CN112900214A - 自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置及方法,其中,该装置包括:检测装置,用于检测路面不同路段的抗滑能力信息;处理装置,与检测装置电连接,以接收检测装置检测的抗滑能力信息,并根据抗滑能力信息确定修复料的喷洒参数;均与控制装置与电连接的控制装置和碎石封层施工装置,控制装置用于接收处理装置确定的喷洒参数,并根据喷洒参数控制碎石封层施工装置对路面抗滑能力信息不满足预设要求的位置喷洒并碾压修复料。本发明提供的养护装置实现了检测的自动化,相对于人工检测更加全面;实现了抗滑性能检测与碎石封层施工的同步进行;实现了修复料定点定量喷洒的目的,无需对整个路面进行喷洒,节约了资源。
Description
技术领域
本发明涉及道路防滑能力检测与恢复技术领域,具体而言,涉及一种自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置及方法。
背景技术
我国大部分地区的公路、城市道路和机场道路等经过一段时间的服役后,路面的抗滑性能会发生衰减。随着社会快速发展,人民生活水平不断提高,机动车的保有量也在不断增加。随着车辆的增加,道路使用率不断上升,车辆对道路的碾压次数逐渐增多,这也导致了路面抗滑性能衰减的问题日益加剧。路面抗滑性能的衰减容易导致车辆在路面上行驶时的摩擦力变小,进而容易引发交通事故,造成不必的经济损失。
车辆与道路之间的摩擦力是保证车辆在路面上平稳行驶的前提,车辆的轮胎通过一定的作用将力传给路面,路面必须要有一定的承受能力来保证车辆在其上方平稳运行,车辆以及货物的全部重力和全部的牵引力、制动力等全部集中到路面,能够保证车辆安全运行的主要是路面提供的摩擦力,这种能力的来源也就是路面的抗滑性能。
为恢复路面抗滑性能,目前国内主要采用碎石封层技术对沥青路面进行养护。碎石封层是一种常用的柔性路面预防性养护技术,将符合一定要求的沥青粘结材料(道路石油沥青、煤沥青)和碎石洒(撒)布在旧路面或基层上,通过胶轮压路机及时碾压和/或通车自然碾压形成一种沥青碎石磨耗层。碎石封层按层数一般分为单层、双层和三层,单层碎石封层只洒布一层胶结料,然后撒布一层碎石集料。双层碎石封层的工艺是在第一层施工结束后立即进行第二层施工,其中第一层先施工较大粒径的集料,占总集料的60%,第二层粒径为第一层粒径的一半,双层碎石封层总厚度可达25mm。碎石封层按施工工艺分为异步碎石封层和同步碎石封层两类。
国内对沥青路面抗滑性能的恢复工作存在以下问题:(1)目前市场现存的设备只是单一进行路面抗滑性能检测或者是碎石封层施工,没有尝试将两个工作相结合,同步进行。(2)人工进行路面抗滑性能检测工作量大,且不能对路面每个部位进行检测,得出其摩擦系数。(3)目前碎石封层技术对整个沥青路面进行洒料施工,不能根据具体部位路面抗滑性能情况进行选择性施工,造成了不必要的资源浪费。
发明内容
鉴于此,本发明提出了一种自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置及方法,旨在解决目前抗滑性能检测和碎石封层施工不同步、人工检测无法对每个部位进行以及资源浪费的问题。
一个方面,本发明提出了一种自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置,该装置包括:检测装置,检测装置用于检测路面不同路段的抗滑能力信息;处理装置,处理装置与检测装置电连接,以接收检测装置检测的抗滑能力信息,并根据抗滑能力信息确定修复料的喷洒参数;控制装置和碎石封层施工装置,处理装置和碎石封层施工装置均与控制装置与电连接,控制装置用于接收处理装置确定的喷洒参数,并根据喷洒参数控制碎石封层施工装置对路面抗滑能力信息不满足预设要求的位置喷洒并碾压修复料。
进一步地,上述自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置中,检测装置包括:测试模块,测试模块与处理装置电连接,用于检测抗滑能力信息;风干模块,风干模块用于对路面需要修复的部位进行风干;喷水模块,喷水模块用于在测试摩擦系数时对路面洒水。
进一步地,上述自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置中,处理装置包括:抗滑指数确定模块,抗滑指数确定模块与检测装置电连接,以根据抗滑能力信息确定路面测试点的抗滑指数;喷洒参数确定模块,喷洒参数确定模块与抗滑指数确定模块电连接,以接收抗滑指数确定模块确定的抗滑指数,并根据抗滑指数确定喷洒喷洒参数,喷洒参数包括喷洒时间、喷洒量和喷洒速率。
进一步地,上述自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置中,控制装置还与风干模块电连接,以控制风干模块对路面需要修复的部位进行风干。
进一步地,上述自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置中,碎石封层施工装置包括:出料模块,出料模块与控制装置电连接,以接收控制装置确定的喷洒参数,并根据喷洒参数将修复料喷洒至需要修复的部位;碾压模块,碾压模块与控制装置电连接,控制装置在出料模块洒料完成后控制碾压模块对路面进行碾压。
进一步地,上述自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置中,碎石封层施工装置还包括:储料模块,储料模块用于存储修复料。
进一步地,上述自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置中,测试模块包括:摩擦系数测试器,摩擦系数测试器用于测试路面的摩擦系数;温度传感器,温度传感器用于检测路表温度;定位器,定位器用于获取测试点的位置信息。
进一步地,上述自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置,还包括:车体,检测装置、处理装置、控制装置和碎石封层施工装置均安装于车体上;动力装置,动力装置也安装于车体上,并且,动力装置与处理装置电连接,以根据所抗滑能力信息为车体提供动力。
本发明中,检测装置能够检测路面不同路段的抗滑能力信息,实现了检测的自动化,相对于人工检测更加全面;处理装置能够对抗滑能力信息进行处理,从而控制碎石封层施工装喷洒、碾压修复料,同时检测装置对下一路段继续检测,实现了抗滑性能检测与碎石封层施工的同步进行,智能、精确、高效率的极大地提高了工作效率;只有在路面某个位置的抗滑能力信息不满足预设要求时,控制装置才根据喷洒参数来控制碎石封层施工装置喷洒修复料,从而实现了修复料定点定量喷洒的目的,无需对整个路面进行喷洒,节约了资源,恢复了路面的抗滑性能,在道路养护工程中可发挥重要的作用。
另一方面,本发明还提出了一种自动检测与恢复路面抗滑性能的养护方法,包括如下步骤:检测路面不同路段的抗滑能力信息;根据抗滑能力信息确定修复料的喷洒参数;根据喷洒参数对路面抗滑能力信息不满足预设要求的位置喷洒并碾压修复料。
进一步地,上述自动检测与恢复路面抗滑性能的养护方法中,抗滑能力信息包括摩擦系数f;根据抗滑能力信息确定修复料的喷洒参数进一步包括:根据公式SFC=kf计算抗滑指数SFC,式中,k为修正系数,取值范围为0.01-3.0;喷洒参数包括修复料喷洒时间T,单位为s、喷洒量Vm,单位为m3和喷洒速率Vh,单位为m3/h,根据公式和计算喷洒参数,式中,L为碎石封层施工装置的出料装置到摩擦系数测试器之间的水平距离,单位为m;VL为养护装置行驶速度,单位为m/s;r为出料模块喷头的直径,单位为mm;N为单位出料量,单位为m3。
本发明中,先检测路面不同路段的抗滑能力信息,然后对抗滑能力信息进行处理得到喷洒参数,再根据喷洒参数对需要修复的位置喷洒、碾压修复料,同时还可以对下一路段继续检测,实现了抗滑性能检测与碎石封层施工的同步进行,智能、精确、高效率的操作,极大地提高了工作效率;只有在路面某个位置的抗滑能力信息不满足预设要求时,根据喷洒参数来喷洒修复料,从而实现了修复料定点定量喷洒的目的,无需对整个路面进行喷洒,节约了资源,恢复了路面的抗滑性能,在道路养护工程中可发挥重要的作用。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1为本发明实施例提供的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置的主视图;
图2为本发明实施例提供的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置的仰视图;
图3为本发明实施例提供的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1和图2,图1和图2示出了本实施例提供的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置的优选结构。如图1和图2所示,该装置包括检测装置100、处理装置200、控制装置300和碎石封层施工装置400,其中,检测装置100能够检测路面不同路段的抗滑能力信息,其中,抗滑能力信息包括路面的摩擦系数f、路表温度和测试点的位置。处理装置200与检测装置100电连接,其能够接收检测装置100检测出的抗滑能力信息,并根据抗滑能力信息确定修复料的喷洒参数。处理装置200和碎石封层施工装置400均与控制装置300电连接,控制装置300能够接收处理装置200确定的喷洒参数,并根据喷洒参数控制碎石封层施工装置400对抗滑能力信息不满足预设要求的位置喷洒修复料,以及控制碎石封层施工装置400对喷洒完成后的修复料进行碾压。具体实施时,修复料包括碎石和沥青,其中沥青占修复料总重量的4-6%。
本实施例中,检测装置100能够检测路面不同路段的抗滑能力信息,实现了检测的自动化,相对于人工检测更加全面;处理装置200能够对抗滑能力信息进行处理,从而控制碎石封层施工装置400喷洒、碾压修复料,同时检测装置100对下一路段继续检测,实现了抗滑性能检测与碎石封层施工的同步进行,智能、精确、高效率的极大地提高了工作效率;只有在路面某个位置的抗滑能力信息不满足预设要求时,控制装置300才根据喷洒参数来控制碎石封层施工装置400喷洒修复料,从而实现了修复料定点定量喷洒的目的,无需对整个路面进行喷洒,节约了资源,恢复了路面的抗滑性能,在道路养护工程中可发挥重要的作用。
检测装置100包括测试模块110、喷水模块120和风干模块130,其中,测试模块110与处理装置200电连接,用来检测抗滑能力信息,具体地,抗滑能力信息包括路面的摩擦系数f、路表温度和测试点位置,因此测试模块110包括摩擦系数测试器111、温度传感器112和定位器113,摩擦系数测试器111根据公式Ff=fG计算出摩擦系数f,其中,G为车轮负荷(N),Ff为养护装置在路面上滚动所产生的摩擦力,G和Ff均为已知量。温度传感器112和定位器113分别确定路表温度和测试点位置,检测装置100检测到的这些数据上传至处理装置200。具体地,定位器113可以为GPS。风干模块130与控制装置300电连接,控制装置300能够控制风干模块130对路面需要修复的部位进行风干,以使路面满足碎石封层施工所需的环境干燥条件,保证碎石封层施工的质量。喷水模块120也与控制装置300电连接,控制装置300能够控制喷水模块120在摩擦系数f测定前向路面喷水,使路面满足摩擦系数测试需要的潮湿条件,同时还能起到路面清扫清洁路面的作用。
处理装置200包括抗滑指数确定模块和喷洒参数确定模块,其中,抗滑指数确定模块与检测装置100的测试模块110电连接,其能够接收并根据抗滑能力信息中的摩擦系数f计算出抗滑指数SFC,公式如下:
SFC=kf
式中:k为修正系数,取值范围为0.01-3.0。
碎石封层施工装置400包括出料模块410和碾压模块420,喷洒参数确定模块与抗滑指数确定模块电连接,其能够接收抗滑指数SFC,并根据抗滑指数SFC、出料模块410到摩擦系数测试器111之间的水平距离为L(m)、养护装置行驶速度为VL(m/s)、摩擦系数测试器111测得摩擦系数为f,来计算喷洒参数,喷洒参数包括修复料喷洒时间T(s)、喷洒量Vm(m3)和喷洒速率Vh(m3/h),公式如下:
式中:r为出料模块410喷头的直径,单位为mm;N为单位出料量,单位为m3。
出料模块410与控制装置300电连接,能够接收控制装置300确定的喷洒参数,即喷洒时间T(s)、喷洒量Vm(m3)和喷洒速率Vh(m3/h),并按照喷洒参数将修复料喷洒至指定位置。碾压模块420与控制装置300电连接,在出料模块410洒料完成后,控制装置300能够控制出料模块410对洒料完成后的路面进行碾压。进一步地,碎石封层施工装置400还可以包括储料模块430,以对碎石和沥青进行存储。
该装置还包括车体500和动力装置600,检测装置100、处理装置200、控制装置300、碎石封层施工装置400和动力装置600均安装于车体500上,以便于移动。参见图2,喷水模块120、温度传感器112、摩擦系数测试器111、定位器113和风干模块130均设置于车体500的底部且均靠近车头设置,且沿车头至车尾的方向依次设置,从而实现在车体500行进的过程中,先喷水、再依次检测温度和摩擦系数、再确定测试点位置、最后风干的顺序。喷水模块120与温度传感器112之间、以及定位器113与风干模块130之间均具有一定距离,保证每个模块的正常高效运行,且喷水模块120与温度传感器112之间的距离大于定位器113与风干模块130之间的距离,防止喷水对温度传感器112造成影响。温度传感器112、摩擦系数测试器111和定位器113紧挨设置,以保证各个传感器在底部有较高的利用率。出料模块410和碾压模块420均设置在车体500的底部且均靠近车尾设置,具体实施时,出料模块410可以为多个,各出料模块410和碾压模块420沿车头至车尾的方向依次设置,从而实现在车体500行进的过程中,对修复料先喷洒后碾压的顺序。各出料模块410之间具有一定的距离,以防止各出料口之间产生出料干扰。出料模块410与碾压模块420之间也具有一定的距离,以保证出料完成后再进行碾压。碾压模块420可以为辊状结构,并设置于车体500的尾端。
动力装置600还与处理装置200电连接,从而可以根据处理装置200输出的喷洒参数和测试点位置信息为车体500提供动力,具体地,当装置在一个测试点的喷洒修复料完成后,动力装置600则驱动车体500向下一个测试点运动,当车体500到达下一个测试点后,动力装置600停止对车体500提供动力,则车体500停在下一个测试点,如果该测试点的路面抗滑能力信息不满足预设要求,碎石封层施工装置400再喷洒修复料。
综上,本实施例中,检测装置100能够检测路面不同路段的抗滑能力信息,实现了检测的自动化,相对于人工检测更加全面;处理装置200能够对抗滑能力信息进行处理,从而控制碎石封层施工装置400喷洒、碾压修复料,同时检测装置100对下一路段继续检测,实现了抗滑性能检测与碎石封层施工的同步进行,智能、精确、高效率的操作,极大地提高了工作效率;只有在路面某个位置的抗滑能力信息不满足预设要求时,控制装置300才根据喷洒参数来控制碎石封层施工装置400喷洒修复料,从而实现了修复料定点定量喷洒的目的,无需对整个路面进行喷洒,节约了资源,恢复了路面的抗滑性能,在道路养护工程中可发挥重要的作用。
方法实施例:
参见图3,图3示出了本实施例提供的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护方法的流程图。如图3所示,该方法包括如下步骤:
步骤S310,检测路面不同路段的抗滑能力信息。
具体地,本实施例的养护方法采用装置实施例所提供的养护装置来实现,养护装置的具体实施方式参见装置实施例即可,此处不再赘述。
处理装置200预存有路线信息,控制装置300接收处理装置200传来的路线信息,通过控制动力装置600从而控制车体500按设计好的路线信息,在需要检测的路段上自动行驶。当车体500开始行驶时,检测装置100开始工作。喷水模块120启动对路面进行清洗,同时测试模块110开始检测路面摩擦系数f、路表温度及测试点位置,并且将数据上传至处理装置200。进一步地,摩擦系数测试器111根据公式Ff=fG计算出摩擦系数f,其中,G为车轮负荷,单位为N,Ff为养护装置在路面上滚动所产生的摩擦力,其与路面的种类、状态、车速、轮胎结构以及充气压力有关,G和Ff均为已知量。温度传感器112和定位器113分别确定路表温度和测试点位置,检测装置100将检测到的这些数据上传至处理装置200。
步骤S320,根据抗滑能力信息确定修复料的喷洒参数。
具体地,处理装置200接收、处理、储存检测装置100上传的不同路段的路面抗滑能力信息,将路面抗滑能力信息、位置信息与路网信息进行整合,并将处理信息在道路网进行标记。处理装置200的抗滑指数确定模块对路面各测试点摩擦系数f进行分析,得出各测试点的抗滑性能,以抗滑指数SFC表示,抗滑指数SFC为0~9,数值越大表示该测试点抗滑性能越好:当抗滑指数SFC为0~3时,表示抗滑性能等级为差;当抗滑指数SFC为3~6时,表示抗滑性能等级为良好;当抗滑指数SFC为6~9时,表示抗滑性能等级为优。当抗滑指数SFC大于3表示路面性能良好,无需修复,当抗滑指数SFC为0~3时需要对路面修复,喷撒修复料,其计算公式如下:
SFC=kf
式中:k为修正系数,取值范围为0.01-3.0。
处理装置200的喷洒参数确定模块能够接收抗滑指数SFC,并根据抗滑指数SFC、碎石封层施工装置400的出料装置到摩擦系数测试器111之间的水平距离为L(m),养护装置行驶速度为VL(m/s),摩擦系数测试器111测得摩擦系数f,计算喷洒参数,喷洒参数包括修复料喷洒时间T(s)、喷洒量Vm(m3)和喷洒速率Vh(m3/h),公式如下:
式中:r为出料模块410喷头的直径,单位为mm;N为单位出料量,单位为m3。
最后处理装置200将计算得到的数据反馈至控制装置300。
步骤S330,根据喷洒参数对路面抗滑能力信息不满足预设要求的位置喷洒并碾压修复料。
具体地,控制装置300控制风干模块130工作,对需要修复的路段,即对路面抗滑能力信息不满足预设要求的位置进行风干,同时控制碎石封层施工装置400进行工作。碎石封层施工装置400的出料模块410将相应数量的修复料(碎石和沥青)撒布到路面指定部位,碾压模块420在出料模块410撒料完成后对路面进行碾压。
最后,对结果进行整理,使用本发明对某段公路路面进行抗滑性能恢复,对几个测点测得的抗滑指数结果见表1。
表1各测点抗滑指数测试结果
测点 | 抗滑指数 | 抗滑性能等级 |
1 | 3.6 | 良好 |
2 | 4.1 | 良好 |
3 | 1.2 | 差 |
4 | 4.6 | 良好 |
5 | 6.1 | 优 |
6 | 6.4 | 优 |
7 | 2.6 | 差 |
8 | 4.8 | 良好 |
9 | 6.8 | 优 |
10 | 6.3 | 优 |
综上,本实施例中,先检测路面不同路段的抗滑能力信息,然后对抗滑能力信息进行处理得到喷洒参数,再根据喷洒参数对需要修复的位置喷洒、碾压修复料,同时还可以对下一路段继续检测,实现了抗滑性能检测与碎石封层施工的同步进行,智能、精确、高效率的操作,极大地提高了工作效率;只有在路面某个位置的抗滑能力信息不满足预设要求时,根据喷洒参数来喷洒修复料,从而实现了修复料定点定量喷洒的目的,无需对整个路面进行喷洒,节约了资源,恢复了路面的抗滑性能,在道路养护工程中可发挥重要的作用。
需要说明的是,本发明中的养护装置和养护方法原理相同,相关之处可以相互参照。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置,其特征在于,包括:
检测装置,所述检测装置用于检测路面不同路段的抗滑能力信息;
处理装置,所述处理装置与所述检测装置电连接,以接收所述检测装置检测的抗滑能力信息,并根据所述抗滑能力信息确定修复料的喷洒参数;
控制装置和碎石封层施工装置,所述处理装置和所述碎石封层施工装置均与所述控制装置与电连接,所述控制装置用于接收所述处理装置确定的喷洒参数,并根据所述喷洒参数控制所述碎石封层施工装置对路面抗滑能力信息不满足预设要求的位置喷洒并碾压所述修复料。
2.根据权利要求1所述的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置,其特征在于,所述检测装置包括:
测试模块,所述测试模块与所述处理装置电连接,用于检测所述抗滑能力信息;
风干模块,所述风干模块用于对路面需要修复的部位进行风干;
喷水模块,所述喷水模块用于在测试摩擦系数时对路面洒水。
3.根据权利要求1所述的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置,其特征在于,所述处理装置包括:
抗滑指数确定模块,所述抗滑指数确定模块与所述检测装置电连接,以根据所述抗滑能力信息确定路面测试点的抗滑指数;
喷洒参数确定模块,所述喷洒参数确定模块与所述抗滑指数确定模块电连接,以接收所述抗滑指数确定模块确定的抗滑指数,并根据所述抗滑指数确定喷洒所述喷洒参数,所述喷洒参数包括喷洒时间、喷洒量和喷洒速率。
4.根据权利要求2所述的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置,其特征在于,
所述控制装置还与所述风干模块电连接,以控制所述风干模块对路面需要修复的部位进行风干。
5.根据权利要求1所述的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置,其特征在于,所述碎石封层施工装置包括:
出料模块,所述出料模块与所述控制装置电连接,以接收所述控制装置确定的喷洒参数,并根据所述喷洒参数将所述修复料喷洒至需要修复的部位;
碾压模块,所述碾压模块与所述控制装置电连接,所述控制装置在所述出料模块洒料完成后控制所述碾压模块对路面进行碾压。
6.根据权利要求5所述的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置,其特征在于,所述碎石封层施工装置还包括:
储料模块,所述储料模块用于存储所述修复料。
7.根据权利要求1所述的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置,其特征在于,所述测试模块包括:
摩擦系数测试器,所述摩擦系数测试器用于测试路面的摩擦系数;
温度传感器,所述温度传感器用于检测路表温度;
定位器,所述定位器用于获取所述测试点的位置信息。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的自动检测与恢复路面抗滑性能的养护装置,其特征在于,还包括:
车体,所述检测装置、所述处理装置、所述控制装置和所述碎石封层施工装置均安装于所述车体上;
动力装置,所述动力装置也安装于所述车体上,并且,所述动力装置与所述处理装置电连接,以根据所抗滑能力信息为所述车体提供动力。
9.一种自动检测与恢复路面抗滑性能的养护方法,其特征在于,使用权利要求8所述的养护装置,包括如下步骤:
检测路面不同路段的抗滑能力信息;
根据所述抗滑能力信息确定修复料的喷洒参数;
根据所述喷洒参数对路面抗滑能力信息不满足预设要求的位置喷洒并碾压所述修复料。
Priority Applications (1)
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