CN102102328A - 具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构 - Google Patents

具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构 Download PDF

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韩宝国
余逊
欧进萍
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Abstract

具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，属于交通监测技术领域。它解决了目前监测交通数据采用的外设或内置传感器的方式存在造价高及使用寿命短的问题。它由自感知混凝土材料层、电极和引出导线组成，所述自感知混凝土材料层内部埋设有多个电极，每个电极通过引出导线引出至自感知混凝土材料层外，所述电极的埋藏深度大于1cm，并且该电极距离自感知混凝土材料层底面的距离也大于1cm，所述自感知混凝土材料层的厚度为3cm至15cm。本发明适用于监测交通参数。

Description

具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构
技术领域
本发明涉及一种具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，属于交通监测技术领域。
背景技术
对路面或桥面上的车流量、车速及车重量等交通参数进行监测，是保障城市和公路的交通安全和顺畅的一种有效手段。现有对交通数据的监测方法是：采用外设的或内置的磁、光、电或微波等传感器，这种外设形式的传感器存在布设复杂、造价高、维护费用高及恶劣天气下可靠性差等缺点，而内置形式的传感器主要存在与路面或桥面结构的相容性不好，不易维护，进而产生使用寿命短等缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前监测交通数据采用的外设或内置传感器的方式存在造价高及使用寿命短的问题，提供一种具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构。
本发明由自感知混凝土材料层、电极和引出导线组成，
所述自感知混凝土材料层内部埋设有多个电极，每个电极通过引出导线引出至自感知混凝土材料层外，所述电极的埋藏深度大于1cm，并且该电极距离自感知混凝土材料层底面的距离也大于1cm，
所述自感知混凝土材料层的厚度为3cm至15cm。
当车辆在本发明所述的路面结构上经过时，自感知混凝土材料层在车辆压力的作用下，会产生阻抗的变化，通过电极和引出导线采集该阻抗的变化，就会相应的获得自感知混凝土材料层所受的压力的变化情况，进而实现对车重量的测量，以及通过感知有车辆经过达到测量车流量以及车速的目的，由此可见，本发明可以有效地监测车流量。
本发明的优点是：本发明所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，在使用中不会损害现有路面或桥面的结构性能，即可实现对车流量、车速、车重量等交通参数的监测，它同时还可实现对现有路面或桥面结构性能的监测，具有造价低、耐久性好、维护方便和长寿命等特点。将其用于交通管理与控制中，可以提高交通运行效率、节约能源、降低污染，提高交通安全，以及提高交通基础设施的安全运营与寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明在实施过程中对车流量的监测曲线图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式由自感知混凝土材料层1、电极2和引出导线3组成，
所述自感知混凝土材料层1内部埋设有多个电极2，每个电极2通过引出导线3引出至自感知混凝土材料层1外，所述电极2的埋藏深度大于1cm，并且该电极2距离自感知混凝土材料层1底面的距离也大于1cm，
所述自感知混凝土材料层1的厚度为3cm至15cm。
本实施方式所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，采用高灵敏度的自感知混凝土材料制备，这能确保在车辆荷载比较小情况下的监测结果，它可使用于水泥混凝土或沥青混凝土铺制的路面或桥面上，它通过采集由引出导线3引出的电极2间的电压、电阻等电学信号，经计算获得车流量、车速、车重量等交通参数，实现了对交通状况的监测，还可获得路面或桥面所承受的应力、应变、裂纹和损伤等结构参数，对所述电学信号可通过有线或无线的方式采集并传输。
具体实施方式二：本实施方式为对实施方式一的进一步限定，所述多个电极2采用分布式或连续式布置。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式为对实施方式一的进一步限定，所述自感知混凝土材料层1由镍粉和水泥混合材料制成，其中镍粉掺量为水泥质量的1-3倍。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式为对实施方式一的进一步限定，所述自感知混凝土材料层1由镍粉和水泥混合材料制成，所述镍粉掺量为水泥质量的1.5-2.5倍。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式为对实施方式一的进一步限定，所述自感知混凝土材料层1由镍粉和水泥混合材料制成，所述镍粉掺量为水泥质量的1.5-3倍。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式为对实施方式一的进一步限定，所述自感知混凝土材料层1由镍粉和水泥混合材料制成，所述镍粉掺量为水泥质量的1-2.5倍。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式为对实施方式一的进一步限定，所述自感知混凝土材料层1由镍粉和水泥混合材料制成，所述镍粉掺量为水泥质量的2倍。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式为对实施方式三、四、五、六或七的进一步限定，所述镍粉为纳米或微米级刺球形镍粉。其它组成及连接关系与实施方式三、四、五、六或七相同。
具体实施方式九：本实施方式为对实施方式一的进一步限定，所述自感知混凝土材料层1的宽度为2cm至30cm。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式所述是本发明所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构的一种应用方式。该方式是在现有路面上间隔2m至20m分别设置两个条带具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，所述两个条带相互平行铺设。
采用本实施方式所述的方式设置具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，可实现对车辆测速的目的。
具体实施方式十一：本实施方式所述是本发明所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构与现有路面相结合的方式。在实际使用中，本发明所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构可以与普通混凝土材料的路面结构相结合铺制同一条路的路面，也可以全部采用具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构。
采用与普通混凝土材料的路面结构相结合铺制路面时，可将具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构嵌入到混凝土路面或桥面板中，自感知混凝土材料层1厚度的最小值为3cm，最大值可与所嵌入的混凝土路面或桥面的厚度相同；也可将具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构铺设在现有路面或桥面结构的表层，自感知混凝土材料层1的长度可为现有路面或桥面的宽度或半个路面或桥面的宽度，本发明所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构可根据具体情况在需要进行交通参数监测的路段铺设。
对于已建成的混凝土路面或桥面，可在混凝土路面或桥面上切割出2cm-30cm宽的条带，在其中浇入自感知混凝土材料形成自感知混凝土材料层1，同时埋入电极2并由引出导线3引出；或者将已经预制好的具有自感知功能的道路或桥梁的路面嵌入到切割出的条带中。对切割出的条带中的空隙可采用与混凝土路面或桥面板相同的材料填充。对于新建的混凝土路面或桥面板，可在施工过程中直接预留出2cm-30cm宽的条带，然后采用与混凝土路面或桥面板相同的方法铺设形成具有自感知功能的道路或桥梁的路面。
在采用本发明所述的路面结构检测车流量时，在两个电极之间施加电压信号，然后采集所述两个电极之间的电压信号的变化情况，所述电压变化曲线参见图2所示，由于在车辆经过时，会导致自感知路面产生一个电压信号的突变，因此，该曲线中向下的突变处，即表示有车辆经过，通过记录曲线中向下突变的个数即可实现对车流量的检测，由此可见，本发明可以有效地监测车流量。

Claims (9)

1.一种具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，其特征在于：它由自感知混凝土材料层(1)、电极(2)和引出导线(3)组成，
所述自感知混凝土材料层(1)内部埋设有多个电极(2)，每个电极(2)通过引出导线(3)引出至自感知混凝土材料层(1)外，所述电极(2)的埋藏深度大于1cm，并且该电极(2)距离自感知混凝土材料层(1)底面的距离也大于1cm，
所述自感知混凝土材料层(1)的厚度为3cm至15cm。
2.根据权利要求1所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，其特征在于：所述多个电极(2)采用分布式或连续式布置。
3.根据权利要求1所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，其特征在于：所述自感知混凝土材料层(1)由镍粉和水泥混合材料制成，其中镍粉掺量为水泥质量的1-3倍。
4.根据权利要求1所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，其特征在于：所述自感知混凝土材料层(1)由镍粉和水泥混合材料制成，所述镍粉掺量为水泥质量的1.5-2.5倍。
5.根据权利要求1所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，其特征在于：所述自感知混凝土材料层(1)由镍粉和水泥混合材料制成，所述镍粉掺量为水泥质量的1.5-3倍。
6.根据权利要求1所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，其特征在于：所述自感知混凝土材料层(1)由镍粉和水泥混合材料制成，所述镍粉掺量为水泥质量的1-2.5倍。
7.根据权利要求1所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，其特征在于：所述自感知混凝土材料层(1)由镍粉和水泥混合材料制成，所述镍粉掺量为水泥质量的2倍。
8.根据权利要求3、4、5、6或7所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，其特征在于：所述镍粉为纳米或微米级刺球形镍粉。
9.根据权利要求1所述的具有自感知功能的道路或桥梁的路面结构，其特征在于：所述自感知混凝土材料层(1)的宽度为2cm至30cm。
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