CN105651368A - 公路轴载谱快速无损检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公路轴载谱快速无损检测方法，属于道路工程勘察设计领域。该方法是在不中断交通的情况下进行的全断面轴载谱快速无损检测方法，进而获取具有代表性的交通荷载样本数据，为路面养护设计和预防性养护决策提供符合实际交通荷载状况的交通荷载数据。与现有技术相比，本发明的公路轴载谱快速无损检测方法具有安装快速、不破坏路面、可灵活移动和重复使用等特点，能够准确地对设计路段进行轴载调查，获得实际行车荷载，真实反映公路路面荷载情况，为道路工程设计提供可靠的设计依据，对于延长路面结构使用寿命，降低公路全寿命周期成本，促进绿色交通建设具有重要的作用和意义。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程勘察设计领域，具体地说是一种公路轴载谱快速无损检测方法。
背景技术
车辆荷载的作用是影响路面使用性能和使用寿命的关键，在进行路面结构设计和分析过程中交通荷载是最重要的因素，同时也是变异性最大、最难预测的因素。不同类型、装载的车辆会产生不同级别的轴载，对路面形成不同程度的影响。因而对道路设计人员来说，关心的不只是交通量，更重要的是轴载的大小和各级轴载出现的次数。然而，现有的解决方法是将交通流中所有车辆分为若干类型，然后为每一种类型的车辆选择一个代表车型，根据代表车型的典型轴重值计算该类车辆的当量轴载换算系数。此种方法只能反映车辆按照额定的装载吨位和均匀的装载方式进行装载行驶的情况，但不能反映车辆的超载和货物不均匀装载引起的轴载变化，而这两种情况在现有的公路运营中是普遍存在的。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种能够快速无损地对设计路段进行轴载调查，获得实际行车荷载，真实反映公路路面荷载情况，为道路工程设计提供可靠的设计依据的方法。
本发明的技术任务是按以下方式实现的：公路轴载谱快速无损检测方法，其特点是在不破坏路面的情况下安装便携式高速轴载谱调查系统，利用称重设备对便携式高速轴载谱调查系统进行现场标定，标定完成后，连续采集数据一定时间，并对数据进行分析处理以获得该路段的实际轴载谱，所述便携式高速轴载谱调查系统主要由压电传感器和高速数据采集器组成，每车道安装两条压电传感器和一个高速数据采集器。
作为优选，两条压电传感器均安装在检测车道垂直于外轮迹线的位置，且两条压电传感器相互平行，间距为2.5m，压电传感器的有效感应长度完全覆盖外车轮迹线的横断面。
所述压电传感器优选通过信号线、传感器连接器与高速数据采集器连接。
现场标定的标定方法优选为：对每一条车道使用3种以上轴型的已知各轴轴载车辆，进行至少3个不同速度的车辆通过测试，调整高速数据采集器参数使便携式高速轴载谱调查系统达到使用精度的要求。
根据采集器的操作界面，主要是调整由电压信号转换至重量信息的转换系数，比如：重量=电压*转换系数，通过已知重量载重车标定，调整转换系数。
作为优选，可以以检测路段载重车辆实际的行驶速度为依据确定至少3个不同的速度，以覆盖检测路段载重车辆行驶速度区间。
所述称重设备优选为便携式静态称重设备。
所述已知各轴轴载车辆的轴载测量优选使用便携式静态称重设备，在公路上即可实现，不需要使用地磅，既节约时间又保证了称量准确性。
所述便携式高速轴载谱调查系统现场标定完成后，即可进行全天候不间断数据采集，采集时间为7-15天。
本发明的公路轴载谱快速无损检测方法与现有技术相比具有以下突出的有益效果：
（一）本发明方法能够快速完成公路轴载谱检测，并且不破坏检测路面，在不中断交通的情况下进行的全断面轴载谱快速无损检测，进而获取具有代表性的交通荷载样本数据，为路面养护设计和预防性养护决策提供符合实际交通荷载状况的交通荷载数据。
（二）传感器的独特结构可以使它直接以柔性的形式安装在路上可以更好的配合路面的形状。同时，传感器扁平的结构可排斥驶进车辆对路面的行驶产生的固有的噪声及临近车辆的信号干扰。车辆的右侧轮胎荷载通过压电传感器时压电传感器输出的电信号与对车轴施加压力或车辆压过的压力是相对称的。电压信号由专用采集器转换得到轴重等信息，继而可以获得车辆整轴荷载以及整车荷载。
（三）高速数据采集器可由电池供电，可灵活移动和重复使用，提高了工作效率并且有效降低成本，实现了快速无损检测路段实际轴载谱。
附图说明
附图1是本发明公路轴载谱快速无损检测方法中便携式高速轴载谱调查系统的工作流程图；
附图2是本发明公路轴载谱快速无损检测方法中便携式高速轴载谱调查系统的水平面布置图。
具体实施方式
参照说明书附图以具体实施例对本发明的公路轴载谱快速无损检测方法作以下详细地说明。
实施例：
如图1所示，本发明公路轴载谱快速无损检测方法的具体实施步骤为：
一、选定检测点，即便携式高速轴载谱调查系统的安装点
检测点应代表待检测路段的典型交通量，且路面质量指数PQI（PavementQualityIndicator）较高，以便于安装压电传感器1。
二、安装压电传感器
如附图2所示，两条压电传感器1安装在检测车道垂直于外轮迹线的位置，且两条压电传感器1相互平行，间距为2.5m，压电传感器1的有效感应长度完全覆盖外车轮迹线的横断面。压电传感器套入保护套后，将保护套粘贴在道路表面。本发明实施例采用的压电传感器是由精量电子公司（MEAS）生产的压电薄膜交通传感器BLWIM。
三、压电传感器连接高速数据采集器
压电传感器1通过信号线和传感器连接器连接高速数据采集器2。高速数据采集器2为国际道路动力公司（IRD）生产的交通数据采集系统。
四、便携式高速轴载谱调查系统现场标定
对每一条车道，选择被测路段典型轴型的载重车辆，如单轴单轮+单轴双轮（1+2）、双轴单轮+双轴双轮（11+22）、双轴单轮+双轴双轮+三轴双轮（1+22+222），三种轴型。对3种车辆分别使用便携式静态称重设备对其各轴组称重并记录。对每种车辆，根据被测路段典型载重车速，选择40km/h，60km/h，80km/h三种速度进行通过测试，调整高速数据采集器参数使便携式高速轴载谱调查系统达到使用精度的要求。将现场标定数据记录在下表所示的现场标定记录表中：
五、便携式高速轴载谱调查系统工作
所述便携式高速轴载谱调查系统现场标定完成后，即可进行全天候不间断数据采集，高速数据采集器采用低功耗芯片设计，由自带电池或太阳能提供电力，不需要电缆专供电力，无需人工值守。
六、检测数据分析，获得公路车辆轴载谱
所述便携式高速轴载谱调查系统工作一定时间之后，一般为7-15天，下载采集的数据并进行分析处理，获得该路段的轴载谱。
Claims (7)
1.公路轴载谱快速无损检测方法，其特征在于：在不破坏路面的情况下安装便携式高速轴载谱调查系统，利用称重设备对便携式高速轴载谱调查系统进行现场标定，标定完成后，连续采集数据一定时间，并对数据进行分析处理以获得该路段的实际轴载谱，所述便携式高速轴载谱调查系统主要由压电传感器和高速数据采集器组成，每车道安装两条压电传感器和一个高速数据采集器。
2.根据权利1所述的公路轴载谱快速无损检测方法，其特征在于：两条压电传感器均安装在检测车道垂直于外轮迹线的位置，且两条压电传感器相互平行，间距为2.5m，压电传感器的有效感应长度完全覆盖外车轮迹线的横断面。
3.根据权利2所述的公路轴载谱快速无损检测方法，其特征在于：压电传感器通过信号线、传感器连接器与高速数据采集器连接。
4.根据权利1所述的公路轴载谱快速无损检测方法，其特征在于现场标定的标定方法：对每一条车道使用3种以上轴型的已知各轴轴载车辆，进行至少3个不同速度的车辆通过测试，调整高速数据采集器参数使便携式高速轴载谱调查系统达到使用精度的要求。
5.根据权利4所述的公路轴载谱快速无损检测方法，其特征在于：以检测路段载重车辆实际的行驶速度为依据确定至少3个不同的速度，以覆盖检测路段载重车辆行驶速度区间。
6.根据权利1所述的公路轴载谱快速无损检测方法，其特征在于：所述称重设备为便携式静态称重设备。
7.根据权利1所述的公路轴载谱快速无损检测方法，其特征在于：所述便携式高速轴载谱调查系统现场标定完成后，即可进行全天候不间断数据采集，采集时间为7-15天。
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