CN204116204U - 一种路面附着系数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种路面附着系数测量装置，包括：测量主机，在所述测量主机的下方设有驱动轮以及辅助行轮，所述测量主机上设有为驱动轮提供动能的动力装置，在所述驱动轮和辅助行轮之间设有摩擦装置，该摩擦装置连接有第一传感器，在所述动力装置上设有第二传感器，所述第一传感器和第二传感器分别与设于测量主机内的控制装置电连接。本实用新型具有测量范围广，便携性好，自动化程度高，数据精度高，成本低，操作简单等优势特点，可适用于任何环境条件下(干燥、潮湿、积水、结冰、积雪等)的路面测试。

Description

一种路面附着系数测量装置

技术领域

本实用新型涉及道路表面附着系数(又称附着系数)的特性进行测量的装置，尤其涉及一种能够便于携带且可直接对路面附着系数值进行测量的路面附着系数测量装置。 

背景技术

路面附着系数测量装置的研制一直是路面摩擦课题研究的重点，目前采用的道路路面附着系数测量方法很多，但概括起来可分为制动距离法、摆式仪法和测试车法三种： 

1、制动距离法 

这是常采用的简单检测计算方法。以一定速度在潮湿的路面上行驶的四轮小客车或轻货车，当四个车轮被制动时，根据汽车在均匀低速行驶条件下制动方程得出附着系数。 

制动方程式为： 

由上式知，只要测出初始速度v和停车距离s就可以得出附着系数由于测得的值与车速有关，所以求出的值只能看作是制动开始至完全停车时速度范围的平均值。因此它不能完全表明实验地点的路面滑溜性。这种方法的特点是测试方法简单，测试速度快，但精度不高，而且在测试过程中必须中断交通。特别是在较高速度下进行连续性刹车，在易滑路面上有一定的危险性。所以此法一般很少使用，仅仅作为辅助测定手段。 

2、摆式仪法 

摆式仪是由英国开发的。摆式仪是根据能量守恒原理研制的。摆式仪的摆 锤底面装一橡胶滑块，当摆锤从一定高度自由下摆时，滑块面同实验摆面接触。由于摆锤同实验面之间的摩擦而产生制动，使摆锤不能回到原来的高度，只能回到一定高度。附着系数值由摆动的指针指定值来反映。此法优点是原理简单，实验简便，在微糙纹理机构路面上能反映出低速行驶(10kmm)时的实际附着系数。不仅可以用于室内也可用于野外测试沥青路面及水泥混凝土路面。缺点是在用摆式仪进行路面抗滑性测试，速度慢，效率低，从而不能对里程较长的公路进行全线测试，而只能选择某些路段抽样调查，这使得测试结果表征路面抗滑性的具有一定的片面性。而且测试时是定点测试，在测试过程中必须中断交通以保证工作人员的安全，影响了交通，也影响了道路运营的经济效益，测试结果受人为因素影响大，检测速度慢，只适用于一般公路不具备附着系数测试车时的抗滑性能检测。 

3、测试车法 

测试车有拖挂式和单体式。苏联、日本、英国相继开发出自己的产品。由于结构复杂，过去主要用于科研工作，现己被发达国家用于实际附着系数测量工作。通过在车辆上增设测试轮以及相应设备，可以测量不同车速和不同车轮荷载下的附着系数。这是一种相对可靠的附着系数测定方法。这种方法效率高，但价格十分昂贵 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种路面附着系数测量装置。 

根据本实用新型的一方面，提供了一种路面附着系数测量装置，包括：测量主机，在所述测量主机的下方设有驱动轮以及辅助行轮，所述测量主机上设有为驱动轮提供动能的动力装置，在所述驱动轮和辅助行轮之间设有摩擦装置，该摩擦装置连接有第一传感器，在所述动力装置上设有第二传感器，所述第一 传感器和第二传感器分别与设于测量主机内的控制装置电连接。 

进一步的，摩擦装置包括标准轮胎橡胶以及配置块，所述标准轮胎橡胶通过配置块与所述测量主机连接，在所述测量主机的下端部设有一通槽，所述标准轮胎橡胶的下端部穿过该通槽与所述测量路面接触。 

进一步的，在所述摩擦装置与第一传感器之间还设有一柔性连接件。 

进一步的，动力装置包括与控制装置电连接的驱动电机，所述驱动电机通过传动组件与驱动轮连接，该传动组件包括传动轮以及传动带，所述辅助行轮以及驱动轮分别设于测量主机的下端的前后侧。 

进一步的，控制装置包括相互电连接的CPU控制器和触摸控制屏，所述触摸控制屏设于测量主机的上端部。 

进一步的，控制装置还连接有便携式计算机以及便携式打印机。 

进一步的，第一传感器为拉力传感器，所述第二传感器为距离传感器。 

进一步的，在所述测量主机内还设置有电源模块，所述电源模块包括锂电池、电压转换器以及控制电路，所述电源模块分别连接控制装置、驱动装置、第一传感器以及第二传感器。 

进一步的，所述标准轮胎橡胶整体呈弧形 

本实用新型的有益效果为：本实用新型在深入研究路面附着系数测试原理的基础上，结合国内外路面附着系数测量设备的特点，研制的一种新型路面附着系数测量设备。与传统附着系数测量方法相比，本实用新型具有测量范围广，便携性好，自动化程度高，数据精度高，成本低，操作简单等优势特点，可适用于任何环境条件下(干燥、潮湿、积水、结冰、积雪等)的路面测试。 

传统附着系数测量装置各有缺陷。制动距离法精度低，测量方法复杂。摆式仪只能做潮湿路面测试，测量数据具有片面性，且所测试的结果数据与路面 附着系数值需换算，携带不方便。测试车结构复杂，成本高昂，维护困难，无法大量应用。 

本实用新型体积小，精度高，便携性强，操作简单方便，在野外可由蓄电池供电工作，适用于沥青、水泥、瓷砖等各种路面在各种环境下的附着系数测试。 

附图说明

图1为路面附着系数测量装置的结构示意图。 

图2为路面附着系数测量装置的原理示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。 

图1至图2示意性地显示了根据本实用新型的一种路面附着系数测量装置。 

本实施例提供的一种路面附着系数测量装置，如图1和图2所示，包括：测量主机001，在所述测量主机001的下方设有驱动轮002和辅助行轮003，所述测量主机001上设有为驱动轮002提供动能的动力装置，该动力装置包括与控制装置电连接的驱动电机004，所述驱动电机004通过传动组件与驱动轮002连接，该传动组件包括传动轮005以及传动带006，所述辅助行轮003以及驱动轮002分别设于测量主机001的下端的前后侧，在驱动轮002上还设有第二传感器007，该第二传感器007为高精度距离传感器；在所述驱动轮002和辅助行轮003之间设有摩擦装置，该摩擦装置包括整体呈弧形的标准轮胎橡胶008以及配置块009，所述标准轮胎橡胶008通过配置块009与所述测量主机001连接，在测量主机001的下端部设有一通槽,标准轮胎橡胶008的下端部穿过该通槽，实现标准轮胎橡胶008的下端部与测量路面接触；所述配置块009连 接柔性连接件010，该柔性连接件010的另一端连第一传感器011，该第一传感器011为高精度拉力传感器；在测量主机001内设置有控制装置，该控制装置包括相互电连接的CPU控制器012和触摸控制屏013，该CPU控制器012分别与驱动电机004、第一传感器011以及第二传感器007电连接，所述触摸控制屏013设于测量主机001的上端部，在本实施例中CPU控制器012可通过USB或者串口等方式连接一便携式计算机，该便携式计算机或CPU控制器012可通过蓝牙模块连接有便携式打印机。 

此外，在所述测量主机001内还设置有电源模块014，所述电源模块014包括锂电池、电压转换器以及控制电路，所述电源模块014分别连接控制装置、驱动装置、第一传感器011以及第二传感器007。 

本实用新型的工作流程为：操作人员将附着系数测量仪放置于需要测量附着系数的路面，开启电源，在大屏彩色的触摸控制屏013上根据现场情况设定测试必要的参数，按启动测试键，CPU控制器012启动驱动电机004，驱动电机004带动驱动轮002转动，由此自动驱动小车行走，拖动标准轮胎橡胶008移动约一米左右的距离，在此过程中，高精度的第一传感器011将数据实时传输至CPU控制器012。数据经过CPU控制器012内部电路处理后直接得到附着系数值，可通过连接有的笔记本电脑，通过笔记本电脑绘制过程曲线图和报表输出等，可通过蓝牙传输现场打印出数据结果，对同一处进行多次测量，取平均值作为最终数据结果，整个测量过程完毕。 

本实用新型的工作原理为：由物理学可知，在水平面上，附着系数是两物体作相对运动时，接触面的水平反向力与垂直力之比得到的无量纲系数。在物理学与实际工程应用上就常用此法测定各种物体问表面的附着系数。 

在实际运动过程中，路面相对标准轮胎橡胶008块附着系数是经常变化的。 一定载荷的标准轮胎橡胶008块和路面接触并以一定速度行进，根据力学原理，峰值附着系数等于水平方向作用力的极限值与垂直方向作用力的比值。所以，只要测量水平方向作用力，即为标准轮胎橡胶008块与路面水平方向上的摩擦力，就能测得峰值附着系数。在拖动过程中产生的测得过程摩擦力为动态摩擦力，通过计算的得出动态附着系数值。路面附着系数可用下式表达：μ＝f/N式中：μ为附着系数；N为标准轮胎橡胶008块及配重块垂直方向上的正压力；f为标准轮胎橡胶008块与地面水平方向上的摩擦力。 

因此，测得标准轮胎橡胶008块与路面的纵向摩擦力f，即水平方向拉力，就可得到路面的附着系数。 

根据以上理论依据，本实用新型将标准轮胎橡胶008块垂直方向上的正压力由配重块的自身重量产生，保持正压力N的稳定。并使用高精度力传感器，保证测量数据的精确性。 

本实用新型的有益效果为：本实用新型在深入研究路面附着系数测试原理的基础上，结合国内外路面附着系数测量设备的特点，研制的一种新型路面附着系数测量设备。与传统附着系数测量方法相比，本实用新型具有测量范围广，便携性好，自动化程度高，数据精度高，成本低，操作简单等优势特点，可适用于任何环境条件下(干燥、潮湿、积水、结冰、积雪等)的路面测试。 

传统附着系数测量装置各有缺陷。制动距离法精度低，测量方法复杂。摆式仪只能做潮湿路面测试，测量数据具有片面性，且所测试的结果数据与路面附着系数值需换算，携带不方便。测试车结构复杂，成本高昂，维护困难，无法大量应用。 

本实用新型体积小，精度高，便携性强，操作简单方便，在野外可由蓄电池供电工作，适用于沥青、水泥、瓷砖等各种路面在各种环境下的附着系数测 试。 

本实用新型充分运用路面检测技术、物理学、电子学、计算机软件、自动控制等成熟技术，并符合国家制定的路面检测相关标准。 

(1)通用性好 

能直接用于多种不同材料的路面附着系数的检测，能适应在多种天气情况下的路面检测，内部有相应的参数设定。 

(2)测量精度高 

采用自动驱动机构带动配置摩擦装置，可以避免人工拖动时用力不均所产生对力传感器的影响，降低了人为因素误差。 

(3)数据结果处理及时 

测试时可即时得到测试结果，通过蓝牙打印机可直接打印出纸质数据报告，在事故勘察过程中可要求事故双方现场对测试结果签字确认，可避免后期数据处理产生的不信任纠纷。 

(4)易于扩充 

具有良好的扩充机制和扩充接口。一方面可以在确保系统兼容性的前提下安全快速的加入对新设备的支持，另一方面可以允许用户根据实际情况对本系统的硬件系统和软件系统进行二次开发。 

(5)稳定可靠 

考虑到设备的实际工作环境中温度、湿度、压力、震动等因素对设备所造成的影响，保证系统在规定的工作环境下工作可靠、性能稳定。对于本实用新型的供电、接地也都应进行了相应处理,数据采集、过程控制一般都了进行隔离。 

(6)智能化 

整个测量过程实现高度智能化自动化，最大限度的减少人工干预。 

(7)升级容易 

本实用新型软件及嵌入式系统建立在一个具有良好发展前景的开放式平台上，较长的一段时期内可以通过小规模的升级，迅速适应新的应用需求，不断完善已有功能。 

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。 

Claims (9)

1.一种路面附着系数测量装置，其特征在于，包括：测量主机，在所述测量主机的下方设有驱动轮以及辅助行轮，所述测量主机上设有为驱动轮提供动能的动力装置，在所述驱动轮和辅助行轮之间设有摩擦装置，该摩擦装置连接有第一传感器，在所述动力装置上设有第二传感器，所述第一传感器和第二传感器分别与设于测量主机内的控制装置电连接。 

2.根据权利要求1所述的路面附着系数测量装置，其特征在于，所述摩擦装置包括标准轮胎橡胶以及配置块，所述标准轮胎橡胶通过配置块与所述测量主机连接，在所述测量主机的下端部设有一通槽，所述标准轮胎橡胶的下端部穿过该通槽与所述测量路面接触。 

3.根据权利要求1所述的路面附着系数测量装置，其特征在于，在所述摩擦装置与第一传感器之间还设有一柔性连接件。 

4.根据权利要求1所述的路面附着系数测量装置，其特征在于，所述动力装置包括与控制装置电连接的驱动电机，所述驱动电机通过传动组件与驱动轮连接，该传动组件包括传动轮以及传动带，所述辅助行轮以及驱动轮分别设于测量主机的下端的前后侧。 

5.根据权利要求1所述的路面附着系数测量装置，其特征在于，所述控制装置包括相互电连接的CPU控制器和触摸控制屏，所述触摸控制屏设于测量主机的上端部。 

6.根据权利要求1所述的路面附着系数测量装置，其特征在于，所述控制装置还连接有便携式计算机以及便携式打印机。 

7.根据权利要求1所述的路面附着系数测量装置，其特征在于， 所述第一传感器为拉力传感器，所述第二传感器为距离传感器。 

8.根据权利要求1所述的路面附着系数测量装置，其特征在于，在所述测量主机内还设置有电源模块，所述电源模块包括锂电池、电压转换器以及控制电路，所述电源模块分别连接控制装置、驱动装置、第一传感器以及第二传感器。 

9.根据权利要求2所述的路面附着系数测量装置，其特征在于，所述标准轮胎橡胶整体呈弧形。