CN113655030B

CN113655030B - 一种湿润路面反射系数检测装置及方法

Info

Publication number: CN113655030B
Application number: CN202110850493.8A
Authority: CN
Inventors: 吴珂; 雷川; 吴宣莹; 林国军; 董梁; 李江栋; 麻元晓; 李伟平
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2041-07-27
Also published as: CN113655030A

Abstract

本发明公开了一种湿润路面反射系数检测装置及方法，所述装置包括流量阀、控制器、液位传感器、降雨杆、水泵、管道、电机、挡流板、支撑板、导管、水箱和轨道；所述水泵用于将水箱内的水通过管道压入降雨杆内，所述流量阀用于控制降雨杆的降水速度；所述液位传感器用于检测降雨杆内的液面高度；所述控制器用于控制降水量；所述降雨杆的顶端设置有喇叭状出口，喇叭状出口设有带有多个雨滴孔的面板；支撑板用于承载待检测的路面样品，轨道以路面样品为圆心环向设于支撑板上；降雨杆与轨道进行齿轮啮合连接；路面样品外侧设有挡流板，挡流板与导管相连；电机为整个装置提供动力。本发明装置能够模拟不同降雨强度并得到不同降雨强度下的路面反射系数。

Description

一种湿润路面反射系数检测装置及方法

技术领域

本发明涉及路面亮度反射系数的检测技术，具体涉及一种湿润路面反射系数的检测装置及方法。

技术背景

路面亮度反射系数是路面反射能力的重要表征，对路面亮度的准确计算具有十分重要的意义。在降雨过程中下，雨水会通过填充路面孔隙以及附着在道路表面等方式影响光线的反射方向和强度，路面的反射趋于镜面反射，且反射亮度变化较为复杂，对驾驶人的辨识能力有着极大影响，雨天行车事故较晴天高出近25％。因此，掌握湿润路面反射特性对道路照明质量有着重要的意义。

上世纪八十年代CIE(国际照明委员会)开展了一系列“标准湿润条件”下的室内试验研究，具体的“标准湿润条件”为：控制室温25℃，湿度50％，以5mm/h的速度潮湿路面至稳定排水，随后停止湿润30min后开始检测。这一试验主要模拟的是雨后路面反射特性的变化。

目前对降雨过程中湿润路面反射系数的检测手段较为缺乏，使得湿润路面亮度和亮度均匀度的计算较为困难。申请号：CN202010932572.9公开了一种路面亮度系数在线测试方法及装置，该装置仅能对有限个光线入射角度进行检测，无法获得完整的路面反射R表格。申请号：CN201310361662.7公开了一种路面铺装材料亮度系数分布测量装置，该装置仅能对干燥路面样品的反射系数进行检测，无法获得不同降雨强度下路面反射系数，难以解决湿润路面亮度及亮度均匀度的计算问题。

发明内容

为获得湿润路面反射特性，本发明提供一种能够模拟不同降雨强度的路面反射系数检测方法及装置，以解决背景技术中提到的问题。

本发明的技术方案如下所述：

一种湿润路面反射系数检测装置，包括流量阀、控制器、液位传感器、降雨杆、水泵、管道、电机、挡流板、支撑板、导管、水箱、电缆、亮度计、水平轨道和竖直轨道；

上述技术方案中，进一步地，所述支撑板用于承载待检测的路面样品；所述电机的主要功能为提供降雨杆等装置运动的电力以及控制各模块运动或转动的角度。

进一步地，管道与水泵进行螺栓连接；所述水泵用于对管道内的水压进行控制，从而将水箱内的水通过管道压入降雨杆内。

进一步地，管道经过水箱，管道的功能为运输水箱中储存的雨水，管道外部设有外壳，外壳部分的功能为布设电缆，便于为降雨杆及其他结构提供动力和下达运动控制命令。

进一步地，所述支撑板为中空钢材质箱体，主要功能为承载被检测的路面样品。

进一步地，所述水平轨道以路面样品为圆心环向设于支撑板上，水平轨道与降雨杆进行齿轮啮合连接，主要功能为提供降雨杆的运动轨迹。

进一步地，降雨杆自下而上分别与液位传感器、控制器和流量阀进行螺栓连接；液位传感器主要功能为检测降雨杆中的液面高度，控制器主要功能为控制降水量，流量阀主要功能为控制降水速度。

进一步地，降雨杆顶端为喇叭状延伸段，并与带有多个雨滴孔的面板进行电焊连接。

进一步地，所述雨滴孔采用旋转叶片开合机构，所述旋转叶片开合机构通过电缆与电机相连，主要功能为控制雨滴粒径。

进一步地，所述支撑板上路面样品外侧为挡流板，所述挡流板与导管相连，主要功能为控制被检测路面样品的排水速度。

进一步地，所述亮度计位于竖直轨道上，竖直轨道为弧形轨道且垂直设于支撑板的右侧，亮度计可沿竖直轨道做以路面样品为圆心的圆周运动，使得亮度计的观察角度为1°～30°。

本发明的有益效果为：本发明通过控制旋转叶片开合程度与流量阀实现对降雨过程中雨滴速度、粒径和数量的准确模拟，并且提供了挡流板和导管模拟实际道路路面的排水能力，解决了路面反射系数无法在降雨过程中检测的技术问题。此外，本发明提供的降雨杆可绕样品旋转，避免遮挡入射光线，实现对多种入射路径光线的检测能力，提高检测效率；本发明检测部分中的亮度计可绕竖直轨道旋转，为反射系数检测提供了更多角度可能性。

附图说明

图1为本发明测试装置的结构示意图；

图2为挡流板及导管结构剖面图；

图3为降雨杆的面板剖面图；

图4为面板正视图；

图5为旋转叶片开和程度示意图；

其中，1为流量阀，2为控制器，3为液位传感器，4为降雨杆，5为水泵，6为管道，7为电机，8为面板，801为雨滴孔，802为旋转叶片，9为挡流板，10为导管，11为支撑板，12为水箱，13为水平轨道，14为电缆，15为竖直轨道，16为亮度计。

具体实施方式

以下结合附图对本发明方法和装置及其有益效果进一步说明。

一种湿润路面反射系数的检测方法及装置，装置如图1～5所示，具体检测方法在装置安装基础上实施。

具体检测方法如下所述：

首先根据降雨等级计算小时降雨量h及降雨强度，如式(1)所示，通过水泵5给予水箱12压力，将雨水通过管道6压入降雨杆4，通过液位传感器3监控并调整降雨量；

式中，V为各天气降雨强度，ml/h；d为路面样品的表面直径，mm；h为各天气小时降雨量，mm。

根据式(2)计算雨滴粒径D，调整旋转叶片802的开合程度，控制其孔径大小至所需雨滴粒径尺寸：

雨滴直径为D(mm)以及直径间隔为dD范围内的雨滴数N(d)，采用Laws-Parsons雨滴尺寸分布(即L-P分布)，计算空间单位体积内的雨滴尺寸分布。

式中，D为雨滴直径，mm；N(d)为直径间隔为dD范围内的雨滴数；V(D)是直径为D的雨滴的末速度，m/s；R为降雨率，mm/h；m(D)为测量体积所占百分比，％。

根据式(3)计算流速v，调整流量阀1，控制水流速度；

式中，V为各天气的降雨强度，ml/h；v为喷射装置喷水流速，ml/s。

根据路面材料排水能力确定路面单位时间渗水量。根据渗透率等级换算样品单位时间排水量，调节挡流板9升起高度；

通过导管10排出挡流板9内部雨水，模拟实际道路路面的渗透情况。

通过电机7控制降雨杆4沿水平轨道13转动，避免在检测过程中遮挡入射光线。

在持续降雨过程中检测路面照度，并根据实验要求的角度，调整亮度计16沿竖直轨道15转动，检测路面亮度，计算湿润路面的反射系数。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是本发明并非局限于此，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。显然这些改动和变型均应属于本发明要求的保护范围保护内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何特殊限制。

Claims

1.一种湿润路面反射系数检测装置，其特征在于，包括流量阀、控制器、液位传感器、降雨杆、水泵、管道、电机、挡流板、支撑板、导管、水箱和水平轨道；所述的水泵用于将水箱内的水通过管道压入降雨杆内，所述的流量阀用于控制降雨杆的降水速度；所述的液位传感器用于检测降雨杆内的液面高度；所述的控制器用于控制降水量；所述的降雨杆的顶端设置有喇叭状出口，喇叭状出口设有带有多个雨滴孔的面板，所述雨滴孔大小可调；所述支撑板用于承载待检测的路面样品，所述水平轨道以路面样品为圆心环向设于支撑板上；所述降雨杆与水平轨道进行齿轮啮合连接，可沿水平轨道运动；所述支撑板上路面样品外侧设有挡流板，所述挡流板与导管相连，用于控制被测路面样品的排水速度；所述电机用于为整个装置提供动力；所述的支撑板上设有弧形的竖直轨道，所述的亮度计设于竖直轨道上，可沿竖直轨道运动从而检测不同角度下的路面亮度。

2.根据权利要求1所述的湿润路面反射系数检测装置，其特征在于，所述管道外部还设有外壳，所述外壳与管道外壁之间布设有电缆。

3.根据权利要求1所述的湿润路面反射系数检测装置，其特征在于，所述的管道与水泵通过螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的湿润路面反射系数检测装置，其特征在于，所述的支撑板为中空钢材质箱体。

5.根据权利要求1所述的湿润路面反射系数检测装置，其特征在于，所述雨滴孔采用旋转叶片开合机构，所述旋转叶片开合机构通过电缆与电机连接。

6.一种湿润路面反射系数检测方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的装置实现。