到報(bào)警信號(hào)后將會(huì)觸發(fā)爆閃燈及警號(hào)以對(duì)船只進(jìn)行預(yù)警，使船只駕駛?cè)藛T能夠及時(shí)停航或者