一种自动限制车辆运载重量的装置

解决超载超限难题的简便有效方案

一种运用杠杆原理自动限制车辆运载重量的方法

我国已成为世界第一路桥大国，各种等级的公路及其各种类型的桥梁遍布城乡，为人流、物流提供了极大的方便，为我国经济社会发展提供了强大动力，但是超重车辆损坏路桥、导致人员伤亡事件频发，造成巨大经济损失，如何防止超重车辆对路桥的损坏，成为路桥养护的首要难题。

2009年 4月12日凌晨2时45分，河南省漯河市的一辆车牌号为豫L51078的重型拖挂货车由南向北行驶到位于漯河市的107国道澧河桥上时，该桥一段桥面突然发生坍塌，挂车掉入水中。

2011年7月19日零时许，张某驾驶一辆重型半挂牵引车运载沙石料，行驶至怀柔区宝山寺白河桥时，因车辆严重超载110余吨，致使桥梁垮塌。检方认为，车辆严重超载是导致桥梁垮塌的直接原因。

2011年7月14日，驾驶员张申华驾驶的闽H31567重型自卸货车从建阳市水吉砂料场购33方中粗砂，由八洋线行经公馆大桥至高铁3号搅拌站，该车核载15．65吨，当日货物重量超过60吨，车身自重20.6吨  

2012年8月24日5时32分许，哈尔滨市三环路群力高架桥洪湖路上行匝道被超重货车压垮，导致4台货车翻落，造成3人死亡、5人受伤

2016年5月23日凌晨0时30分左右，上海市中环线（内圈）真华路至万荣路匝道之间发生一起单车事故，一辆装载预制管桩的卡车侧翻后造成高架路段主桥面翘起损坏，事故没有造成人员伤亡，但导致中环道路部分通行中断

2019年10月10日18时10分许，江苏省无锡市312国道K135处、锡港路上跨桥发生桥面被超重车压垮侧翻事故。

一、基本部件及其勾连

1、车辆承载机构：沟槽及沟槽口承重板

沟槽为T字形结构，其头部为一横沟，此头部设为车辆出端，其尾部设为车辆入端，尾部两角各设一个用于安装车辆承重板的支撑孔，其底面从入端到出端由浅入深向下倾斜，并平铺减震材料，入端深度为承重板厚度加减震材料厚度，出端比入端深10cm左右。

2、车辆限重机构

限重机构，就是在沟槽头部两侧路面对称设置两套完全相同的由直立承重柱、限重杠杆、悬挂连杆和限重块构成的杠杆系统，杠杆穿过立柱顶端孔洞，其伸出立柱前侧部分为车重作用力臂，其顶端通过悬挂连杆与承重板头部横梁两端的悬挂短柱相连，伸出立柱后侧部分为限重作用力臂，其顶端悬挂限重块

3、车辆限行装置

限行装置包括承重板出端的限行档杆、两侧的限行导轨及入端的减速带

                                                       左右两个限重机构带金属罩的立体图

                                                               模型

二、设定限重标准依据杠杆原理，设定车货总重量为48吨，当48吨车重心到达承重板正中时那么承重板的4个承重短柱A、B、C、D承受的重量各为12吨。此时，A、B两个悬挂短柱承受的重力通过悬挂连杆传导至车重作用力臂。依据杠杆原理，要保持此时限重机构平衡，必须使四分之一车货总重量（12吨）与车重作用力臂长度的乘积等于限重作用力臂长度与限重块重量的乘积。

以此为基准，设定车重作用力臂与限重作用力臂的长度比

例和限重块的重量。当超过48吨的车辆通过时，A、B两个悬挂

短柱承受的重量超过12吨，这就会打破限重机构的平衡，从而

导致限重杠杆翘起，承重板出端下移。

三、限重效果

1、平时非超重车辆通过时，车重未达到限重标准，不会打破路面限重机构的平衡，车辆可在承重板上顺畅通过；而超重车辆通过时，当其重心到达承重板正中时，依据杠杆原理，此时，超重车自重加运载货物重量的总重量平均分解在承重板四角的支点上，这就是说，此时承重板出端横梁两端的两个悬挂短柱同其入端两角的两个承重短柱一样，各自承受的重力为车货总重量的1/4，这时承重板出端横梁两端的悬挂短柱所承受的1/4超重车总重量，通过悬挂连杆传导至路面限重机构，因其超过路面限重机构预设的承重限度，打破路面限重机构的平衡，使得秤杆式杠杆将限重块翘起离开地面，此时，承重板出端下移，带动沟槽出端限行档杆翘起，使得超重车辆无法通行，当超重车辆倒车退出承重板后，限重机构在限重块的重力作用下复位、承重板重新与路面齐平。

四、安全问题及其防范措施

（一）震动问题：当超重车导致承重板出端下沉，落差仅10厘米，承重板出端下沉势能仅为2.35焦耳， 依据物理学公式（Ep=mgh=24吨<48÷2即承重板出端质量>×9.80×0.01等于2.35焦耳）（以48吨超重车为例），承重板下铺设有减震材料，震动可以忽略不计；当超重车倒车退出时，承重板复位，限重块下落受车重杠杆作用力反控，大大减少限重块下落势能，加之限重块底部路面铺设减震材料，不会对路面造成冲击损坏。

（二）超重车惯性冲击力问题：承重板前设有减速带，超重车驶上承重板时速度大大降低，从而大大减小超重车惯性冲击力。为进一步降低超重车惯性冲击力，可以把限重装置设置在有一定角度的上坡路面上。

限行档杆采用抗冲击力的金属材料，当承重板出端下沉时，几乎全部被承重板压在路面以下，路面只露出10厘米左右。限行档杆在承重板表面的高度只有20厘米左右，大大低于保险柜和底盘，确保超重车惯性冲击力全部作用在轮胎前部，不会对超重车造成任何损坏。

（三）防止堵车问题

 1、路旁有建卸载场空间，如高速入口附近和超限超载检测站附近。不能让超重车长时间卡在限重装置上，从而造成交通拥堵，因此，必须在紧靠限重装置右侧设置减载卸载场，同时通过路牌提示，让超重车驾驶员早知道前有限重装置，无法通过，必须在限重装置入口右转进入减载卸载场，从而确保道路畅通。同时，减载卸载场入口必须与限重装置入口齐平，尽量缩短已上了限重装置的超重车倒车退出进入减载卸载场的距离和时间，从而尽量减少超重车在行车道上的停留时间，尽量避免造成交通堵塞。

2、路旁无建卸载场空间，主要是在桥头和城市高架桥入口。在这些情况下，为了不让超重车长时间卡在限重装置上，从而造成交通堵塞，必须把限重装置安装在离桥头最近的岔路口。通过路牌提示，让超重车驾驶员早知道前有限重装置，无法上桥，自觉改走地面岔道走开，从而避免造成交通拥堵。

五、特种情况处理

当运载不可拆解货物的特种超重车要求通过时，可与相关部门协商，

在采取特殊措施确保路桥安全的前提下，可以拆除承重板或限重块与限

重杠杆的链接，让承重板出端落底，然后在其上面置放三角台阶垫。

这种车辆限重方法结构简单、安装简便、经久耐用、无需电源、无电子器件、限重准确、自动限重、无需人值守，能够在各种路段上安装。

解决超载超限难题的简便有效方案

一种运用杠杆原理自动限制车辆运载重量的方法

我国已成为世界第一路桥大国，各种等级的公路及其各种类型的桥梁遍布城乡，为人流、物流提供了极大的方便，为我国经济社会发展提供了强大动力，但是超重车辆损坏路桥、导致人员伤亡事件频发，造成巨大经济损失，如何防止超重车辆对路桥的损坏，成为路桥养护的首要难题。

2009年 4月12日凌晨2时45分，河南省漯河市的一辆车牌号为豫L51078的重型拖挂货车由南向北行驶到位于漯河市的107国道澧河桥上时，该桥一段桥面突然发生坍塌，挂车掉入水中。

2011年7月19日零时许，张某驾驶一辆重型半挂牵引车运载沙石料，行驶至怀柔区宝山寺白河桥时，因车辆严重超载110余吨，致使桥梁垮塌。检方认为，车辆严重超载是导致桥梁垮塌的直接原因。

2011年7月14日，驾驶员张申华驾驶的闽H31567重型自卸货车从建阳市水吉砂料场购33方中粗砂，由八洋线行经公馆大桥至高铁3号搅拌站，该车核载15．65吨，当日货物重量超过60吨，车身自重20.6吨  

2012年8月24日5时32分许，哈尔滨市三环路群力高架桥洪湖路上行匝道被超重货车压垮，导致4台货车翻落，造成3人死亡、5人受伤

2016年5月23日凌晨0时30分左右，上海市中环线（内圈）真华路至万荣路匝道之间发生一起单车事故，一辆装载预制管桩的卡车侧翻后造成高架路段主桥面翘起损坏，事故没有造成人员伤亡，但导致中环道路部分通行中断

2019年10月10日18时10分许，江苏省无锡市312国道K135处、锡港路上跨桥发生桥面被超重车压垮侧翻事故。

一、基本部件及其勾连

1、车辆承载机构：沟槽及沟槽口承重板

沟槽为T字形结构，其头部为一横沟，此头部设为车辆出端，其尾部设为车辆入端，尾部两角各设一个用于安装车辆承重板的支撑孔，其底面从入端到出端由浅入深向下倾斜，并平铺减震材料，入端深度为承重板厚度加减震材料厚度，出端比入端深10cm左右。

2、车辆限重机构

限重机构，就是在沟槽头部两侧路面对称设置两套完全相同的由直立承重柱、限重杠杆、悬挂连杆和限重块构成的杠杆系统，杠杆穿过立柱顶端孔洞，其伸出立柱前侧部分为车重作用力臂，其顶端通过悬挂连杆与承重板头部横梁两端的悬挂短柱相连，伸出立柱后侧部分为限重作用力臂，其顶端悬挂限重块

3、车辆限行装置

限行装置包括承重板出端的限行档杆、两侧的限行导轨及入端的减速带

                                                       左右两个限重机构带金属罩的立体图

                                                               模型

二、设定限重标准依据杠杆原理，设定车货总重量为48吨，当48吨车重心到达承重板正中时那么承重板的4个承重短柱A、B、C、D承受的重量各为12吨。此时，A、B两个悬挂短柱承受的重力通过悬挂连杆传导至车重作用力臂。依据杠杆原理，要保持此时限重机构平衡，必须使四分之一车货总重量（12吨）与车重作用力臂长度的乘积等于限重作用力臂长度与限重块重量的乘积。

以此为基准，设定车重作用力臂与限重作用力臂的长度比

例和限重块的重量。当超过48吨的车辆通过时，A、B两个悬挂

短柱承受的重量超过12吨，这就会打破限重机构的平衡，从而

导致限重杠杆翘起，承重板出端下移。

三、限重效果

1、平时非超重车辆通过时，车重未达到限重标准，不会打破路面限重机构的平衡，车辆可在承重板上顺畅通过；而超重车辆通过时，当其重心到达承重板正中时，依据杠杆原理，此时，超重车自重加运载货物重量的总重量平均分解在承重板四角的支点上，这就是说，此时承重板出端横梁两端的两个悬挂短柱同其入端两角的两个承重短柱一样，各自承受的重力为车货总重量的1/4，这时承重板出端横梁两端的悬挂短柱所承受的1/4超重车总重量，通过悬挂连杆传导至路面限重机构，因其超过路面限重机构预设的承重限度，打破路面限重机构的平衡，使得秤杆式杠杆将限重块翘起离开地面，此时，承重板出端下移，带动沟槽出端限行档杆翘起，使得超重车辆无法通行，当超重车辆倒车退出承重板后，限重机构在限重块的重力作用下复位、承重板重新与路面齐平。

四、安全问题及其防范措施

（一）震动问题：当超重车导致承重板出端下沉，落差仅10厘米，承重板出端下沉势能仅为2.35焦耳， 依据物理学公式（Ep=mgh=24吨<48÷2即承重板出端质量>×9.80×0.01等于2.35焦耳）（以48吨超重车为例），承重板下铺设有减震材料，震动可以忽略不计；当超重车倒车退出时，承重板复位，限重块下落受车重杠杆作用力反控，大大减少限重块下落势能，加之限重块底部路面铺设减震材料，不会对路面造成冲击损坏。

（二）超重车惯性冲击力问题：承重板前设有减速带，超重车驶上承重板时速度大大降低，从而大大减小超重车惯性冲击力。为进一步降低超重车惯性冲击力，可以把限重装置设置在有一定角度的上坡路面上。

限行档杆采用抗冲击力的金属材料，当承重板出端下沉时，几乎全部被承重板压在路面以下，路面只露出10厘米左右。限行档杆在承重板表面的高度只有20厘米左右，大大低于保险柜和底盘，确保超重车惯性冲击力全部作用在轮胎前部，不会对超重车造成任何损坏。

（三）防止堵车问题

 1、路旁有建卸载场空间，如高速入口附近和超限超载检测站附近。不能让超重车长时间卡在限重装置上，从而造成交通拥堵，因此，必须在紧靠限重装置右侧设置减载卸载场，同时通过路牌提示，让超重车驾驶员早知道前有限重装置，无法通过，必须在限重装置入口右转进入减载卸载场，从而确保道路畅通。同时，减载卸载场入口必须与限重装置入口齐平，尽量缩短已上了限重装置的超重车倒车退出进入减载卸载场的距离和时间，从而尽量减少超重车在行车道上的停留时间，尽量避免造成交通堵塞。

2、路旁无建卸载场空间，主要是在桥头和城市高架桥入口。在这些情况下，为了不让超重车长时间卡在限重装置上，从而造成交通堵塞，必须把限重装置安装在离桥头最近的岔路口。通过路牌提示，让超重车驾驶员早知道前有限重装置，无法上桥，自觉改走地面岔道走开，从而避免造成交通拥堵。

五、特种情况处理

当运载不可拆解货物的特种超重车要求通过时，可与相关部门协商，

在采取特殊措施确保路桥安全的前提下，可以拆除承重板或限重块与限

重杠杆的链接，让承重板出端落底，然后在其上面置放三角台阶垫。

这种车辆限重方法结构简单、安装简便、经久耐用、无需电源、无电子器件、限重准确、自动限重、无需人值守，能够在各种路段上安装。