用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法及系统

1.本发明涉及交通工程领域，特别是涉及一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法及系统。


背景技术：

2.自动化卡车编队通过公路桥梁结构时，卡车编队将形成一系列周期荷载，基本原理为当这种加载频率与公路桥梁频率接近时，会触发桥梁共振，引起桥梁的剧烈振动响应，从而危及行车舒适性和桥梁安全。
3.目前，对公路车致桥梁振动效应进行消减或防控的方法主要包括：第一种是在桥梁设计时考虑一定的动力冲击系数用于额外考虑车辆的动力冲击效应。第二种是通过在桥梁底部或支座处安装单独的阻尼器等耗能减振装置，以改变桥梁结构的基频特性并耗散桥梁的振动能量。第三种是通过专门设置统一的桥梁跨径尺寸适配于标准的车辆类型，保证桥梁的基频与车辆加载的频率完全错开(铁路领域做法)，从而从源头上避免车辆与桥梁的共振问题。
4.但是，第一种方法的建立主要基于传统的交通荷载情况(同一时间主要受单个车辆荷载)，动力冲击效应有限，而自动化卡车编队的出现显著增加了多辆卡车同时动态加载到桥梁结构上的概率，且引起了卡车编队-桥梁共振问题，因而当前公路桥梁动力冲击系数的取值并不适用于自动化卡车编队。第二种方法需要针对每座桥安装单独的减振装置，由于我国桥梁数目众多、桥梁结构类型复杂多样，减振装置的安装维护不便且成本较高；此外，减振装置长期在户外环境受车辆荷载往复加载作用，容易出现阻尼液泄露、装置构件疲劳失效、寿命较短等问题。第三种方法并不适用于自动化卡车编队通过公路桥梁的情况，其原因有二：一是公路桥梁跨径多变，其跨径多根据现场跨越需要而确定；二是自动化卡车存在多种轴型、车长，其编队模式复杂多变，在实际运行中，车速和卡车编队间距可能随时发生调整，所以该方法对于自动化卡车编队通过公路桥梁的情况完全不适用。另外，自动化卡车编队加载极易引发桥梁共振，此时桥梁的动态响应会显著增大，且随着卡车编队的长度增加而不断增大，单纯通过调整桥梁设计规范或者对卡车编队实施限速、限重的方法并不能完全解决桥梁共振的问题。


技术实现要素：

5.鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法及系统，可以避免自动化卡车编队过桥时引起公路桥梁剧烈振动，保障通行安全和桥梁结构的长期服役性能。其具体方案如下：
6.一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法，包括：
7.获取规划路径中即将通过的桥梁的结构基频和当前卡车编队中卡车的特征轴距，以及实时更新当前卡车编队间距和速度信息；
8.根据所述桥梁的结构基频和所述卡车的特征轴距，计算引起卡车编队-桥梁显著
共振的速度限值；
9.判断所述速度限值是否小于高速公路低速限值；
10.若是，则预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件，并根据预测出的组合条件来调控当前卡车编队的速度或编队间距；
11.若否，则直接将当前卡车编队的车速控制在所述速度限值与所述高速公路低速限值之间。
12.优选地，在本发明实施例提供的上述自动化卡车编队控制方法中，采用第一公式计算引起卡车编队-桥梁显著共振的速度限值；所述第一公式为：
[0013][0014]
其中，v
l
表示卡车编队的速度限值，f
bj
表示桥梁第j阶竖向自振频率，lc表示卡车编队中卡车的特征轴距，倍数i是由极值条件决定的。
[0015]
优选地，在本发明实施例提供的上述自动化卡车编队控制方法中，预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件，包括：
[0016]
根据所述桥梁的结构基频，以及卡车编队所有可能对桥梁结构形成的激励间距，预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件。
[0017]
优选地，在本发明实施例提供的上述自动化卡车编队控制方法中，采用第二公式预测所有满足桥梁消振的条件；所述第二公式为：
[0018][0019]
其中，dv
′
表示卡车编队所有可能对桥梁结构形成的激励间距，v
′
表示卡车编队所有可能激励间距对应的消振速度。
[0020]
优选地，在本发明实施例提供的上述自动化卡车编队控制方法中，当卡车编队通过桥梁时的加载频率为所述桥梁的结构基频的半整数倍时，达到桥梁共振消除条件。
[0021]
本发明实施例还提供了一种用于过桥减振的自动化卡车编队通讯控制系统，包括：
[0022]
获取模块，用于获取规划路径中即将通过的桥梁的结构基频和当前卡车编队中卡车的特征轴距，以及实时更新当前卡车编队间距和速度信息；
[0023]
计算模块，用于根据所述桥梁的结构基频和所述卡车的特征轴距，计算引起卡车编队-桥梁显著共振的速度限值；
[0024]
判断模块，用于判断所述速度限值是否小于高速公路低速限值；
[0025]
控制模块，用于若所述速度限值小于所述高速公路低速限值，则预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件，并根据预测出的组合条件来调控当前卡车编队的速度或编队间距；还用于若所述速度限值不小于所述高速公路低速限值，则直接将当前卡车编队的车速控制在所述速度限值与所述高速公路低速限值之间。
[0026]
本发明实施例还提供了一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制实施系统，包括公路桥梁信息系统、通讯传输系统以及如本发明实施例提供的上述自动化卡车编队通讯控制系统；其中，
[0027]
所述自动化卡车编队通讯控制系统，用于将卡车编队的目的地传输至所述通讯传
输系统；
[0028]
所述通讯传输系统，用于获取规划路径，确定规划路径上可能通过的桥梁；
[0029]
所述公路桥梁信息系统，用于将规划路径上可能出现的桥梁位置和桥梁基频通过所述通讯传输系统反馈至所述自动化卡车编队通讯控制系统中。
[0030]
优选地，在本发明实施例提供的上述自动化卡车编队控制实施系统中，所述通讯传输系统包括路网监测云平台。
[0031]
从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法，包括：获取规划路径中即将通过的桥梁的结构基频和当前卡车编队中卡车的特征轴距，以及实时更新当前卡车编队间距和速度信息；根据桥梁的结构基频和卡车的特征轴距，计算引起卡车编队-桥梁显著共振的速度限值；判断速度限值是否小于高速公路低速限值；若是，则预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件，并根据预测出的组合条件来调控当前卡车编队的速度或编队间距；若否，则直接将当前卡车编队的车速控制在速度限值与高速公路低速限值之间。
[0032]
本发明提供的上述自动化卡车编队控制方法，仅需根据桥梁基频特性和自动化卡车编队的运行特性即可判断出当前卡车编队是否会对桥梁产生不利影响，同时预测出合理的卡车编队速度和编队间距，无需调整当前桥梁设计规范，也无需额外针对每一座桥梁设置单独的减振装置，只需提前简单变换卡车编队的运行模式，即可保证自动化卡车编队安全过桥，同时又可将车致桥梁振动、桥梁损伤降到最小，最大程度地节约成本。
[0033]
此外，本发明还针对用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法提供了相应的系统，进一步使得上述方法更具有实用性，该系统具有相应的优点。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0035]
图1为本发明实施例提供的用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法的流程图；
[0036]
图2为本发明实施例提供的自动化卡车编队加载示意图；
[0037]
图3为本发明实施例提供的共振条件判断示意图；
[0038]
图4为本发明实施例提供的自动化卡车编队通行模式示意图，其中(a)为基于卡车编队的常规特征轴距，对不同跨径(基频)桥梁判定出的共振车速，(b)为常规车速范围内可能触发共振的桥梁基频特征；
[0039]
图5为本发明实施例提供的用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法的具体流程图；
[0040]
图6为本发明实施例提供的用于过桥减振的自动化卡车编队通讯控制系统的结构示意图；
[0041]
图7为本发明实施例提供的用于过桥减振的自动化卡车编队控制实施系统的结构示意图。
具体实施方式
[0042]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]
本发明提供一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0044]
s101、获取规划路径中即将通过的桥梁的结构基频和当前卡车编队中卡车的特征轴距，以及实时更新当前卡车编队间距和速度信息；
[0045]
需要说明的是，本发明的卡车可理解为货运车辆、重载车辆、重载货车等；上述卡车的特征轴距(wheelbase)是单辆卡车的特征信息，属于卡车的固有属性，一般为卡车两个较重的轴组之间的距离；卡车编队间距是不同卡车之间的间距；
[0046]
s102、根据桥梁的结构基频和卡车的特征轴距，计算引起卡车编队-桥梁显著共振的速度限值；
[0047]
s103、判断速度限值是否小于高速公路低速限值；该高速公路低速限值可以设定为60km/h；因为自动化卡车编队在公路上低速行驶的话会严重干扰正常的车流，所以与普通的重型卡车上路一样，均需要满足最基本的低速要求，我国高速公路低速限值一般规定不得低于60km/h；
[0048]
若速度限值小于高速公路低速限值，则执行步骤s104；若速度限值不小于高速公路低速限值，则执行步骤s105；
[0049]
s104、预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件，并根据预测出的组合条件来调控当前卡车编队的速度或编队间距；
[0050]
s105、直接将当前卡车编队的车速控制在速度限值与高速公路低速限值之间。
[0051]
需要说明的是，在特定速度和编队间距组合条件下，当卡车编队对桥梁结构形成的加载频率为桥梁结构基频的半整数倍(如0.5倍、1.5倍、2.5倍等)，激励能量相互抵消，构成消振条件。
[0052]
在本发明实施例提供的上述自动化卡车编队控制方法中，仅需根据桥梁基频特性和自动化卡车编队的运行特性即可判断出当前卡车编队是否会对桥梁产生不利影响，同时预测出合理的卡车编队速度和编队间距，无需调整当前桥梁设计规范，也无需额外针对每一座桥梁设置单独的减振装置，只需提前简单变换卡车编队的运行模式，即可保证自动化卡车编队安全过桥，同时又可将车致桥梁振动、桥梁损伤降到最小，最大程度地节约成本。
[0053]
需要注意的是，本发明属于主动减振、消振策略，从源头(卡车编队)上避免桥梁不利振动响应的产生，是基于桥梁的基础动力特性(结构基频)，同时结合车桥相互作用理论提出的。由于本发明属于从原理上主动消除振动的控制理论策略，因而适用于任何类型的桥梁。
[0054]
为了便于说明本发明的原理，下面先对卡车编队加载引起桥梁共振进行分析：
[0055]
如图2所示，取桥梁的跨度为l，均布质量为刚度为ei，暂且忽略桥梁的阻尼作用。卡车的特征轴距为lc(即单辆卡车的两个较重后轴之间的间距)，前后车辆的轴组间距
为dv(即前方车辆的后轴与后方车辆的前轴之间的间距)。当lc＝dv时，为说明原理便于一般推导，n辆卡车编队便可简化为2n个等间距为dv(m)的集中荷载，车辆轴重简化为移动集中力p。
[0056]
此时第一辆车的前轴的加载位置为x＝vt，其中，v表示车速，t表示通行时间，对应相同车轴(即前方车辆的前轴和后方车辆的前轴)的时间间隔为δt＝(dv 卡车总长)/v。则简支梁在移动车辆荷载编队的作用下间隔的移动荷载作用下桥梁的运动方程为
[0057][0058]
其中，y表示桥梁结构的竖向位移，k表示移动荷载的编号，d表示狄拉克函数。
[0059]
转化为广义坐标表达式：
[0060][0061]
其通解为：
[0062][0063]
其中，为荷载的激励圆频率；为桥梁结构的自振圆频率，如果只考虑桥梁的第一阶自振频率，则桥梁响应为：
[0064][0065]
其中，为频率比；1/(1-β2)为结构的动力放大系数。中括号中的第一项为结构的稳态反应，第二项为瞬态反应。
[0066]
对于瞬态反应，根据三角变换公式，可将公式(4)中的瞬态反应项写为：
[0067][0068]
由洛必达法则求得其极限为：
[0069]
[0070]
有物理意义的极值条件为：
[0071][0072]
所以式(4)中的瞬态反应项的极值为：
[0073][0074]
由此可以看出，连续的移动荷载力作用下，每一个荷载都会引起的结构的瞬态反应，连续作用下形成一种周期性的激励，结构的共振反应会随着周期加载车辆数n的增加而被不断放大。对于桥梁的其余模态振型，也可以推理出类似的结论。因而对于不同的模态振型ωj＝2πf
bj
，可求得对应的引起卡车编队-桥梁显著共振的速度限值v
l
(km/h)为：
[0075][0076]
其中，f
bj
为桥梁第j阶竖向自振频率(hz)，lc为卡车编队中卡车的特征轴距(m)，倍数i是由极值条件决定的。这说明，当车辆编队以速度v通过桥梁时，荷载的规则排列会对桥梁产生周期性的动力作用。当加载周期等于桥梁的第j阶自振周期或其i倍谐波周期时都会使结构发生共振。
[0077]
将常用的桥梁截面特性和材料属性代入后，则可通过规范公式计算出桥梁第一阶自振圆频率，然后可进一步通过式(9)得到不同卡车间距和桥梁基频组合对应的临界共振速度。图3中的左图示出了共振车速随卡车轴间距、桥梁基频变化，右图示出了中小跨径桥梁基频分布。从图3中可以发现：(1)对于常规的公路桥梁，卡车编队触发桥梁共振的速度会降到100km/h以下，且桥梁基频越低、卡车编队周期加载间距越小，所需要的速度越低；(2)考虑高速公路卡车的正常车速范围(60-100km/h)，发现基频在1.6～6.5hz范围内的桥梁均可能面临共振问题；(3)现有公路桥梁中，跨度大于15m的多种常见桥梁的基频均分布在1.6～6.5hz的范围内。该范围还涵括了具有相同跨径和基频特性的连续梁桥、大跨度拱桥、斜拉桥等其他桥型。
[0078]
需要说明的是，由于卡车编队中存在多种轴距组合(同一车辆的前后车轴，不同车辆的对应车轴)，当各轴相互叠加时都会引起一定程度的共振效应。如图4所示，考虑到不同车辆各轴之间的间距(卡车总长 卡车间距)可以自由调整，且在较大范围内对应多个共振工况，因此前后车辆之间的叠加效应很容易满足。而当同一卡车前后轴也满足相互叠加时，卡车编队中几乎每一个车轴都会增加桥梁的振动响应，即共振效应达到最大，此时加载频率由卡车的特征轴距决定。由于卡车特征轴距相对较小，对应的共振速度不大，而更高速度下即使不构成每一车轴正向叠加也会引起剧烈的桥梁振动。因此，该速度可作为判定是否触发明显桥梁共振响应的速度限值，将当前卡车编队中的卡车特征轴距信息和桥梁基频信息代入公式(9)即可计算出卡车编队的速度限值。
[0079]
接下来，对自动化卡车编队过桥消振条件进行分析：根据公式(9)可知，当桥梁的基频与卡车编队的加载频率的整数倍一致或接近时，会引起桥梁共振(分频共振)，其根本原因是卡车编队前后车辆的响应相互叠加导致桥梁的振动响应被放大。若想实现卡车编队
中前后各车辆产生的桥梁振动相互抵消，即消除共振的发生同时将卡车编队产生的总体振动响应降到最低。
[0080]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述自动化卡车编队控制方法中，步骤s104预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件，具体可以包括：根据桥梁的结构基频，以及卡车编队所有可能对桥梁结构形成的激励间距，预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件。
[0081]
具体地，采用下述公式预测所有满足桥梁消振的条件：
[0082][0083]
其中，dv
′
表示卡车编队所有可能对桥梁结构形成的激励间距，其含义是整个卡车编队对桥梁结构形成的周期性加载间隔，可用卡车总长与卡车编队间距相加计算得到，代表单辆卡车的每一车轴在整个卡车编队中都会对桥梁形成周期加载，尽管存在相位差但是频率一致；v
′
表示卡车编队所有可能激励间距对应的消振速度。
[0084]
该公式表明，当卡车编队通过桥梁时的加载频率为桥梁的结构基频的半整数倍(桥梁基频的一半的奇数倍)时，达到桥梁共振消除条件。
[0085]
当桥梁基频已知时，可根据可能出现的卡车速度和间距范围预测出所有满足桥梁消振的条件，用于调控卡车编队的编排模式。
[0086]
下面以图5为例，对本发明实施例提供的上述自动化卡车编队控制方法进行说明，具体步骤如下：
[0087]
步骤一、将桥梁的结构基频和卡车的特征轴距代入公式(9)，得出速度限值v
l
；
[0088]
步骤二、假设高速公路低速限值为60km/h，如果速度限值大于60km/h，则可直接将卡车编队的车速控制在(60～vl)之间，然后通过桥梁；
[0089]
步骤三、如果计算得出的速度限值小于60km/h，则应该将卡车编队按照消振条件过桥；
[0090]
步骤四、将桥梁的结构基频、卡车编队所有可能对桥梁结构形成的激励间距(即卡车总长与所有可能的编队间距之和)代入公式(10)，即可预测出所有消振条件，然后根据消振条件调整当前卡车编队的速度或者编队间距。
[0091]
本发明属于从原理上消除共振，因而具有很强针对性，可以完全消除共振效应，从而可以最大程度地避免自动化卡车编队引起的桥梁振动及其不利影响，并且相比于调整现有桥梁设计规范或者针对每座桥都安装减振装置的方法可以最大程度地节约成本。
[0092]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种用于过桥减振的自动化卡车编队通讯控制系统，由于该系统解决问题的原理与前述一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法相似，因此该系统的实施可以参见用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法的实施，重复之处不再赘述。
[0093]
在具体实施时，本发明实施例提供的自动化卡车编队通讯控制系统，如图6所示，具体包括：
[0094]
获取模块11，用于获取规划路径中即将通过的桥梁的结构基频和当前卡车编队中卡车的特征轴距，以及实时更新当前卡车编队间距和速度信息；
[0095]
计算模块12，用于根据桥梁的结构基频和所述卡车的特征轴距，计算引起卡车编队-桥梁显著共振的速度限值；
[0096]
判断模块13，用于判断速度限值是否小于高速公路低速限值；
[0097]
控制模块14，用于若速度限值小于高速公路低速限值，则预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件，并根据预测出的组合条件来调控当前卡车编队的速度或编队间距；还可以用于若速度限值不小于高速公路低速限值，则直接将当前卡车编队的车速控制在速度限值与高速公路低速限值之间。
[0098]
在本发明实施例提供的上述自动化卡车编队通讯控制系统中，可以通过上述四个模块的相互作用，仅需根据桥梁基频特性和自动化卡车编队的运行特性即可判断出当前卡车编队是否会对桥梁产生不利影响，同时预测出合理的卡车编队速度和编队间距，无需调整当前桥梁设计规范，也无需额外针对每一座桥梁设置单独的减振装置，只需提前简单变换卡车编队的运行模式，即可保证自动化卡车编队安全过桥，同时又可将车致桥梁振动、桥梁损伤降到最小，最大程度地节约成本。
[0099]
关于上述各个模块更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0100]
相应地，本发明实施例还公开了一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制实施系统，如图7所示，包括公路桥梁信息系统、通讯传输系统以及如本发明实施例提供的上述自动化卡车编队通讯控制系统；其中，
[0101]
自动化卡车编队通讯控制系统，用于将卡车编队的目的地传输至通讯传输系统；
[0102]
通讯传输系统，用于获取规划路径，确定规划路径上可能通过的桥梁；较佳地，该通讯传输系统可以包括路网监测云平台；路网监测云平台接收到目的地后，可得出规划路径，从而确定路径上可能通过的桥梁；
[0103]
公路桥梁信息系统，用于将规划路径上可能出现的桥梁位置和桥梁基频通过通讯传输系统反馈至自动化卡车编队通讯控制系统中。自动化卡车编队通讯控制系统可根据反馈的桥梁位置和桥梁基频等信息，按照卡车编队过桥减振策略(即前述用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法)来调控当前卡车编队的速度或车辆间距，一直维系到过桥结束。
[0104]
在本发明实施例提供的上述自动化卡车编队通讯控制实施系统中，可以将公路桥梁信息系统、通讯传输系统以及自动化卡车编队通讯控制系统融合，只需要在自动化卡车编队通讯控制系统中输入桥梁位置和桥梁基频信息，通过对应的自动化卡车编队控制方法即可相应地调整卡车编队的速度和车辆间距，保证过桥时卡车编队不会引起桥梁共振和不利影响，整个系统实现无需额外的硬件和软件成本。
[0105]
需要说明的是，本发明只需要提前测出规划路径中桥梁的基频，然后通过公路桥梁信息系统将路径中的桥梁基频信息传输到路网监测云平台或者附近的网络基站，然后再反馈到自动化卡车编队通讯控制系统中，即可根据自动化卡车编队控制方法提前调控卡车编队的速度或者编队间距，从而保证过桥时桥梁振动程度可以降到最低。
[0106]
关于上述自动化卡车编队通讯控制系统更加具体的作用可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0107]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系
统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0108]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0109]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0110]
综上，本发明实施例提供的一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法，包括：获取规划路径中即将通过的桥梁的结构基频和当前卡车编队中卡车的特征轴距，以及实时更新当前卡车编队间距和速度信息；根据桥梁的结构基频和卡车的特征轴距，计算引起卡车编队-桥梁显著共振的速度限值；判断速度限值是否小于高速公路低速限值；若是，则预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件，并根据预测出的组合条件来调控当前卡车编队的速度或编队间距；若否，则直接将当前卡车编队的车速控制在速度限值与高速公路低速限值之间。上述自动化卡车编队控制方法仅需根据桥梁基频特性和自动化卡车编队的运行特性即可判断出当前卡车编队是否会对桥梁产生不利影响，同时预测出合理的卡车编队速度和编队间距，无需调整当前桥梁设计规范，也无需额外针对每一座桥梁设置单独的减振装置，只需提前简单变换卡车编队的运行模式，即可保证自动化卡车编队安全过桥，同时又可将车致桥梁振动、桥梁损伤降到最小，最大程度地节约成本。此外，本发明还针对用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法提供了相应的系统，进一步使得上述方法更具有实用性，该系统具有相应的优点。
[0111]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0112]
以上对本发明所提供的用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法，其特征在于，包括：获取规划路径中即将通过的桥梁的结构基频和当前卡车编队中卡车的特征轴距，以及实时更新当前卡车编队间距和速度信息；根据所述桥梁的结构基频和所述卡车的特征轴距，计算引起卡车编队-桥梁显著共振的速度限值；判断所述速度限值是否小于高速公路低速限值；若是，则预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件，并根据预测出的组合条件来调控当前卡车编队的速度或编队间距；若否，则直接将当前卡车编队的车速控制在所述速度限值与所述高速公路低速限值之间。2.根据权利要求1所述的自动化卡车编队控制方法，其特征在于，采用第一公式计算引起卡车编队-桥梁显著共振的速度限值；所述第一公式为：其中，v
l
表示卡车编队的速度限值，f
bj
表示桥梁第j阶竖向自振频率，l
c
表示卡车编队中卡车的特征轴距，倍数i是由极值条件决定的。3.根据权利要求2所述的自动化卡车编队控制方法，其特征在于，预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件，包括：根据所述桥梁的结构基频，以及卡车编队所有可能对桥梁结构形成的激励间距，预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件。4.根据权利要求3所述的自动化卡车编队控制方法，其特征在于，采用第二公式预测所有满足桥梁消振的条件；所述第二公式为：其中，d
v
′
表示卡车编队所有可能对桥梁结构形成的激励间距，v
′
表示卡车编队所有可能激励间距对应的消振速度。5.根据权利要求4所述的自动化卡车编队控制方法，其特征在于，当卡车编队通过桥梁时的加载频率为所述桥梁的结构基频的半整数倍时，达到桥梁共振消除条件。6.一种用于过桥减振的自动化卡车编队通讯控制系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取规划路径中即将通过的桥梁的结构基频和当前卡车编队中卡车的特征轴距，以及实时更新当前卡车编队间距和速度信息；计算模块，用于根据所述桥梁的结构基频和所述卡车的特征轴距，计算引起卡车编队-桥梁显著共振的速度限值；判断模块，用于判断所述速度限值是否小于高速公路低速限值；控制模块，用于若所述速度限值小于所述高速公路低速限值，则预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件，并根据预测出的组合条件来调控当前卡车编队的速度或编队间距；还用于若所述速度限值不小于所述高速公路低速限值，则直接将当前卡车编队的车速控制在所述速度限值与所述高速公路低速限值之间。7.一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制实施系统，其特征在于，包括公路桥梁信
息系统、通讯传输系统以及如权利要求6所述的自动化卡车编队通讯控制系统；其中，所述自动化卡车编队通讯控制系统，用于将卡车编队的目的地传输至所述通讯传输系统；所述通讯传输系统，用于获取规划路径，确定规划路径上可能通过的桥梁；所述公路桥梁信息系统，用于将规划路径上可能出现的桥梁位置和桥梁基频通过所述通讯传输系统反馈至所述自动化卡车编队通讯控制系统中。8.根据权利要求7所述的自动化卡车编队控制实施系统，其特征在于，所述通讯传输系统包括路网监测云平台。

技术总结
本申请公开了一种用于过桥减振的自动化卡车编队控制方法及系统，包括：获取规划路径中即将通过的桥梁的结构基频和当前卡车编队中卡车的特征轴距，以及实时更新当前卡车编队间距和速度信息；根据桥梁的结构基频和卡车的特征轴距，计算引起卡车编队-桥梁显著共振的速度限值；判断速度限值是否小于高速公路低速限值；若是，则需预测所有满足桥梁消振的卡车编队间距和速度组合条件来调控当前卡车编队的速度或编队间距；若否，则直接将卡车编队车速控制在速度限值与公路低速限值之间。这样只需提前简单变换卡车编队的运行模式，即可将车致桥梁振动、桥梁损伤降到最小，保证卡车编队安全过桥的同时，最大程度地节约管控成本。最大程度地节约管控成本。最大程度地节约管控成本。


技术研发人员：邓露 凌天洋 刘国坤 戴剑军 何维
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/5/25