[發(fā)明專利]一種風(fēng)積沙瀝青路面顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)及其使用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011221528.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN112345446A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 栗培龍;薛羽;孫超;趙晨希;高金營(yíng);朱德建;馬云飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N19/02
• 分類號(hào): G01N19/02;G01N15/00
• 代理公司: 西安睿通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 包春菊

本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，公開了一種風(fēng)積沙瀝青路面顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)及其使用方法，系統(tǒng)包括底部四角安裝支撐腿的底板；底板上安裝有用于驅(qū)動(dòng)升降板上下移動(dòng)的升降裝置，升降板上固定調(diào)頻控制器和電機(jī)，電機(jī)上連接有旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸的下端穿過(guò)底板并設(shè)置飛輪和轉(zhuǎn)盤；轉(zhuǎn)盤的底部安裝有多個(gè)橡膠塊；旋轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置有計(jì)算機(jī)連接的線速度傳感器、轉(zhuǎn)速度傳感器和扭矩傳感器；該系統(tǒng)能夠模擬真實(shí)瀝青路面風(fēng)積沙顆粒在不同初始速度和風(fēng)積沙密度下的動(dòng)態(tài)遷移過(guò)程，并利用線速度傳感器和扭矩傳感器獲取的信息通過(guò)計(jì)算機(jī)處理得到不同風(fēng)積沙密度下路面摩擦系數(shù)值的變化趨勢(shì)，為瀝青路面抗滑性能研究提供有效手段；其方法簡(jiǎn)單，可重復(fù)操作性、穩(wěn)定性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)積沙瀝青路面顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)及其使用方法，用于對(duì)沙漠地區(qū)瀝青路面的風(fēng)積沙顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)和識(shí)別，了解風(fēng)積沙顆粒的運(yùn)動(dòng)、遷移狀態(tài)以及確定其摩擦系數(shù)，并對(duì)瀝青路面的抗滑性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代交通的高速發(fā)展，人們對(duì)于道路的需求已經(jīng)不再局限于滿足方便、高效、快捷等基本功能，而是著眼于如何提高行車安全和駕駛舒適性的問題上。瀝青路面抗滑性能不足是導(dǎo)致交通事故頻發(fā)的一個(gè)重要因素。在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，公路在行車荷載、自然環(huán)境等因素的長(zhǎng)期共同作用下，道路表面會(huì)積存、覆蓋很多污染物，一旦污染物密度超過(guò)一定范圍，勢(shì)必會(huì)明顯削弱路面的抗滑行車。對(duì)于沙漠地區(qū)來(lái)說(shuō)，由于終年干旱少雨，揚(yáng)沙、沙塵暴、浮塵天氣常見，導(dǎo)致沙漠公路不可避免的出現(xiàn)路面“積沙”現(xiàn)象，路面附著的沙粒會(huì)顯著影響輪胎和路面的接觸特性，道路抗滑能力急劇降低，極大影響行車安全。

路面抗滑性能測(cè)定主要包括路表構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)兩部分。路表構(gòu)造深度通常采用鋪砂法、數(shù)字圖像技術(shù)、三維激光掃描儀等進(jìn)行測(cè)試，摩擦系數(shù)通常采用擺式摩擦系數(shù)測(cè)試儀、動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)摩擦系數(shù)儀、SCRIM橫向力系數(shù)測(cè)試車等采集擺值、動(dòng)摩擦系數(shù)、橫向力系數(shù)等抗滑性能指標(biāo)。對(duì)瀝青路面抗滑性能造成影響的環(huán)境因素主要有積水、冰雪以及油污、輪胎屑、泥土等，在已有研究中多采用數(shù)值模擬的手段探索有污染物存在時(shí)輪胎—路面的接觸特性。

目前針對(duì)瀝青路面抗滑衰變特性已有不少研究成果，但主要是針對(duì)路面無(wú)污染物或路面積水和結(jié)冰狀況開展的，缺少對(duì)于沙漠公路抗滑性能和風(fēng)積沙力學(xué)行為的細(xì)致研究。路表的積水和結(jié)冰通常可以用有限元模擬，而風(fēng)積沙由于顆粒的不均勻性和各向異性，其在胎/路接觸界面上的運(yùn)動(dòng)行為不能簡(jiǎn)單套用已有研究成果。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)積沙瀝青路面顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)及其使用方法，該系統(tǒng)能夠模擬真實(shí)瀝青路面風(fēng)積沙顆粒的動(dòng)態(tài)遷移過(guò)程，通過(guò)改變轉(zhuǎn)盤的初始轉(zhuǎn)速和風(fēng)積沙密度，使用高速攝像機(jī)觀測(cè)所標(biāo)記風(fēng)積沙顆粒在不同轉(zhuǎn)盤初始速度和風(fēng)積沙密度下的遷移、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用線速度傳感器和扭矩傳感器獲取的信息通過(guò)計(jì)算機(jī)處理得到不同風(fēng)積沙密度下路面摩擦系數(shù)值的變化趨勢(shì)，為沙漠地區(qū)瀝青路面抗滑性能研究提供行之有效的手段；其方法簡(jiǎn)單，具有可重復(fù)操作性、穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)顯著差異性的優(yōu)點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以解決。

(一)一種風(fēng)積沙瀝青路面顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)，包括底板、計(jì)算機(jī)和攝像機(jī)；其中，所述底板的底部四角對(duì)稱安裝有支撐腿；所述底板的上方設(shè)置有升降板，所述底板上安裝有升降裝置，所述升降裝置用于驅(qū)動(dòng)所述升降板上下移動(dòng)；

所述升降板上分別固定有調(diào)頻控制器和電機(jī)，所述調(diào)頻控制器的信號(hào)輸出端與所述電機(jī)的信號(hào)輸入端電連接；所述調(diào)頻控制器通過(guò)無(wú)線網(wǎng)與所述計(jì)算機(jī)連接；

所述電機(jī)的輸出軸上豎向連接有旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸的下端穿過(guò)所述底板并從上往下依次設(shè)置有飛輪和轉(zhuǎn)盤；所述轉(zhuǎn)盤的底部通過(guò)彈簧片周向均勻安裝有多個(gè)橡膠塊；

所述旋轉(zhuǎn)軸上分別設(shè)置有線速度傳感器、轉(zhuǎn)速度傳感器和扭矩傳感器，所述線速度傳感器、轉(zhuǎn)速度傳感器和扭矩傳感器分別通過(guò)無(wú)線網(wǎng)與所述計(jì)算機(jī)連接；