(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210640841.3 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 中铁大桥局集团有限公司 地址 430050 湖北省武汉市汉阳区汉阳 大 道38号 申请人 中铁大桥科 学研究院有限公司 (72)发明人 李成　钟继卫　王亚飞　许钊源　 梅晓腾　姜玉印　杨宇　 (74)专利代理 机构 武汉智权专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 42225 专利代理师 何伟 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 一种桥梁集群 状态评价方法及系统 (57)摘要 本申请涉及一种桥梁集群状态评价方法及 系统， 涉及桥梁集群荷载效应评价技术领域， 包 括建立主干道路交通配流网络和交通配流数学 模型， 将观测的节点桥梁匝道 驶入车流量和匝道 驶出车流量比例带入数学模型， 求解匝道驶离车 流量和主线驶出车流量， 构建各路段动态随机车 流和货车混入率， 将随机车流加载至路段内桥梁 集群有限元模 型计算加载效应， 根据加载效应超 规范阈值次数和货车混入比， 对路段内交通荷载 水平和桥梁集群超载风险评价。 本申请根据节点 桥梁车流量守恒， 利用已知 节点桥梁上桥车流量 对其他未知路段车流量进行估算， 并用于评价路 段内的所有桥梁集群交通荷载水平， 进一步实现 主干道路上桥梁集群 状态评价的目的。 权利要求书3页 说明书7页 附图5页 CN 115270235 A 2022.11.01 CN 115270235 A 1.一种桥梁集群 状态评价方法， 其特 征在于， 包括： 根据节点桥梁在主干道路中所处位置和主干道路走向建立主干道路交通配流网络， 所 述主干道路上的车辆在节点 桥梁处驶入和驶离； 观测所有节点 桥梁匝道驶入车流 量； 统计所有节点 桥梁匝道驶离车流 量占主线驶入车流 量的比例； 由节点桥梁车流量守恒 建立主干道路交通配流数学模型， 并求解节点桥梁匝道驶离车 流量和主线驶离车流 量； 获取第一时间段内观测到的车辆载荷信息； 根据车辆荷载信息， 动态统计各节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比， 并获 得各路段在第二时间段内驶入的车辆车 型占比和货车混入比； 构建各路段拥堵状态随机车流， 并对主干道路的桥梁集群交通荷载 水平进行评价。 2.如权利要求1所述的桥梁集群状态评价方法， 其特征在于， 所述节点桥梁为互通立交 或具有上 下匝道的直线桥； 所述交通配流网络由多个节点和多个路段组成， 每个节点均对应一节点桥梁， 相邻两 个节点之间的主干道路为路段。 3.如权利要求1所述的桥梁集群状态评价方法， 其特征在于， 所述观测所有节点桥梁匝 道驶入车流 量， 具体步骤如下： 利用预先设置在所有节点桥梁的上桥匝道 处的车辆观测 站， 观测所有节点桥梁匝道驶 入车流量； 所述车辆观测站为车辆动态称重系统或桥梁动态称重系统。 4.如权利要求1所述的桥梁集群状态评价方法， 其特征在于， 所述统计所有节点桥梁匝 道驶离车流 量占主线驶入车流 量的比例， 具体步骤如下： 利用无人机对节点 桥梁进行 连续拍摄， 以获得 车流视频； 利用图像处理方法对车流视频进行处理， 得到节点桥梁匝道驶离车流量和主干道路主 线驶入车流 量的上述比例。 5.如权利要求1所述的桥梁集群状态评价方法， 其特征在于， 所述交通配流数学模型采 用下述公式表示： 其中， yi+1用于表示第i+1节点 桥梁主线驶离车流 量； yi用于表示第i+1节点 桥梁主线驶入车流 量； xi+1用于表示第i+1节点 桥梁匝道驶离车流 量； Ei+1用于表示第i+1节点 桥梁匝道驶入车流 量； Ri+1用于第i+1节点 桥梁匝道驶离车流 量占主线驶入车流 量的比例； m用于表示主干道路交通配流网络中的节点总数。 6.如权利要求5所述的桥梁集群状态评价方法， 其特征在于， 对于闭环的主干道路中的 首尾交接节点， 所述交通配流数 学模型采用下述公式表示：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115270235 A 2其中， y1用于表示第1节点 桥梁主线驶离车流 量； ym用于表示第1节点 桥梁主线驶入车流 量； x1用于表示第1节点 桥梁匝道驶离车流 量； E1用于表示第1节点 桥梁匝道驶入车流 量； R1用于第1节点 桥梁匝道驶离车流 量占主线驶入车流 量比例； m用于表示主干道路交通配流网络中的节点总数。 7.如权利要求1所述的桥梁集群状态评价方法， 其特征在于， 所述第 一时间段内为近三 个月内； 所述车辆载荷信息包括 不同车型的车重分布、 车长分布和轴重占比。 8.如权利要求1所述的桥梁集群状态评价方法， 其特征在于， 所述根据车辆荷载信息， 动态统计各节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比， 并获得各路段第二时间段内驶 入的车辆车 型占比和货车混入比， 具体步骤如下： 根据车辆荷载信息， 动态统计各节点 桥梁在第二时间段内驶入的车辆车 型占比； 对于闭环的主干道路， 前三个路段中的每个路段在第二时间段内驶入的车辆车型占 比， 均由该路段前的三个节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比进行比重加权得 到， 除前三个路段外的其他所有路段在第二时间段内驶入的车辆车型占比， 均与该路段前 的一个节点 桥梁在第二时间段内驶入的车辆车 型占比相等； 对于开环 的主干道路， 第二路段在第二时间段内驶入的车辆车型占比， 由该路段前的 两个节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型占比进 行比重加权得到， 第三路段在第二时 间段内驶入的车辆车型占比， 由该路段前的三个节点桥梁在第二时间段内驶入的车辆车型 占比进行比重加权得到， 除第二路段和第三路段外的其他所有路段在第二时间段内驶入的 车辆车型占比， 均 与该路段 前的一个节点 桥梁在第二时间段内驶入的车辆车 型占比相等； 定义三轴及以上轴数的车辆为货车， 根据各路段第二时间段内驶入的车辆车型占比， 得到各路段第二时间段内驶入的货车混入比。 9.如权利要求1所述的桥梁集群状态评价方法， 其特征在于， 所述构建各路段拥堵状态 随机车流， 并对主干道路的桥梁集群交通荷载 水平进行评价， 具体步骤如下： 根据各节点桥梁主线驶离车流量、 第一时间段内观测到的主干道路上的车辆载荷信 息、 以及各路段在第二时间段内驶入的车辆车型占比， 利用蒙特卡罗法随机抽取生成主干 道路的拥堵随机车流， 在拥堵随机车流中车辆间距均按照1m考虑拥堵情况； 将拥堵随机车流加载至主干道路所有桥梁的有限元模型上得到加载效应， 统计超过规 范计算阈值的超阈值次数； 利用超阈值 次数和各路段在第 二时间段内驶入的货车混入比， 判断桥梁集群交通荷载 水平： 当超阈值次数＜p且货车混入比＜q， 则判断该时刻路段内交通载荷水平低， 路段内桥 梁集群超载 水平低； 当超阈值次数＞p且货车混入比＜q， 则判断该时刻路段内交通载荷水平中等， 路段内权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115270235 A 3