CN116879154A - 沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备及使用方法，涉及道路表面功能测试技术领域。包括总体支撑结构、托举承载系统和试件装载平台，所述试件装载平台安装于总体支撑结构上且可相对总体支撑结构上下移动，所述托举承载系统设置于总体支撑结构内部，用于驱动试件装载平台上下移动；所述试件装载平台包括试件环道，所述试件环道内设置有沥青混合料试件，所述沥青混合料试件上方设置有车轮，当所述托举承载系统驱动试件装载平台向上移动时，所述车轮与试件环道内的沥青混合料试件滚动接触。本发明测试速度高，检测效率高，整个测试设备结构巧妙，操作简单，便捷高效，能够为相关混合料的测试、设计和研究工作提供技术支撑。

Description

沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备及使用方法

技术领域

本发明属于道路表面功能测试技术领域，特别是沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备及使用方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着汽车技术的进步，车辆性能得到了极大的提高，绝大部分车型都能满足在140km/h以及更高的行驶速度下稳定行驶。在已通车的公路中，沥青混凝土路面占绝大多数。在交通网基本满足需要的情况下，应该注重道路的使用性能。当公路设计速度提高时，为保证车辆运行的安全舒适性，要求沥青路面具有高抗滑和低噪声的特点，这就需要在沥青混合料设计阶段就对其在高速条件下的表面功能性进行检验。

发明人发现，现有抗滑性能室内测试方法主要有铺砂法、摆式仪法(BPT)、动态旋转式摩擦系数测试法(DFT)等，测试速度均不高于60km/h，且无法模拟真实轮胎荷载。噪声性能室内测试方法主要包括转鼓法、驻波管法等。其中转鼓法的测量速度一般不超过80km/h，采用的是轮胎与钢轮接触测试，无法反映轮胎与路面间的实际接触状态。

例如授权公告号为CN110823802、名称为一种沥青混合料融冰效果与噪声测试装置及方法的中国发明授权专利，其中记载：所述轮胎固定件上固定有标准轮胎，所述标准轮胎被固定在所述沥青混合料试件的正上方的一定距离处，所述轮胎固定件开启时，所述标准轮胎从一定高度掉落至所述沥青混合料试件上，仅需通过标准轮胎的降落撞击实现车辆在路面行驶的模拟，与轮胎滚动相比，对沥青混合料试件的面积要求大大降低，也进一步降低了装置的占用空间。此种方法虽然降低了沥青混合料试件面积的要求，但是在车辆实际行驶过程中，轮胎与沥青路面之间均为滚动方式接触，降落撞击的方式不能真实地模拟车辆路面行驶，不可避免的存在一定的误差，因此，该种方法仍然存在一定的改进空间。

此外，发明人还发现，吸声系数检测也无法反映轮胎/路面高速作用下的真实噪声水平。

综上所述，当前路面抗滑、噪声性能测试方法的速度较低，无法满足高速检测的要求；当前室内测试设备的测试条件与实际行车条件不符，无法模拟轮胎/路面的真实相互作用；当前测试设备只能单一地对某项性能进行检测，检测效率低，反映指标不全面。

发明内容

本发明的目的在于提供沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备及使用方法，提供的测试设备测试速度高，可以模拟轮胎/路面的真实相互作用；能够对抗滑和噪声性能进行综合检测，检测效率高；能够根据需求选择干燥/潮湿测试条件，并可调节轴载，满足更广泛的工况测试需求；整个测试设备结构巧妙，操作简单，便捷高效，能够为相关混合料的测试、设计和研究工作提供技术支撑。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明第一方面提供了一种沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备。

沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备，包括总体支撑结构、托举承载系统和试件装载平台，所述试件装载平台安装于总体支撑结构上且可相对总体支撑结构上下移动，所述托举承载系统设置于总体支撑结构内部，用于驱动试件装载平台上下移动；所述试件装载平台包括试件环道，所述试件环道内设置有沥青混合料试件，所述沥青混合料试件上方设置有车轮，当所述托举承载系统驱动试件装载平台向上移动时，所述车轮与试件环道内的沥青混合料试件滚动接触；当所述托举承载系统驱动试件装载平台向下移动时，所述车轮与试件环道内的沥青混合料试件相分离。

优选的，所述总体支撑结构包括支撑本体，所述支撑本体内部设置有内部腔体，所述支撑本体上表面设置有试件装载平台安装孔，所述支撑本体侧壁上设置有进水口和排水口，所述支撑本体底部设置有底部支座，所述进水口上设置有球阀。

优选的，所述试件装载平台包括试件托盘，所述试件托盘包括围挡部、中央台和设置于围挡部和中央台之间的试件环道，所述试件环道内设置有多个试件模具，所述试件模具内设置有沥青混合料试件；所述试件托盘顶部设置有上部限位立柱，所述试件托盘底部设置有下部限位立柱和承载孔，所述试件托盘底部与承载孔相对应的位置设置有压力传感器，所述下部限位立柱滑动设置于支撑本体上表面的试件装载平台安装孔内部，所述承载孔用于连接托举承载系统；所述中央台上设置有进水导孔和排水导孔。

优选的，所述托举承载系统整体安装于支撑本体的内部腔体内，包括油缸，所述油缸包含缸体和缸杆，所述缸体的下端与内部腔体底面固定连接，所述缸杆的上端连接有压力弹簧，所述压力弹簧与压力传感器位置相对应，所述压力弹簧在缸杆的驱动下对压力传感器施加不同的压力，所述压力传感器用于测量托举承载系统与试件装载平台间的压力。

优选的，所述支撑本体上还设置有用于驱动车轮的高速加载系统，所述高速加载系统包括电机、锥形齿轮系、轮轴组、两个车轮和扭矩传感器，所述电机固定于支撑本体顶部，所述电机的驱动轴通过锥形齿轮系和轮轴组连接两个车轮，驱动两个所述车轮沿试件环道公转的同时车轮本身进行自转；所述扭矩传感器用于测量电机的输出扭矩。

优选的，所述支撑本体的两侧对称设置有噪声测试系统，所述噪声测试系统包括悬臂支架，所述悬臂支架与支撑本体固定连接，所述悬臂支架上设有多个传声器支座，多个传声器支座上分别设置传声器。

优选的，还包括喷淋系统，所述喷淋系统包括环状管道、多个管道支架、进水导管和出水导管，所述环状管道设置于试件环道上方，所述环状管道上设置有多个喷嘴，喷嘴轴线指向车轮轮迹带中部；所述管道支架的一端与环状管道相连接，所述管道支架的另一端与中央台相连接；所述进水导管的一端穿过进水导孔与进水口相连通，所述进水导管的另一端与环状管道相连通；所述出水导管的一端与排水导孔相连通，所述出水导管的另一端与排水口相连通。

优选的，所述支撑本体背面设置有微电脑控制器，所述微电脑控制器上设置有控制按钮和显示屏，所述控制按钮包括电源总开关、电机开关、电机转速调节按钮、油缸开关以及油缸升降控制按钮。

本发明第二方面提供了一种沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备的使用方法。

一种基于如第一方面所述沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备的使用方法，包括以下步骤：

1)确定沥青混合料目标配合比后，采用试件模具采用碾压成型的工艺制作多块沥青混合料试件备用；

2)将水准气泡置于试件装载平台表面，确认设备整体处于水平状态，如存在偏差可通过底部支座进行调整；

3)将装有试件的多个试件模具依次安装至试件托盘中，确保试件模具的限位块嵌入模具卡槽中；

4)在排水口处放置接水容器，将压力水源连接至进水口球阀处，打开球阀并调整流量至合适大小，确保喷嘴能够把水均匀喷洒至试件表面形成水膜；

5)打开设备的电源总开关，确认各项传感器工作正常，并将电脑连接至USB数据传输接口读取数据，准备开始试验；

6)打开电机开关，根据欲施加的目标滑移速度调整电机至目标转速；

7)待高速加载系统在目标转速下运行稳定后，将扭矩传感器的读数清零，并记录传声器的初始数据作为背景噪声；

8)打开油缸开关，升起油缸杆，当试件装载平台已被顶起但尚未与轮胎接触时，暂停抬升，将压力传感器的读数清零；

9)继续抬升缸杆，当试件表面与轮胎接触后试件装载平台将不再上升，此时压力传感器读数开始不断增大，直至达到目标轴载后停止抬升；

10)通过微电脑控制器的显示屏观察转速和压力传感器读数均处于目标数值后，保持设备稳定运行设定时间，记录这一过程中各项传感器的测试数据；

11)测量过程结束后，将电机转速调至0，使高速加载系统在摩擦力的作用下逐渐减速直至停止，关闭电机开关；

12)将缸杆位置调至最低，使试件装载平台回落到总体支撑结构上，关闭油缸开关，关闭电源总开关，关闭球阀；

13)使用辅助吊装工具通过起吊环将试件模具吊出试件装载平台，并将设备表面擦拭干净，试验结束；

14)如果要检测试件在干燥状态下的表面功能，则应忽略上述过程中的步骤4)，其他步骤同上。

优选的，还包括处理试验数据：

首先基于扭矩传感器数据，计算车轮/试件间的切向摩擦力大小；进一步结合压力传感器数据，计算目标滑移条件下试件的摩擦系数值；对于噪声数据，使用各传声器位置的1/3倍频程声压级峰值减去初始环境的背景噪声峰值，得到的各传感器计算结果偏差应当小于0.5dB，并最终计算各个传声器的平均声压级作为路面噪声的测试结果。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过设计，使车轮组绕主轴公转的同时车轮本身绕轮轴自转，通过锥形齿轮的齿数比设置，成倍提升了车轮角速度；在轮胎/试件接触点处，车轮公转的线速度和自转线速度相互叠加，进一步放大了轮胎/试件的相对滑移速度，实现了低电机转速下的高滑移速度模拟；

2.本发明采用轮胎和混合料试件直接接触的形式，能够还原轮胎/路面的相互作用；并可调整轴载至实际值，从而模拟真实的滑移条件，所测数据可信度更高；

3.本发明能够在一次测试中完成抗滑和噪声性能检测，同步输出抗滑性能、噪声性能、轴重以及滑移速度等数据，检测指标全面，检测效率高；

4.本发明可根据检测需求选择干燥或湿润的路面测试条件，并可自行调节压力和转速，能够模拟不同的轴重、行车速度、环境条件耦合作用下的复杂行车条件，满足沥青混合料表面功能性的多工况检测需求；

5.本发明的试验成本低，相对现场试验而言无需铺筑试验路，可节省大量资源，经济效益显著。同时设备操作简单，便于开展相关配合比设计和科研工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为总体支撑结构轴测图；

图2为试件装载平台轴测图；

图3为试件装载平台剖面图；

图4为上部限位立柱的局部特写图；

图5为试件装载平台、试件模具、试件的爆炸图；

图6为试件装载平台装满试件模具和试件的轴测图；

图7为托举承载系统轴测图；

图8为托举承载系统在设备中的剖面图；

图9为高速加载系统的轴测图；

图10为高速加载系统的局部剖面图；

图11为高速加载系统正视图；

图12为高速加载系统仰视图；

图13为高速加载系统加载原理图；

图14为噪声测试系统轴测图；

图15为噪声测试系统装配图；

图16为噪声测试系统位置关系图；

图17为喷淋系统轴测图；

图18为喷淋系统装配图；

图19为微电脑控制器轴测图；

图20为微电脑控制器装配图；

图21为设备总体轴测图；

图22为设备总体侧向剖面图；

图23为设备总体正向剖面图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1.高速加载系统支撑孔，2.试件装载平台安装孔，3.内部腔体，4.进水口，5.排水口，6.底部支座，7.试件托盘，8.模具卡槽，9.试件模具，10.模具内槽，11.限位块，12.起吊环，13.沥青混合料试件，14.上部限位立柱，15.卡条，16.下部限位立柱，17.进水导孔，18.排水导孔，19.承载孔，20.侧向开孔，21.油缸，22.缸体，23.缸杆，24.压力弹簧，25.压力传感器，26.电机，27.驱动轴，28.主轴，29.扭矩传感器，30.主梁，31.第一车轮，32.第二车轮，33.第一轮轴，34.第二轮轴，35.第一锥形齿轮，36.第二锥形齿轮，37.第三锥形齿轮，38.第四锥形齿轮，39.第五锥形齿轮，40.第一轴承，41.第二轴承，42.第三轴承，43.第四轴承，44.第五轴承，45.第六轴承，46.第七轴承，47.悬臂支架，48.传声器支座，49.第一传声器，50.第二传声器，51.第三传声器，52.环状管道，53.喷嘴，54.管道支架，55.进水导管，56.出水导管，57.球阀，58.电源总开关，59.电机开关，60.电机转速调节按钮，61.油缸开关，62.油缸升降控制按钮，63.显示屏，64.USB数据传输接口，65.支撑本体，66.加载系统支撑杆，67.围挡部，68.中央台，69.试件环道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明提供一种高速条件下沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备及其使用方法，如图21、图22、图23所示，所述测试设备由总体支撑结构、试件装载平台、托举承载系统、高速加载系统、噪声测试系统、喷淋系统、微电脑控制器组成。

通过高速加载系统施加很高的相对滑移速度，检测高速滑移下的试件抗滑性能；基于试件装载平台形成试件环道与高速加载系统的车轮直接接触，并通过托举承载系统调节车轮/路面间的接触压力，从而模拟轮胎/路面的真实相互作用；通过噪声测试系统同步测试高速加载过程中的近场噪声，实现试件的抗滑和噪声性能同步综合测试，提高检测效率；通过喷淋系统将加压水均匀喷洒至试件表面，从而模拟雨天湿滑的路面条件，提供丰富的测试工况。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备，包括总体支撑结构、托举承载系统和高速加载系统，所述总体支撑结构上设置有试件装载平台，所述试件装载平台可相对总体支撑结构上下移动，所述试件装载平台包括试件环道，所述试件环道内设置有沥青混合料试件13，所述高速加载系统包括驱动装置和由驱动装置驱动的车轮，所述车轮与试件环道内的沥青混合料试件13相接触；所述托举承载系统设置于总体支撑结构内部，用于驱动试件装载平台上下移动。

所述总体支撑结构包括支撑本体65，所述支撑本体65上部设置有加载系统支撑杆66，所述加载系统支撑杆66末端设置有高速加载系统支撑孔1，所述支撑本体65内部设置有内部腔体3，所述支撑本体65上表面设置有试件装载平台安装孔2，所述支撑本体65侧壁上设置有进水口4和排水口5，所述支撑本体65底部设置有底部支座6，所述进水口上设置有球阀57。

所述的高速加载系统支撑孔1用于支撑高速加载系统；所述的试件装载平台安装孔2用于安装试件装载平台；所述的内部腔体3用于容纳托举承载系统等其他部件；所述的进水口4用于输入压力水；所述的出水口用于排出流经试件表面的积水；所述的底部支座6用于支撑整体设备并调节其水平位置，确保设备运行的稳定。

所述的试件装载平台包含试件托盘7、试件模具9、上部限位立柱14、下部限位立柱16、进水导孔17、排水导孔18和承载孔19。所述试件装载平台包括试件托盘7，所述试件托盘7包括围挡部67、中央台68和设置于围挡部67和中央台68之间的试件环道69，所述试件环道69内设置有多个试件模具9，所述试件模具9内设置有沥青混合料试件13；所述的试件托盘7用于容纳试件模具9，容纳数量为6个，托盘内壁设有6个模具卡槽8，用于嵌入试件模具9的限位块11；所述的试件模具9包含模具内槽10、限位块11和起吊环12，其中模具内槽10用于制成沥青混合料试件13，限位块11用于嵌入模具卡槽8限制其在托盘平面的自由度，起吊环12便于试件模具9在试件托盘7中的安装和起吊；所述的沥青混合料试件13外沿半径700mm，内沿半径400mm；所述的上部限位立柱14上设有卡条15，可与第三锥形齿轮37的限位孔配合，限制第三锥形齿轮37发生绕轴转动；所述的下部限位立柱16可插入到总体支撑结构上预设的试件装载平台安装孔2，使试件装载平台仅可沿垂直方向移动；所述的进水导孔17用于将进水导管55由内部腔体3引出至试件装载平台上部；所述的排水导孔18用于将流经试件表面的积水排至出水导管56；所述的承载孔19用于容纳压力传感器25和压力弹簧24，承载孔19的侧壁设有侧向开孔20，用于将压力传感器25的导线引出。

所述的托举承载系统安装于内部腔体3内，分为油缸21、压力弹簧24和压力传感器25。所述的油缸21包含缸体22和缸杆23，其中缸体22的下端与内部腔体3底面固定，缸杆23的上端与压力弹簧24接触，缸杆23可以在微电脑控制器的控制下上升或下降，用于施加轴载压力和带动试件装载平台上下移动；所述的压力弹簧24可以随着缸杆23的升降而收缩/回弹，从而对压力传感器25施加不同的压力；所述的压力传感器25安装于承载孔19内底面，导线由侧向开孔20引出，可以测量托举承载系统与试件装载平台间的压力。

所述的高速加载系统包含电机26、主轴28、扭矩传感器29、主梁30、车轮组、轮轴组、锥形齿轮系、轴承系。所述的电机26通过螺栓固定于总体支撑结构上，其驱动轴27端部与第一锥形齿轮35嵌固，用于提供动力；所述的主轴28上端与第二锥形齿轮36嵌固，主轴28下端固定于主梁30之上，通过第一轴承40、第二轴承41安装在高速加载系统支撑孔1内，能够在第二锥形齿轮36的驱动下带动主梁30绕轴旋转；所述的扭矩传感器29安装在主轴28之上，可以测量主轴28的扭矩大小；所述的主梁30顶面与主轴28下端固定，底面中心处设有与第三轴承42固定的螺栓孔，两侧对称设有与第四轴承43、第五轴承44、第六轴承45、第七轴承46固定的螺栓孔，用于安装轮轴与车轮；所述的车轮组包含第一车轮31和第二车轮32，轮胎厚度120mm，轮胎半径250mm，轮迹带半径中值560mm，处于环形试件阵列的中间区域；所述的轮轴组包含第一轮轴33和第二轮轴34，其中第一轮轴33通过第四轴承43、第五轴承44安装于主梁30之上，内端与第四锥形齿轮38嵌固，外端与第一车轮31固定，用于带动第一车轮31旋转；第二轮轴34通过第六轴承45、第七轴承46安装于主梁30之上，内端与第五锥形齿轮39嵌固，外端与第二车轮32固定，用于带动第二车轮32旋转；所述的锥形齿轮系包含第一锥形齿轮35、第二锥形齿轮36、第三锥形齿轮37、第四锥形齿轮38、第五锥形齿轮39。其中第一锥形齿轮35与第二锥形齿轮36相啮合，齿数比为1:1，用于驱动主轴28旋转；第三锥形齿轮37通过第三轴承42安装于主梁30底面中心处，下表面设有限位孔，用于与上部限位立柱14的卡条15相配合；第四锥形齿轮38、第五锥形齿轮39与第三锥形齿轮37啮合，齿数比为1:1:2。当主梁30整体旋转时，第四锥形齿轮38、第五锥形齿轮39在绕第三锥形齿轮37公转的同时发生自转，从而带动第一车轮31、2发生转动；所述的轴承系包含第一轴承40、第二轴承41、第三轴承42、第四轴承43、第五轴承44、第六轴承45、第七轴承46，其中第一轴承40、第二轴承41安装于高速加载系统支撑孔1内，用于安装主轴28；第三轴承42的外圈通过螺栓固定于主梁30底面中心处，内圈用于固定第三锥形齿轮37；第四轴承43、第五轴承44用于安装第一轮轴33，第六轴承45、第七轴承46用于安装第二轮轴34。

为了对噪声进行测试，本实施例还设置了噪声测试系统。所述的噪声测试系统共有2组，对称安装于总体支撑结构的两侧。所述的噪声测试系统包含悬臂支架47和传声器阵列。所述的悬臂支架47下端通过螺栓固定于总体支撑结构的侧面，上端设有三个传声器支座48，用于支撑和固定传声器；所述的传声器阵列包含第一传声器49、第二传声器50、第三传声器51，安装于悬臂支架47的传声器支座48上；第二传声器50位于中间，其轴线垂直于总体支撑结构的侧面；位于两端的第一传声器49、第三传声器51的轴线分别沿水平面向内偏转45°，三者的轴线在车轮处交于同一点；传声器阵列距离车轮水平距离为200mm，距离车轮下缘的垂直距离为100mm，布置形式符合行业标准《路面对轮胎噪声影响的近距测试方法》(JTT1465—2023)的相关要求。

为了实现在湿润的路面测试条件下进行测试，所述的喷淋系统包括环状管道52、喷嘴53、管道支架54、进水导管55、出水导管56、球阀57。所述的环状管道52用于将压力水均匀供应至喷嘴53；所述的喷嘴53沿环状管道52等间距布设，喷嘴53轴线指向车轮轮迹带中部，用于将管道内的压力水均匀喷洒于试件表面；所述的管道支架54共有4个，用于将环状管道52对称固定于试件装载平台的上表面中心区域；所述的进水导管55一端与进水口4连接，另一端穿过进水导孔17与环状管道52相连，用于将压力水由进水口4供至环状管道52；所述的出水导管56一端连接试件装载平台的出水导孔，另一端连接出水口，用于将流经试件表面的积水排出设备之外；所述的进水导管55和出水导管56为柔性管材，可随着试件装载平台的上下移动而跟随移动；所述的球阀57一端安装于进水口4之上，另一端可用于连接压力水源，用于控制供水水流的通断及流量的大小。

为了实现对整体沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备的控制，本实施例中设置了微电脑控制器。所述的微电脑控制器固定于设备的后方，分为控制按钮、显示屏63、USB数据传输接口64。所述的控制按钮包含电源总开关58、电机开关59、电机转速调节按钮60、油缸开关61以及油缸升降控制按钮62；所述的显示屏63用于显示电机26的转速以及压力传感器25读数；所述的USB数据传输接口64可以与电脑连接，用于将试验数据传输至电脑端进行分析。

如图1所示，一种总体支撑结构包括高速加载系统支撑孔1，试件装载平台安装孔2，内部腔体3，进水口4，排水口5，底部支座6。使用时总体支撑结构是整个设备的主体，依靠底部支座6调节水平，其上安装高速加载系统、安装试件装载平台、托举承载系统等。进水口4用于输入压力水，出水口用于排出流经试件表面的积水。

如图2、3、4、5、6所示，试件装载平台包含试件托盘7，模具卡槽8，试件模具9，模具内槽10，限位块11，起吊环12，沥青混合料试件13，上部限位立柱14，卡条15，下部限位立柱16，进水导孔17，排水导孔18，承载孔19，侧向开孔20。使用时先利用试件模具9制作沥青混合料试件13，而后将装有试件的试件模具9装入试件托盘7，保证限位块11嵌入模具卡槽8中。重复上述操作6次完成所有试件的安装工作。试验完成后，通过起吊环12将试件模具9从试件托盘7中吊出。

如图7、8所示，托举承载系统包含油缸21，压力弹簧24，压力传感器25，油缸21包含缸体22，缸杆23。在未启动设备时，缸杆23缩在缸体22之内，压力弹簧24处于自由状态，压力传感器25不受力。此时试件装载平台置于总体支撑结构的平台之上，试件装载平台的上表面与车轮间存在一定间距，便于试件的安装。设备启动后，在微电脑控制器的控制下升起油缸21杆，缸杆23压缩压力弹簧24并将压力传递给压力传感器25。当试件装载平台已被顶起但试件表面与轮胎还未接触时，先暂时停止抬升，此时压力传感器25读数为试件装载平台的自重，将此读数清零；继续抬升缸杆23，当试件表面与轮胎接触后压力传感器25读数开始不断增大，直至达到目标轴载后停止抬升。试验完成后，降低油缸21杆至最低位后关闭电源，此时设备恢复至未启动时的状态。

如图9、10、11、12、13所示，高速加载系统包含电机26，驱动轴27，主轴28，扭矩传感器29，主梁30，第一车轮31，第二车轮32，第一轮轴33，第二轮轴34，第一锥形齿轮35，第二锥形齿轮36，第三锥形齿轮37，第四锥形齿轮38，第五锥形齿轮39，第一轴承40，第二轴承41，第三轴承42，第四轴承43，第五轴承44，第六轴承45，第七轴承46。在试件装载平台升起或下降的过程中，上部限位立柱14沿着锥形齿轮的限位孔上下移动，二者始终紧密配合不发生脱离。使用时，主轴28在电机26的驱动下旋转并带动主梁30随之旋转，由于第三锥形齿轮37相对于总体支撑结构静止，第四锥形齿轮38、第五锥形齿轮39在绕第三锥形齿轮37公转的过程中被迫自转，进而带动车轮发生转动。当试件与车轮未接触时，扭矩传感器29读数是由高速加载系统运转时自身的摩擦力导致的，将此读数清零；当试件表面与车轮接触后，轮胎/试件间的摩擦力越大，传递给扭矩传感器29的读数也越大。试验完成后，逐渐降低电机26转数至0后关闭电源。

如图14、15、16所示，噪声测试系统包含悬臂支架47，传声器支座48，第一传声器49，第二传声器50，第三传声器51。使用时，传声器、传声器、传声器将从三个不同的角度对路面噪声进行测量，其布置形式符合行业标准《路面对轮胎噪声影响的近距测试方法》(JTT1465—2023)的相关要求。当试件与车轮未接触时，记录传声器的初始数据作为背景噪声；当试件表面与车轮接触后，记录叠加路面噪声后的噪声值。

如图17、18所示，喷淋系统包含环状管道52，喷嘴53，管道支架54，进水导管55，出水导管56，球阀57。当需要模拟雨天潮湿工况时，打开球阀57，将压力水由进水导管55供至环状管道52，由喷嘴53沿车轮轮迹带均匀喷洒至试件表面，并最终由出水导管56排出设备。可通过球阀57控制流量的大小。试验完成后，关闭球阀57。

如图19、20所示，微电脑控制器包含电源总开关58，电机26开关，电机26转速调节按钮，油缸21开关，油缸21升降控制按钮，显示屏63，USB数据传输接口64。当打开电源总开关58后，即向各传感器供电，并将电脑连接至USB数据传输接口64读取数据，准备开始试验；试验过程中，根据需要打开、调节其他按钮，并实时观察显示屏63上的传感器读数；试验完成后，依次将各调节按钮调至最低后关闭开关。

实施例二：

一种基于实施例一所述沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备的使用方法，包括以下步骤：

(1)确定沥青混合料目标配合比后，采用试件模具采用碾压成型的工艺制作6块沥青混合料试件备用；

(2)将水准气泡置于试件装载平台表面，确认设备整体处于水平状态，如存在偏差可通过底部支座进行调整；

(3)将装有试件的6个试件模具依次安装至试件托盘中，确保试件模具的限位块嵌入模具卡槽中；

(4)在排水口处放置接水容器，将压力水源连接至进水口球阀处，打开球阀并调整流量至合适大小，确保喷嘴能够把水均匀喷洒至试件表面形成水膜；

(5)打开设备的电源总开关，确认各项传感器工作正常，并将电脑连接至USB数据传输接口读取数据，准备开始试验；

(6)打开电机开关，根据欲施加的目标滑移速度调整电机至目标转速；轮胎/路面相对滑移速度S与电机转速n之间的关系为S＝2nπ(r₁+2r₂)，式中r₁为轮迹带半径，r₂为轮胎半径。当目标滑移速度为140km/h时，对应的电机转速设定为5.8rps即可满足要求。

(7)待高速加载系统在目标转速下运行稳定后，将扭矩传感器的读数清零，并记录传声器的初始数据作为背景噪声；

(8)打开油缸开关，升起油缸杆，当试件装载平台已被顶起但尚未与轮胎接触时，暂停抬升，将压力传感器的读数清零；

(9)继续抬升缸杆，当试件表面与轮胎接触后试件装载平台将不再上升，此时压力传感器读数开始不断增大，直至达到目标轴载后停止抬升；当模拟的车辆为小客车时，对应的压力读数应为8.4kN(前轴)或11.6kN(后轴)。

(10)通过微电脑控制器的显示屏观察转速和压力传感器读数均处于目标数值后，保持设备稳定运行60s，记录这一过程中各项传感器的测试数据；

(11)测量过程结束后，将电机转速调至0，使高速加载系统在摩擦力的作用下逐渐减速直至停止，关闭电机开关；

(12)将缸杆位置调至最低，使试件装载平台回落到总体支撑结构上，关闭油缸开关，关闭电源总开关，关闭球阀；

(13)使用辅助吊装工具通过起吊环将试件模具吊出试件装载平台，并将设备表面擦拭干净，试验结束。

如果要检测试件在干燥状态下的表面功能，则应忽略上述过程中的步骤4)，其他步骤同上。

(14)处理试验数据：

首先基于扭矩传感器数据，计算车轮/试件间的切向摩擦力大小；进一步结合压力传感器数据，计算目标滑移条件下试件的摩擦系数值；对于噪声数据，使用各传声器位置的1/3倍频程声压级峰值减去初始环境的背景噪声峰值，得到的各传感器计算结果偏差应当小于0.5dB，并最终计算各个传声器的平均声压级作为路面噪声的测试结果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备，其特征在于，包括总体支撑结构、托举承载系统和试件装载平台，所述试件装载平台安装于总体支撑结构上且可相对总体支撑结构上下移动，所述托举承载系统设置于总体支撑结构内部，用于驱动试件装载平台上下移动；所述试件装载平台包括试件环道，所述试件环道内设置有沥青混合料试件，所述沥青混合料试件上方设置有车轮，当所述托举承载系统驱动试件装载平台向上移动时，所述车轮与试件环道内的沥青混合料试件滚动接触；当所述托举承载系统驱动试件装载平台向下移动时，所述车轮与试件环道内的沥青混合料试件相分离。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备，其特征在于，所述总体支撑结构包括支撑本体，所述支撑本体内部设置有内部腔体，所述支撑本体上表面设置有试件装载平台安装孔，所述支撑本体侧壁上设置有进水口和排水口，所述支撑本体底部设置有底部支座，所述进水口上设置有球阀。

3.根据权利要求2所述的沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备，其特征在于，所述试件装载平台包括试件托盘，所述试件托盘包括围挡部、中央台和设置于围挡部和中央台之间的试件环道，所述试件环道内设置有多个试件模具，所述试件模具内设置有沥青混合料试件；所述试件托盘顶部设置有上部限位立柱，所述试件托盘底部设置有下部限位立柱和承载孔，所述试件托盘底部与承载孔相对应的位置设置有压力传感器，所述下部限位立柱滑动设置于支撑本体上表面的试件装载平台安装孔内部，所述承载孔用于连接托举承载系统；所述中央台上设置有进水导孔和排水导孔。

4.根据权利要求3所述的沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备，其特征在于，所述托举承载系统整体安装于支撑本体的内部腔体内，包括油缸，所述油缸包含缸体和缸杆，所述缸体的下端与内部腔体底面固定连接，所述缸杆的上端连接有压力弹簧，所述压力弹簧与压力传感器位置相对应，所述压力弹簧在缸杆的驱动下对压力传感器施加不同的压力，所述压力传感器用于测量托举承载系统与试件装载平台间的压力。

5.根据权利要求4所述的沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备，其特征在于，所述支撑本体上还设置有用于驱动车轮的高速加载系统，所述高速加载系统包括电机、锥形齿轮系、轮轴组、两个车轮和扭矩传感器，所述电机固定于支撑本体顶部，所述电机的驱动轴通过锥形齿轮系和轮轴组连接两个车轮，驱动两个所述车轮沿试件环道公转的同时车轮本身进行自转；所述扭矩传感器用于测量电机的输出扭矩。

6.根据权利要求2所述的沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备，其特征在于，所述支撑本体的两侧对称设置有噪声测试系统，所述噪声测试系统包括悬臂支架，所述悬臂支架与支撑本体固定连接，所述悬臂支架上设有多个传声器支座，多个传声器支座上分别设置传声器。

7.根据权利要求3所述的沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备，其特征在于，还包括喷淋系统，所述喷淋系统包括环状管道、多个管道支架、进水导管和出水导管，所述环状管道设置于试件环道上方，所述环状管道上设置有多个喷嘴，喷嘴轴线指向车轮轮迹带中部；所述管道支架的一端与环状管道相连接，所述管道支架的另一端与中央台相连接；所述进水导管的一端穿过进水导孔与进水口相连通，所述进水导管的另一端与环状管道相连通；所述出水导管的一端与排水导孔相连通，所述出水导管的另一端与排水口相连通。

8.根据权利要求2所述的沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备，其特征在于，所述支撑本体背面设置有微电脑控制器，所述微电脑控制器上设置有控制按钮和显示屏，所述控制按钮包括电源总开关、电机开关、电机转速调节按钮、油缸开关以及油缸升降控制按钮。

9.一种基于如权利要求1-8任一项所述沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定沥青混合料目标配合比后，采用试件模具采用碾压成型的工艺制作多块沥青混合料试件备用；

2)将水准气泡置于试件装载平台表面，确认设备整体处于水平状态，如存在偏差可通过底部支座进行调整；

3)将装有试件的多个试件模具依次安装至试件托盘中，确保试件模具的限位块嵌入模具卡槽中；

4)在排水口处放置接水容器，将压力水源连接至进水口球阀处，打开球阀并调整流量至合适大小，确保喷嘴能够把水均匀喷洒至试件表面形成水膜；

5)打开设备的电源总开关，确认各项传感器工作正常，并将电脑连接至USB数据传输接口读取数据，准备开始试验；

6)打开电机开关，根据欲施加的目标滑移速度调整电机至目标转速；

7)待高速加载系统在目标转速下运行稳定后，将扭矩传感器的读数清零，并记录传声器的初始数据作为背景噪声；

8)打开油缸开关，升起油缸杆，当试件装载平台已被顶起但尚未与轮胎接触时，暂停抬升，将压力传感器的读数清零；

9)继续抬升缸杆，当试件表面与轮胎接触后试件装载平台将不再上升，此时压力传感器读数开始不断增大，直至达到目标轴载后停止抬升；

10)通过微电脑控制器的显示屏观察转速和压力传感器读数均处于目标数值后，保持设备稳定运行设定时间，记录这一过程中各项传感器的测试数据；

11)测量过程结束后，将电机转速调至0，使高速加载系统在摩擦力的作用下逐渐减速直至停止，关闭电机开关；

12)将缸杆位置调至最低，使试件装载平台回落到总体支撑结构上，关闭油缸开关，关闭电源总开关，关闭球阀；

13)使用辅助吊装工具通过起吊环将试件模具吊出试件装载平台，并将设备表面擦拭干净，试验结束；

如果要检测试件在干燥状态下的表面功能，则应忽略上述过程中的步骤4)，其他步骤同上。

10.根据权利要求9所述的沥青混合料表面抗滑及噪声性能室内测试设备的使用方法，其特征在于，还包括处理试验数据：

首先基于扭矩传感器数据，计算车轮/试件间的切向摩擦力大小；进一步结合压力传感器数据，计算目标滑移条件下试件的摩擦系数值；对于噪声数据，使用各传声器位置的1/3倍频程声压级峰值减去初始环境的背景噪声峰值，得到的各传感器计算结果偏差应当小于0.5dB，并最终计算各个传声器的平均声压级作为路面噪声的测试结果。