ES2254302T3 - Dispositivo y procedimiento para medir el ruido y la porosidad de los asfaltos. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento para medir el ruido y la porosidad de los asfaltos.Info
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Abstract
Dispositivo para medir el ruido y la porosidad de asfaltos, caracterizado porque comprende: - al menos dos micrófonos (7, 7¿) colocados el uno en el lado derecho y el otro en el lado izquierdo de un vehículo, asociados respectivamente a al menos dos ruedas (5, 5¿) del vehículo (4) de manera a poder detectar la presión acústica producida por el contacto entre el neumático de las ruedas (5, 5¿) y el asfalto (3) sobre el cual el vehículo está transitando, - un transductor (6) de posición capaz de medir el avance del vehículo sobre el asfalto (3), y - un analizador (10) espectral multicanal conectado a la salida de los micrófonos (7, 7¿) y del transductor (6) deposición para analizar las señales que salen de los micrófonos (7, 7¿) y del transductor (6) de posición y a los datos de salida relativos al ruido y a la porosidad del tramo de asfalto recorrido.
Description
Dispositivo y procedimiento para medir el ruido y
la porosidad de los asfaltos.
La presente invención se refiere a un dispositivo
y a un procedimiento para medir/controlar el nivel de ruido y la
porosidad de los asfaltos de carretera, particularmente apropiado
para ser usado en el control de la condición del asfalto que forma
la capa de desgaste de las carreteras, autovías y similares.
El ruido producido por el asfalto se mide
actualmente por diversos procedimientos.
Se conoce un sistema que utiliza micrófonos
colocados a una distancia preestablecida de la calzada de la
carretera para medir el ruido producido por el tráfico. Dicho
sistema tiene el inconveniente de medir el ruido en ese momento
particular, en ese lugar, con ese tráfico y no puede proporcionar
ninguna indicación de cuánto afecta el tipo de asfalto a la
medición. Con este sistema se mide principalmente el ruido del
carril más cercano al micrófono y no se puede determinar el ruido
de los otros carriles. El ensayo de medición no se puede reproducir
porque no se pueden reproducir las condiciones
"medioambientales".
Otro sistema conocido proporciona micrófonos
colocados enfrente y/o en el lateral y/o detrás de una rueda de un
carro insonorizado para medir el ruido de rodamiento de la rueda.
Dicho sistema utiliza carros monorueda, no previstos para ninguna
regulación de autovías, tales como las italianas. Dichos carros
monorueda requieren una escolta apropiada y no pueden transitar a
gran velocidad.
Otro sistema de por sí conocido proporciona un
carro con altavoces que emite una señal acústica de frecuencia
conocida hacia el asfalto y micrófonos que reciben dicha señal
acústica que mide el ruido residual. Dicho sistema no mide el ruido
producido, sino cuánto ruido es capaz de absorber el asfalto.
Además, la velocidad de muestreo y de adquisición de datos de dicho
sistema es muy lenta.
El documento DE-4213222 presenta
un procedimiento para medir la rugosidad de la carretera llevando a
cabo un análisis espectral de la señal grabada a través de un
micrófono fijado cerca de un neumático de un vehículo.
Sin embargo, la información obtenida no se
refiere al ancho total de la carretera.
Se conocen diversos procedimientos para medir la
drenabilidad y la porosidad del asfalto. La drenabilidad y la
porosidad están relacionadas la una con la otra. De hecho, no puede
haber drenabilidad a menos que el asfalto tenga poros en los cuales
pueda correr el agua.
Con el fin de medir la drenabilidad de un
asfalto, se usa el sistema comúnmente conocido como "Cilindro
belga". En este sistema se llena un cilindro con agua y se coloca
sobre el asfalto. De esta manera se mide el tiempo que tarda una
cantidad conocida de agua en salir del cilindro y dispersarse en las
cavidades del asfalto. Evidentemente, para llevar a cabo la
medición, el carril debe estar cerrado al tráfico y la respuesta de
la medición se refiere solamente al lugar en el cual se ha llevado a
cabo.
La porosidad de un asfalto se mide con el sistema
llamado "altura de arena". Dicho sistema utiliza un rayo láser
para medir la profundidad de las cavidades en el asfalto. El rayo
láser no mide toda la capa de drenaje contenida en el asfalto. De
hecho, dicho medición se lleva a cabo solamente hasta que el rayo
láser encuentra el primer obstáculo. De este modo, este
procedimiento no es capaz de detectar si hay otras cavidades que
permitan el drenaje por debajo de la primera cavidad.
Se conoce igualmente un sistema, concebido por el
mismo solicitante, que mide tanto el ruido como la porosidad del
asfalto colocando un micrófono detrás de una rueda de un carro que
transita rápidamente a lo largo del asfalto y evaluando el espectro
obtenido a partir de la señal acústica detectada por el
micrófono.
Este sistema de medición, denominado "medición
de alto rendimiento", está basado en un carro de dos ruedas, en
el cual se coloca un transductor de posición sobre una rueda del
carro y se coloca un micrófono sobre la rueda derecha del carro.
Los datos medidos por el transductor y por el micrófono se combinan,
se comprimen y se encuentran disponibles en una hoja de cálculo
para obtener una medida del ruido y de la porosidad del asfalto a
lo largo del recorrido cubierto por el carro.
Este sistema también tiene algunos inconvenientes
y limitaciones.
La medición del ruido y de la porosidad se
refiere a una banda de asfalto igual a la huella de la rueda del
carro y la rueda del carro transita generalmente a una distancia de
aproximadamente un metro del borde derecho del carril de tráfico.
El usuario final utiliza los datos obtenidos por el sistema y tiende
a olvidar las limitaciones anteriormente descritas, considerando en
consecuencia que la situación medida solamente en el lado derecho
del carril analizado se aplica a toda la calzada. Por consiguiente,
este sistema de medición da lugar a una incertidumbre acerca de los
datos analizados.
La figura 1 muestra un tramo recto de una autovía
que tiene una pendiente transversal hacia la derecha del 2,5%. En
presencia de asfalto de drenaje, el agua corriente lleva la suciedad
presente en el carril de adelantamiento y en el carril de tráfico a
lo largo de la pendiente hacia la parte más baja. En algún caso la
suciedad no fluye hacia la salida sino que se asienta entre el
carril de tráfico y el arcén. Puesto que el punto de medición está
aproximadamente a un metro del borde derecho del carril de tráfico,
la medición está penalizada por la presencia de suciedad. En este
caso el espectro medido por el aparato indicará la presencia de
suciedad y por lo tanto una baja porosidad, que corresponde
exactamente a la situación detectada.
A partir de los datos medidos, la situación de
toda la calzada podría ser:
- -
- sucia en la parte derecha y limpia en la parte izquierda por las razones explicadas anteriormente,
o
- -
- sucia en la parte derecha y también en la parte izquierda debido a que se está produciendo el deterioro y el desgaste de todo el pavimento. En el segundo caso, el bloqueo de los poros detectados en el lado derecho se debería extender sin duda a toda la calzada.
En conclusión, consideradas las variables del
fenómeno, no se puede extender un único punto de medición situado
en la parte derecha del carril de tráfico a toda la calzada.
Como se muestra en la figura 2, durante una curva
a la derecha, la pendiente de la calzada hacia la derecha aumenta y
se vuelve a producir el problema anterior. Igualmente hay el
problema de los camiones articulados que tienden a "cortar la
esquina" y las rodadas creadas por su paso se concentran en la
derecha. A menudo hay también un aplanamiento del asfalto causado
por la carga incrementada en las ruedas interiores respecto del
radio de curvatura del vehículo.
La posición de la rueda del carro en el cual está
colocado el micrófono de medición es tal que el espectro detectado
por el micrófono, en este caso también, indica el bloqueo de los
poros del asfalto, exactamente en el punto de medición, no
coincidiendo probablemente con el resto de la calzada.
En este caso igualmente la situación debería ser
analizada como se ha indicado anteriormente. La calzada podría
estar sucia en la parte derecha y limpia en la parte izquierda por
las razones que se acaban de explicar, o sucia en la parte derecha
y también en la parte izquierda debido a que se está produciendo el
deterioro y el desgaste de todo el pavimento y en este último caso
la detección del bloqueo de la porosidad detectada en el lado
derecho se debería extender sin duda a toda la calzada.
A partir de todo lo anterior, se puede deducir
que en este caso también, los datos medidos con un único punto de
medición no ofrecen seguridad y el fenómeno del bloqueo de los poros
puede o no, afectar a toda la calzada.
Como se muestra en la figura 3, una curva a la
izquierda tiene una pendiente hacia la izquierda. El carril de
tráfico es mayor que el carril de adelantamiento y la rueda de
medición puede estar en la zona más limpia de la calzada. En este
caso el espectro medido indica la presencia de poros abiertos en el
asfalto. Sin embargo, esta medición no se puede extender al resto
de la calzada. De hecho, podría haber problemas de cierre de los
poros en el carril de adelantamiento, los cuales se extienden
también al carril de tráfico, pero puesto que la medición se
realiza sólo en el extremo derecho del carril de tráfico, el
fenómeno no se puede detectar.
El objeto de la presente invención es eliminar
los inconvenientes de la técnica anterior proporcionando un
dispositivo para medir el ruido y la porosidad del asfalto que es
eficiente, versátil, práctico y sencillo de fabricar.
El objeto se consigue, según la invención, con
las características enumeradas en la reivindicación independiente 1
anexa.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
procedimiento para medir el ruido y la porosidad del asfalto que es
preciso y fiable.
Este objeto se consigue, de acuerdo con la
invención, con las características enunciadas en la reivindicación
independiente 8 anexa.
Las realizaciones ventajosas de la invención son
evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes.
El dispositivo y el procedimiento para medir el
ruido y la porosidad del asfalto, de acuerdo con la invención,
están basados en la utilización de un carro provisto de dos ruedas,
en el cual un transductor de posición está colocado en una rueda y
un micrófono para detectar la señal acústica procedente del ruido
entre la rueda y el asfalto está posicionado en cada una de las dos
ruedas.
Dicho sistema tiene diversas ventajas.
La medición se realiza a una velocidad constante
y el límite de velocidad máxima para el carro está establecido por
el código de circulación en autovía.
No son necesarios ni el cierre temporal de los
carriles ni los escoltas para el carro y el tráfico puede circular
normalmente incluso mientras se está realizando el ensayo, sin
afectar al resultado.
A continuación se expondrán las ventajas del
sistema de medición con dos micrófonos de acuerdo con la invención
respecto del sistema de medición con un micrófono según la técnica
anterior.
En el sistema de medición según la invención, el
primer micrófono está posicionado cerca de la primera rueda de
medición del carro que transita a una distancia de aproximadamente
un metro del borde izquierdo del carril. El resultado más evidente
es que los datos obtenidos están duplicados, puesto que los dos
micrófonos detectan una pluralidad de fuentes distintas de ruido
que están separadas la una de la otra.
En el caso de datos homogéneos, que coinciden con
las curvas de los espectros obtenidos a partir de las dos fuentes
de sonido, es lógico pensar que la zona entre los dos puntos medidos
se comportará como los dos puntos medidos. Por consiguiente, en
este caso, la zona de medición ya no es igual al ancho del neumático
usado, como en la medición con un micrófono, pero para los datos
homogéneos es igual a la distancia entre los extremos de las dos
ruedas. Es decir, se obtiene una zona de medición casi diez veces
tan ancha como la zona de medición del sistema de la técnica
anterior.
Para las tres situaciones vistas anteriormente,
carretera recta, curva a la derecha y curva a la izquierda, ya no
hay ninguna diferencia en el análisis porque la medición ya no se
realiza sobre el lado derecho, sino también en el lado izquierdo,
de este modo ya no hay ninguna duda acerca de la interpretación de
los datos medidos.
Si tanto el micrófono derecho como el micrófono
izquierdo señalan la presencia en el asfalto de poros cerrados, hay
una situación de deterioro que afecta a todo el carril.
Si tanto el micrófono derecho como el micrófono
izquierdo señalan la presencia de poros abiertos, hay una situación
óptima que afecta a todo el carril.
Si el micrófono derecho señala la presencia de
poros cerrados en el asfalto y el micrófono izquierdo señala la
presencia de poros abiertos, se localiza un problema sólo en le lado
derecho del carril.
Si el micrófono derecho señala la presencia de
poros abiertos en el asfalto y el micrófono izquierdo señala la
presencia de poros cerrados, se localiza un problema en el lado
izquierdo del carril que no puede ser detectado con la técnica
anterior del sistema que utiliza sólo un micrófono en la rueda
derecha del carro.
Las características adicionales de la invención
se harán más comprensibles mediante la siguiente descripción
detallada, en referencia a una realización puramente ilustrativa y
por lo tanto no limitativa de las mismas, ilustrada en los dibujos
anexos, en los que:
La figura 1 es una vista esquemática que ilustra
a partir de la parte posterior de un vehículo a motor que remolca
un carro sobre el cual está montado un dispositivo de la técnica
anterior para medir el ruido y la porosidad del asfalto, el
vehículo a motor y el carro están transitando sobre un tramo recto
de una autovía mostrada en sección;
La figura 2 es una vista esquemática similar a la
figura 1, en la que el vehículo a motor y el carro están
transitando sobre un tramo de autovía con una curva a la derecha,
mostrada en sección;
La figura 3 es una vista esquemática similar a la
figura 1, en la cual el vehículo a motor y el carro están
transitando sobre un tramo de autovía con una curva a la izquierda
en sección;
La figura 4 es una vista esquemática similar a la
figura 1, en la que está montado un dispositivo para medir el ruido
y la porosidad del asfalto de acuerdo con la invención en el
carro.
La figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra
la cadena de adquisición de datos del dispositivo para medir el
ruido y la porosidad del asfalto según la invención.
El dispositivo para medir el ruido y la porosidad
del asfalto según la invención se describirán ahora con la ayuda de
las figuras 4 y 5.
La figura 4 muestra u vehículo a motor 1 que
transita sobre una superficie de carretera 2 sobre la cual está
depositada una capa de asfalto 3. El vehículo a motor 1 remolca un
carro 4 soportado por dos ruedas 5, 5' provistas con neumáticos con
una circunferencia de al menos 1,75 metros y un ancho de 160 mm o
más para tener una huella adecuada sobre el suelo. Las dos ruedas
5, 5' montan neumáticos idénticos.
Un micrófono 7, 7' que tiene un transductor
electroacústico está posicionado detrás de cada rueda 5, 5' del
carro. El transductor electroacústico mide la presión acústica
relativa al contacto entre el asfalto y el neumático, convirtiendo
el fenómeno físico (presión acústica) en una señal electrónica
analógica (señal acústica).
La posición de los micrófonos 7, 7' respecto de
la fuente del ruido son idénticas. La distancia de los micrófonos
7,7' de las ruedas 5, 5' respectivas es tal que la medición no se
ve afectada por la cercanía de otras fuentes de ruido.
Tal como lo muestra el diagrama de bloques de la
figura 5, las salidas de la señal analógica procedente de los
micrófonos 7, 7' están conectadas a los respectivos
preamplificadores 8, 8' de señal que permiten que las señales
eléctricas analógicas procedentes de los micrófonos 7, 7' sean
filtradas y amplifica-
das.
das.
Los dos preamplificadores 8, 8' de señal están
conectados a dos canales de entrada de un analizador 10 de espectro
multicanal provisto con una gran capacidad de almacenamiento. De
esta manera, las señales eléctricas analógicas procedentes de los
micrófonos 7, 7' filtradas y amplificadas por los preamplificadores
8, 8' de señal, son enviadas en tiempo real al analizador 10 de
espectro.
Con referencia a la figura 4, un transductor 6 de
posición capaz de medir la distancia cubierta por el carro 4 está
montado en la rueda 5 izquierda del carro. A cada revolución de la
rueda 5 el transductor 6 de posición transmite una señal analógica
de encendido/apagado. El transductor 6 de posición detecta las
revoluciones de la rueda 5 y emite una señal analógica de acuerdo
con las revoluciones detectadas.
Tal como se muestra en el diagrama de bloques de
la figura 5, el transductor 6 de posición está conectado
directamente a un canal de entrada del analizador 10 de espectro. De
esta manera el analizador 10 de espectro graba el número de
revoluciones realizadas por la rueda 5 y sobre la base de la
circunferencia de la rueda 5 se calcula la distancia que ha
transitado el carro 4.
Los datos adquiridos por el analizador 10 de
espectro durante la medición son procesados para extraer la
información necesaria para la evaluación
final.
final.
Para permitir una evaluación cuantitativa y
cualitativa correcta de las emisiones de sonido detectadas, los
micrófonos 7, 7' están conectados al analizador 10 de espectro y los
datos medidos no se graban sobre medios de grabación (DAT u otros)
que podrían alterar los valores transmitidos.
En particular, antes de proceder a la combinación
de los datos procedentes del transductor 6 con los datos
procedentes de los micrófonos 7, 7' para la determinación de los
valores que corresponden a los puntos de distancia en millas, se
realizan algunos controles. Con este fin, el analizador 10 de
espectro tiene canales adicionales de entrada para la introducción
de los datos que proceden de dichos controles.
En particular se realizan controles sobre:
- -
- la velocidad instantánea de cobertura del tramo de carretera,
- -
- presencia o ausencia de factores de perturbación (que son señaladas en los canales adicionales del analizador de espectro),
- -
- verificación de los puntos de datos para la sincronización de los puntos de distancia en millas.
Los datos recibidos por el analizador de espectro
a continuación se comprimen, proporcionando una referencia
geográfica y hechos disponibles en un formato utilizable con hojas
de cálculo.
Estos datos siempre están divididos por el canal
de adquisición y de este modo por la fuente de sonido.
El analizador de espectro tiene una salida que
se puede conectar a un procesador. De esta manera, con el fin de
descargar los datos medidos, el analizador de espectro se puede
conectar ocasionalmente a un procesador 11 provisto con un software
apropiado para leer hojas de cálculo. Las hojas de cálculo se pueden
visionar mediante una pantalla de visualización 12 conectada al
procesador 11 y se pueden imprimir en formato de papel mediante una
impresora 13 o un trazador de gráficos 14 conectado al
procesador
11.
11.
Diversas unidades de información están
disponibles en una única línea de la hoja de cálculo, siendo las más
importantes:
- -
- el punto de distancia en millas al cual se refiere la medición;
- -
- el canal de adquisición (que identifica la posición de la rueda de medición dentro del carril);
- -
- el espectro de la medición (expresado en dBa; y presentada para cada banda de 1/3 de una octava);
- -
- el nivel calibrado equivalente "A" (es decir, calibrado según el filtro de tipo "A" que asimila la respuesta del oído humano, reduciendo los infrasonidos y los ultrasonidos adquiridos por los instrumentos) expresado en dBa; y
El índice de porosidad es un índice para evaluar
la apertura o cierre de los poros en el asfalto y consecuentemente
su capacidad de amortiguar el sonido.
El manto bituminoso tradicional con poros
cerraos tiene un espectro con su máxima intensidad centrado entre
1.250 Hz y 1.600 Hz, mientras que un manto del tipo drenaje y
amortiguación de sonido, con poros abiertos, tiene un pico de entre
800 Hz y un máximo de 1.000 Hz.
Procesando matemáticamente los valores numéricos
adquiridos para cada tercera parte de una octava, se obtiene un
parámetro de al cual se le da una referencia numérica. Cuanto más
bajo es la referencia del parámetro de porosidad, más poros
abiertos tiene el asfalto y por lo tanto más se asemeja a una capa
de desgaste, drenaje y amortiguación del sonido. Cuanto mayor es el
parámetro de porosidad, mas poros cerrados tiene el asfalto y por
lo tanto más se asemeja a una capa de desgaste tradicional.
La presente descripción se refiere
específicamente a un dispositivo que tiene dos micrófonos asociados
respectivamente a las dos ruedas de un carro. Sin embargo, también
se puede proporcionar un carro u otro vehículo con más de dos
ruedas. En este caso, el dispositivo según la invención comprenderá
una pluralidad de micrófonos asociados respectivamente a las ruedas
del carro o del vehículo.
Se pueden hacer numerosas variaciones y
modificaciones de detalle comprensibles para un experto en la
materia a la presente realización de la invención, sin por lo tanto
salirse del alcance de la invención establecido en las
reivindicaciones anexas.
Claims (9)
1. Dispositivo para medir el ruido y la
porosidad de asfaltos, caracterizado porque comprende:
- -
- al menos dos micrófonos (7, 7') colocados el uno en el lado derecho y el otro en el lado izquierdo de un vehículo, asociados respectivamente a al menos dos ruedas (5, 5') del vehículo (4) de manera a poder detectar la presión acústica producida por el contacto entre el neumático de las ruedas (5, 5') y el asfalto (3) sobre el cual el vehículo está transitando,
- -
- un transductor (6) de posición capaz de medir el avance del vehículo sobre el asfalto (3), y
- -
- un analizador (10) espectral multicanal conectado a la salida de los micrófonos (7, 7') y del transductor (6) deposición para analizar las señales que salen de los micrófonos (7, 7') y del transductor (6) de posición y a los datos de salida relativos al ruido y a la porosidad del tramo de asfalto recorrido.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho vehículo es un carro (4) con dos
ruedas (5, 5') capaz de ser remolcado por un vehículo (1).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque están interpuestos unos
preamplificadores (8, 8') respectivos de señales capaces de
filtrar y amplificar la señal que sale de los micrófonos (7, 7')
entre dichos micrófonos (7, 7') y dicho analizador espectral
(10).
4. Dispositivo según una reivindicación
cualquiera entre las reivindicaciones anteriormente mencionadas,
caracterizado porque el analizador espectral (10) proporciona
canales de entrada adicionales para la entrada de las señales de
control obtenidas sobre:
- -
- la velocidad instantánea de cobertura del tramo de asfalto,
- -
- la presencia o ausencia de factores que interfieren con la medición de la presión acústica, y
- -
- la verificación de los puntos de datos de referencia para la sincronización de los puntos de distancia en millas.
5. Dispositivo según una reivindicación
cualquiera entre las reivindicaciones anteriormente mencionadas,
caracterizado porque dicho transductor (6) de posición está
asociado a una rueda (5) del vehículo (4) para detectar las
revoluciones de dicha rueda durante su avance.
6. Dispositivo según una reivindicación
cualquiera entre las reivindicaciones anteriormente mencionadas,
caracterizado porque dicho analizador (10) espectral
proporciona una salida capaz de conectarse a un procesador (11)
para transferir los datos procedentes de dicho analizador (10)
espectral.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque dicho procesador (11) está conectado a
una pantalla de visualización (14) para visualizar los datos
relativos al ruido y a la porosidad del asfalto y una impresora
(13) o un trazador de gráficos (12) para la impresión en papel de
dichos datos relativos al ruido y a la porosidad del asfalto.
8. Procedimiento para medir el ruido y la
porosidad de asfaltos que comprende las siguientes fa-
ses:
ses:
- -
- medición de la presión acústica relativa al contacto entre el asfalto y al menos dos neumáticos de un vehículo que avanza sobre el asfalto, mediante al menos dos micrófonos, colocados el uno en el lado derecho y el otro en el lado izquierdo del vehículo.
- -
- Medición de la distancia recorrida por el vehículo, y
- -
- Análisis espectral de las señales que indican la presión acústica medida y la distancia recorrida para obtener datos que indican el ruido y la porosidad del tramo de asfalto recorrido.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque se realiza un control sobre:
- -
- la velocidad instantánea de cobertura del tramo de asfalto,
- -
- la presencia o ausencia de factores que interfieren con la medición de la presión acústica, y
- -
- la verificación de los puntos de datos para la sincronización de los puntos de distancia en millas.
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|---|---|---|---|
| ITMI01A0183 | 2001-02-01 | ||
| ITMI20010183 ITMI20010183A1 (it) | 2001-02-01 | 2001-02-01 | Dispositivo e metodo di rilevazione della rumorosita' e porosita' degli asfalti |
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Families Citing this family (7)
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|---|---|---|---|---|
| JP6371247B2 (ja) * | 2015-03-24 | 2018-08-08 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 音検出装置 |
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