專利名稱：一種用于橋墩防撞擊的預(yù)警和防護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁安全監(jiān)測(cè)和維護(hù)領(lǐng)域，具體指一種用于橋墩防撞擊預(yù)警和保護(hù)的智能控制方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)交通運(yùn)輸發(fā)展，跨海和跨江大橋越來越多，水運(yùn)交通越來越繁忙，導(dǎo)致船舶撞擊橋梁災(zāi)難性事故經(jīng)常發(fā)生。有動(dòng)量定理Λ Hiv=F At可知:船舶撞擊橋墩時(shí)，速度快時(shí)間短，沖擊力大，很容易導(dǎo)致橋梁坍塌，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。例如轟動(dòng)全國(guó)的廣東九江大橋6.15船撞橋斷事故,“南桂機(jī)035 “船頭與九江大橋23號(hào)橋墩發(fā)生觸碰,導(dǎo)致九江大橋23號(hào)、24號(hào)、25號(hào)三個(gè)橋墩倒塌，并引發(fā)所承載橋面坍塌，使得正在橋上行駛的四輛汽車落入江中損毀，車內(nèi)6人以及2名大橋施工人員落水后死亡，造成經(jīng)濟(jì)損失為人民幣4500萬元。九江大橋船撞橋事故主要原因是江面上有濃霧，能見度急劇下降，無法確認(rèn)船是否偏離主航道，加之駕駛員的安全意識(shí)淡薄，因此發(fā)生船撞橋毀的災(zāi)難?？梢姙榱吮ＷC橋梁安全運(yùn)行，應(yīng)對(duì)橋墩進(jìn)行防撞設(shè)計(jì)，不僅要對(duì)橋墩采用被動(dòng)式防護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)采取一定監(jiān)控警報(bào)系統(tǒng)，提醒船只距離橋墩距離，從而可有效地避免船墩相撞事故。目前現(xiàn)有橋墩防撞方法主要基于被動(dòng)式緩沖消能原理，將船撞擊能量通過彈性材料吸收，從而降低對(duì)橋墩的沖擊力。橋墩防撞擊的防護(hù)系統(tǒng)主要有附著式、重力擺式、薄殼沙圍堰、膠囊沙袋、人工島、群樁、漂浮網(wǎng)狀物和非結(jié)構(gòu)物等，然而每種防護(hù)方法均有其局限性，主要不利于更換和重復(fù)使用，如人工島和樁群，一旦撞擊破壞，重新修建，耗資量大。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，帶動(dòng)電子技術(shù)，傳感技術(shù)，控制技術(shù)的飛躍，促使現(xiàn)代電子設(shè)備正向著智能化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。大型預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其智能化的特點(diǎn)可節(jié)省大量人工時(shí)間以及勞動(dòng)力。現(xiàn)有的防護(hù)系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)對(duì)船撞橋?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警和防護(hù)，而且防護(hù)系統(tǒng)不易維修和更換，重復(fù)利用價(jià)值很低。因此研究一種對(duì)于橋墩實(shí)時(shí)監(jiān)控并對(duì)撞擊預(yù)警和防護(hù)的方法非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要彌補(bǔ)現(xiàn)有防護(hù)方法存在不足，提供一種既能智能預(yù)警達(dá)到防止撞擊的目的，同時(shí)在危險(xiǎn)緊急情況下又能自主觸發(fā)控制撞擊造成的危害的一種智能化監(jiān)控方法，該方法簡(jiǎn)單易行，將預(yù)警和防護(hù)結(jié)合，不僅可以有效避免船撞橋事故，而且在撞擊之后可以保護(hù)橋墩，防護(hù)系統(tǒng)可重復(fù)使用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:—種用于橋墩防撞擊的預(yù)警和防護(hù)方法，該方法包括如下步驟:第一步，采用電子感應(yīng)設(shè)備探測(cè)一定海域范圍內(nèi)船舶，將探測(cè)到的物理信號(hào)放大后變成電脈沖信號(hào)，當(dāng)船舶駛?cè)氡O(jiān)控預(yù)警區(qū)域，控制系統(tǒng)控制警報(bào)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，船舶可調(diào)整航行方向，避免撞擊橋墩；第二步，當(dāng)船舶繼續(xù)前進(jìn)駛?cè)胛ｋU(xiǎn)區(qū)域，控制系統(tǒng)根據(jù)電脈沖信號(hào)大小控制輸出高低電平，并根據(jù)該電平控制預(yù)警和防護(hù)系統(tǒng)開啟，實(shí)現(xiàn)預(yù)警和/或防護(hù)功能；第三步，當(dāng)船舶撞擊后駛離監(jiān)控海域，電子感應(yīng)設(shè)備探測(cè)不到信號(hào)時(shí)，控制系統(tǒng)控制預(yù)警和/或防護(hù)系統(tǒng)復(fù)位，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)根據(jù)電子感應(yīng)設(shè)備傳來的電脈沖信號(hào)的變化控制預(yù)警和防護(hù)系統(tǒng)做出不同選擇，例如根據(jù)距離遠(yuǎn)近輸出高低電平。控制系統(tǒng)可安裝于橋墩或附近主梁上。優(yōu)選地，所述預(yù)警和防護(hù)系統(tǒng)，根據(jù)判斷，可分別執(zhí)行不同的設(shè)備，進(jìn)行預(yù)警和/或防護(hù)功能。所述警報(bào)系統(tǒng)可以為信號(hào)燈或者聲音設(shè)備。所述信號(hào)燈可根據(jù)監(jiān)控距離設(shè)置不同顏色的預(yù)警等級(jí)，如像交通信號(hào)燈一樣，不同預(yù)警區(qū)域?qū)?yīng)不同顏色信號(hào)燈。所述聲音設(shè)備可以為喇叭或者蜂鳴器，輔助信號(hào)燈起提醒作用。優(yōu)選地，所述防護(hù)系統(tǒng)由自動(dòng)升降裝置和緩沖裝置組成。升降裝置由控制電路控制是否啟動(dòng)，可設(shè)置為由主梁處移動(dòng)吊鉤懸掛，或者安裝在橋墩處導(dǎo)軌滑輪系統(tǒng)下滑。防護(hù)緩沖裝置主要由多級(jí)不同層次的彈性吸能材料組成，材料輕質(zhì)高強(qiáng)，耐腐蝕，可達(dá)到多級(jí)吸能目的。正常狀態(tài)下安裝在墩身處，在觸發(fā)時(shí)可沿墩身向下移動(dòng)，起防護(hù)作用。在碰撞結(jié)束后可復(fù)位，繼續(xù)使用或更換。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果:①智能化預(yù)警，可有效避免事故。②防護(hù)系統(tǒng)可自動(dòng)升降，正常不占用航道，防護(hù)系統(tǒng)脫離水面，不易被海水腐蝕，延長(zhǎng)防護(hù)系統(tǒng)的壽命。③對(duì)于非破壞性撞擊，防護(hù)系統(tǒng)上升復(fù)位，可重復(fù)利用。其智能化預(yù)警可以使船只根據(jù)信號(hào)燈的顏色可知處于范圍，并可及時(shí)更改行駛方向，以避免船撞墩事故發(fā)生。同時(shí)在正常狀態(tài)下，防護(hù)系統(tǒng)位于橋墩上方，不占用航道，可以避免因浸泡海水中造成裝置部件腐蝕失效。對(duì)于危險(xiǎn)緊急時(shí)刻來不及避免的事故，系統(tǒng)將自主觸發(fā)落下防護(hù)系統(tǒng)，從而起到緩沖保護(hù)橋墩作用。輕微破壞撞擊后，可通過升降系統(tǒng)將防護(hù)系統(tǒng)提升原來位置，從而重復(fù)利用。嚴(yán)重撞擊破壞后，只需對(duì)防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行更換便可繼續(xù)使用。


通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:圖1是本發(fā)明方法流程圖。圖2是橋墩監(jiān)控范圍示意圖。圖3是裝置各部件在橋梁上安裝布置圖。圖4是正常情況下防護(hù)系統(tǒng)位置圖。圖5是危機(jī)觸發(fā)時(shí)防護(hù)系統(tǒng)位置圖。圖中各標(biāo)號(hào)表不:1.感應(yīng)系統(tǒng)，2.控制系統(tǒng)，3.警報(bào)系統(tǒng)，4.防護(hù)系統(tǒng)，5.橋墩，6.支座，7.橋面系，
8.主梁，3.1信號(hào)燈，3.2報(bào)警器，4.1升降裝置，4.2緩沖裝置。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例方法流程圖，該實(shí)施例中涉及的設(shè)備包括由感應(yīng)系統(tǒng)1，控制系統(tǒng)2，和執(zhí)行系統(tǒng)構(gòu)成，執(zhí)行系統(tǒng)又包括警報(bào)系統(tǒng)3和防護(hù)系統(tǒng)4。所述防護(hù)系統(tǒng)由自動(dòng)升降裝置4.1和緩沖裝置4.2組成。升降裝置由控制電路控制是否啟動(dòng)，可設(shè)置為由主梁處移動(dòng)吊鉤懸掛，或者安裝在橋墩處導(dǎo)軌滑輪系統(tǒng)下滑。防護(hù)緩沖裝置主要有多級(jí)不同層次的彈性吸能材料組成，材料輕質(zhì)高強(qiáng)，耐腐蝕，可達(dá)到多級(jí)吸能目的。正常狀態(tài)下安裝在墩身處，在觸發(fā)時(shí)可沿墩身向下移動(dòng)，起防護(hù)作用。在碰撞結(jié)束后可復(fù)位，繼續(xù)使用或更換。本實(shí)施例方法具體實(shí)施步驟:第一步:感應(yīng)系統(tǒng)I的探頭或攝像機(jī)采集橋墩四周監(jiān)控區(qū)域內(nèi)過往船只信號(hào)，根據(jù)船墩距離監(jiān)控區(qū)域分為不同等級(jí)的預(yù)警區(qū)域和防護(hù)區(qū)域。當(dāng)船只距離進(jìn)入不同監(jiān)控區(qū)域，感應(yīng)系統(tǒng)通過集成電路將收集到的物理信號(hào)轉(zhuǎn)化為不同電信號(hào)，傳遞至控制系統(tǒng)。如圖2所示。第二歩:控制系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)不同區(qū)域的電信號(hào)強(qiáng)弱，分別接通警報(bào)系統(tǒng)和防護(hù)系統(tǒng)。第三歩:當(dāng)船墩距離未達(dá)到監(jiān)控區(qū)域時(shí)，信號(hào)燈為正常綠色燈3.1，當(dāng)船只達(dá)到第一預(yù)警區(qū)域時(shí)控制系統(tǒng)將輸出指令接通黃色信號(hào)燈3.1。若黃色燈亮后，船只繼續(xù)航行，則進(jìn)入第二預(yù)警區(qū)域，控制系統(tǒng)接通紅色信號(hào)燈和報(bào)警器3.2。若船只根據(jù)信號(hào)燈調(diào)整方向，駛離橋墩，監(jiān)控不在預(yù)警范圍，則電位恢復(fù)，信號(hào)燈和警報(bào)器都關(guān)閉。從而實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能，避免船撞橋事故。如圖3_5所75。第四歩:若紅色信號(hào)燈和警報(bào)器3.2啟動(dòng)后，船只繼續(xù)航行，將進(jìn)入危險(xiǎn)監(jiān)控區(qū)域，控制系統(tǒng)再接通防護(hù)系統(tǒng)電路。升降系統(tǒng)4.1啟動(dòng)緩沖裝置在重力作用下下滑至水面一定深度。落下緩沖裝置4.2在撞擊時(shí)起到防護(hù)減小破壞作用。如圖3-5所示。第五步:發(fā)生碰撞后，船只駛離監(jiān)控區(qū)域，控制系統(tǒng)具有一定延時(shí)功能，當(dāng)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)持續(xù)一定時(shí)間內(nèi)無船只經(jīng)過，升降裝置4.1在控制系統(tǒng)作用下將緩沖裝置4.2上升至原來位置并固定，防護(hù)系統(tǒng)可繼續(xù)使用。如需更換，只需安裝新的緩沖裝置即可。如圖3-5所示。具體應(yīng)用實(shí)例:方法一:感應(yīng)系統(tǒng)采用紅外探頭，控制系統(tǒng)由集成電路組成，警報(bào)系統(tǒng)由黃，紅色信號(hào)燈和喇叭組成，防護(hù)系統(tǒng)的升降系統(tǒng)可由安裝在主梁上自動(dòng)吊鉤組成，如吊車梁的升降吊鉤。一旦監(jiān)測(cè)船只進(jìn)入監(jiān)控或危險(xiǎn)區(qū)域，則控制系統(tǒng)分別啟動(dòng)信號(hào)燈或防護(hù)系統(tǒng)。防護(hù)系統(tǒng)在控制系統(tǒng)升降作用下上移或下滑。方法二:感應(yīng)系統(tǒng)采用紅外攝像機(jī)，控制系統(tǒng)由集成電路組成，警報(bào)系統(tǒng)由黃，紅色信號(hào)燈和蜂鳴器組成，防護(hù)系統(tǒng)的升降系統(tǒng)可由安裝在橋墩上方的導(dǎo)軌或滑輪系統(tǒng)組成，一旦監(jiān)測(cè)船只進(jìn)入監(jiān)控或危險(xiǎn)區(qū)域，則控制系統(tǒng)分別啟動(dòng)信號(hào)燈或防護(hù)系統(tǒng)。防護(hù)系統(tǒng)依靠重力作用在導(dǎo)軌的預(yù)定軌道下下滑和上移。本發(fā)明通過電子感應(yīng)設(shè)備監(jiān)控船舶位置，將船墩的距離轉(zhuǎn)化為不同電信號(hào)，控制系統(tǒng)根據(jù)電信號(hào)強(qiáng)弱分別觸發(fā)預(yù)警和防護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)船舶駛?cè)氡O(jiān)控不同預(yù)警區(qū)域，警報(bào)系統(tǒng)觸發(fā)不同顏色的信號(hào)燈或警報(bào)，船舶可由警報(bào)調(diào)整航行方向，避免撞擊橋墩；當(dāng)船舶繼續(xù)前進(jìn)駛?cè)胛ｋU(xiǎn)區(qū)域，防護(hù)系統(tǒng)將自動(dòng)觸發(fā)緩沖裝置下降至水面，從而可以起到緩沖吸能效果，減少橋墩撞擊破壞作用。撞擊后當(dāng)船舶駛離監(jiān)控海域，電子感應(yīng)設(shè)備探測(cè)不到信號(hào)時(shí)，預(yù)警和防護(hù)系統(tǒng)將會(huì)復(fù)位，裝置可重復(fù)利用。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于橋墩防撞擊的預(yù)警和防護(hù)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 第一步，采用電子感應(yīng)設(shè)備探測(cè)一定海域范圍內(nèi)船舶，將探測(cè)到的物理信號(hào)放大后變成電脈沖信號(hào)，當(dāng)船舶駛?cè)氡O(jiān)控預(yù)警區(qū)域，控制系統(tǒng)控制警報(bào)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，船舶可調(diào)整航行方向，避免撞擊橋墩； 第二步，當(dāng)船舶繼續(xù)前進(jìn)駛?cè)胛ｋU(xiǎn)區(qū)域，控制系統(tǒng)根據(jù)電脈沖信號(hào)大小控制輸出高低電平，并根據(jù)該電平控制預(yù)警和/或防護(hù)系統(tǒng)開啟，實(shí)現(xiàn)預(yù)警和/或防護(hù)功能； 第三步，當(dāng)船舶撞擊后駛離監(jiān)控海域，電子感應(yīng)設(shè)備探測(cè)不到信號(hào)時(shí)，控制系統(tǒng)控制預(yù)警和/或防護(hù)系統(tǒng)復(fù)位，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于橋墩防撞擊的預(yù)警和防護(hù)方法，其特征在于，所述防護(hù)系統(tǒng)由自動(dòng)升降裝置和緩沖裝置組成，升降裝置由控制電路控制是否啟動(dòng)，可設(shè)置為由主梁處移動(dòng)吊鉤懸掛，或者安裝在橋墩處導(dǎo)軌滑輪系統(tǒng)下滑；緩沖裝置由多級(jí)不同層次的彈性吸能材料組成，正常狀態(tài)下安裝在墩身處，在觸發(fā)時(shí)可沿墩身向下移動(dòng)，起防護(hù)作用，在碰撞結(jié)束后可復(fù)位，繼續(xù)使用或更換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于橋墩防撞擊的預(yù)警和防護(hù)方法，其特征在于，所述警報(bào)系統(tǒng)為信號(hào)燈或者聲音設(shè)備，所述信號(hào)燈根據(jù)監(jiān)控距離設(shè)置不同顏色的預(yù)警等級(jí)，所述聲音設(shè)備為喇叭或者蜂鳴器，輔助信號(hào)燈起提醒作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于橋墩防撞擊的預(yù)警和防護(hù)方法，其特征在于，所述控制系統(tǒng)根據(jù)電子感應(yīng)設(shè)備傳來的電脈沖信號(hào)的變化控制預(yù)警和防護(hù)系統(tǒng)做出不同選擇，控制系統(tǒng)安裝于橋墩或附近主梁上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于橋墩防撞擊預(yù)警和防護(hù)方法，步驟為第一步，采用電子感應(yīng)設(shè)備探測(cè)一定海域范圍內(nèi)船舶，將探測(cè)到的物理信號(hào)放大后變成電脈沖信號(hào)，當(dāng)船舶駛?cè)氡O(jiān)控預(yù)警區(qū)域，控制系統(tǒng)控制警報(bào)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，船舶可調(diào)整航行方向；第二步，當(dāng)船舶繼續(xù)前進(jìn)駛?cè)胛ｋU(xiǎn)區(qū)域，控制系統(tǒng)根據(jù)電脈沖信號(hào)大小控制輸出高低電平，實(shí)現(xiàn)預(yù)警和/或防護(hù)功能；第三步，當(dāng)船舶撞擊后駛離監(jiān)控海域，電子感應(yīng)設(shè)備探測(cè)不到信號(hào)時(shí)，控制系統(tǒng)控制預(yù)警和防護(hù)系統(tǒng)復(fù)位，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。本發(fā)明將預(yù)警和防護(hù)結(jié)合，智能化預(yù)警可以有效避免船撞橋事故，而且正常狀態(tài)下該防護(hù)系統(tǒng)不占用航道，不易被海水腐蝕，可重復(fù)利用。
文檔編號(hào)G08G3/02GK103195023SQ201310097788
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者張俊萌, 方從啟 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)