一种道路抗滑性能测试系统及其测试方法与流程

本发明属于道路测试技术领域，具体涉及一种道路抗滑性能测试系统及其测试方法。

背景技术：

公路路面的抗滑性能与交通安全密切相关，道路管理部门需要定期对已建成公路进行抗滑性能的测试，对于新建公路需要进行抗滑性能的验收。能够准确客观地对路面的抗滑性能新型表征的设备及配套的方法就显的至关重要。

目前用于检测路面摩擦系数的设备主要有三种，分别是摆式仪、横向力系数测试车、动态摩擦系数测定仪。

摆式仪主要用于检测路面的摩擦系数，是定点式摩擦系数检测设备的典型代表。其工作原理是通过将底面装有一块橡胶滑块的摆锤从一定高度自由下摆，滑块与路面进行接触，并摆回到一定高度。由于摩擦阻力的存在，回摆高度越小，路面的摩擦系数就越大。摆式仪为规范实验器具，适用于实验室研究与现场测定，优点是操作简单，直观；缺点是测点随机、主观，代表性不理想，实验数据受操作者技能影响大，误差较大。

横向力系数测定法需采用大型专业设备车测定，是将实验轮设定成与行车方向成一定角度，使其产生的同实验轮平面相垂直的横向摩阻力，此力与实验轮承受竖向荷载之比即为横向力系数，它能表征车辆实际制动或发生侧滑时的路面阻抗。横向力系数是直接反映路表抗滑性能的指标，其优势为大量连续监测；缺点是费用昂贵，数据受检测的环境、车速、测定轮胎等因素影响较大。

动态摩擦系数测定仪的测定原理为：圆盘从高处释放到路面上，圆盘在路面摩擦力的作用下逐渐减速至静止，在此过程中连续记录橡胶滑块和路面之间的摩擦力f，若橡胶滑溜块上的正压力为w，动态摩擦系数df＝f/w。能够实现连续测量，得到速度和动态摩擦系数的关系曲线。但是圆盘起始速度无法准确控制，计算结果不准确。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种道路抗滑性能测试系统及其测试方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种道路抗滑性能测试系统，包括测试车系统、加速系统、过渡系统和检测系统；

测试车系统包括测试车主体以及设置在测试车主体上的测试车导轮，测试车导轮通过导轮架与测试车主体外侧连接，测试车导轮能够相对导轮架转动，测试车主体底部设有摩擦层，测试车导轮上设有凹槽；测试车主体内设有用于感应测试车的实时速度的速度传感器，测试车导轮及导轮架的最低端高于摩擦层最下端，测试车主体为永磁体；

加速系统包括加速系统轨道以及设置于加速系统轨道上的加速磁场线圈，加速系统轨道上设有两排与测试车导轮凹槽配合的凸起，加速时测试车导轮位于两排加速系统轨道的凸起之间；

过渡系统包括一端连接于加速系统轨道一端的过渡系统轨道，过渡系统轨道上设有多排过渡系统滚轴；过渡系统轨道的另一端连接待测试道路；

检测系统包括温度检测器以及用于接收测试车主体检测车速信号的信号接收器以及与信号接收器连接的控制器；控制器用于信号接收器接收到的测试车主体运行速度进行存储。

进一步的，速度传感器分布于测试车主体左右两侧。

进一步的，所述摩擦层采用橡胶摩擦层。

进一步的，加速系统轨道采用自封闭环形加速导轨，自封闭环形加速导轨包括内导轨和外导轨，內轨外侧与外轨内侧分别设有一圈用于与测试车导轮凹槽配合的凸出轨道。

进一步的，自封闭环形加速导轨包括环形段和直行段，环形段和直行段通过连接块刚性连接；加速磁场线圈设置于自封闭环形加速导轨的直行段上；自封闭环形加速导轨通过连接架连接于加速系统底座，还包括与加速磁场线圈连接的加速系统电源系统；加速系统底座下端设有多个固定柱；直行段上的凸出轨道可伸缩设置于加速系统轨道上，过渡系统轨道设置于加速系统轨道直行段下端。

进一步的，加速系统轨道采用直行加速导轨，在直行加速导轨上设置多个加速磁场线圈。

进一步的，检测系统还包括用于对测试车主体进行导向的测试系统轨道，测试系统轨道上设有与测试车主体上的测试车导轮配合的导轨槽，导轨槽上设有凸起块，凸起块置于测试车导轮的凹槽内，且凸起块的上下面均不与测试车导轮凹槽的上下壁接触。

进一步的，测试系统轨道通过测试系统连接杆件固结连接。

一种道路抗滑性能测试方法，包括以下步骤：

步骤1)、获取测试车主体初始设定运动速度；

步骤2)、将获取设定初始运动速度的测试车主体在待测路面进行滑动测试，获取测试车主体的移动速度曲线以及待测试道路温度值；从而根据滑动系数计算得到待测路面抗性能指标。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种道路抗滑性能测试系统，包括测试车系统、加速系统、过渡系统和检测系统；利用由加速系统轨道以及设置于加速系统轨道上的加速磁场线圈组成的加速系统，对由测试车主体以及设置在测试车主体上的测试车导轮组成的测试车系统进行加速，使测试车系统达到预定速度后，然后利用与加速系统轨道连接起到过渡作用的过渡系统将测试车主体过渡到待测试道路上，利用设置于测试车主体上的速度检测器检测测试车主体的实时速度，从而得到测试过程中的关键数据，同时利用测试测量本身已知重量和摩擦系数，从而能够快速得到速度和动态摩擦系数的关系曲线，结果准确，检测方便。在加速系统轨道上设有两排与测试车导轮凹槽配合的凸起，加速时测试车导轮位于两排加速系统轨道的凸起之间，保证测试车主体加速平稳性。本装置结构简单，且容易实现，价格实惠。

进一步的，速度传感器分布于测试车主体左右两侧，通过两个速度传感器检测车辆的速度，结果准确可靠。

进一步的，所述摩擦层采用橡胶摩擦层，耐磨，得到摩擦系数稳定。

进一步的，加速系统轨道采用自封闭环形加速导轨，节省空间。

附图说明

图1为测试车系统结构示意图。

图2为测试车俯视图。

图3为测试车立体图。

图4为加速系统结构示意图。

图5为加速系统立体图。

图6为过渡系统结构示意图。

图7为检测系统结构示意图。

图8为本发明测试系统整体结构示意图。

图9为本发明测试系统整体结构立体图。

其中，1、测试车导轮；2、测试车主体；3、速度传感器；4、导轮架；5、摩擦层；6、加速系统底座；7、加速磁场线圈；8、连接架；9、加速系统电源系统；10、固定柱；11、过渡系统轨道；12、过渡系统滚轴；13、测试系统连接杆件；14、测试系统轨道；15、温度检测器；16、加速系统轨道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图所示，一种道路抗滑性能测试系统，包括测试车系统、加速系统、过渡系统和检测系统；

如图1至图3所示，测试车系统包括测试车主体2以及设置在测试车主体2上的测试车导轮1，测试车导轮1通过导轮架4与测试车主体2外侧连接，测试车导轮1能够相对导轮架4转动，测试车主体2底部设有摩擦层5，测试车导轮1上设有凹槽；测试车主体2内设有速度传感器3，用于感应测试车的实时速度，可以在较短的时间段内输出大量不同时刻的线速度，数据由无线传输装置输出到指定电脑中，速度传感器3分布于测试车主体2左右两侧；测试车导轮1及导轮架4的最低端高于摩擦层5最下端；测试车主体2为永磁体；

所述摩擦层采用橡胶摩擦层；速度传感器连接有无线传输装置，用于测试车辆速度信号的传输。

如图4、图5所示，加速系统包括加速系统轨道16以及设置于加速系统轨道16上的加速磁场线圈7，加速系统轨道16上设有两排与测试车导轮1凹槽配合的凸起，加速时测试车导轮1位于两排加速系统轨道16的凸起之间；通过加速磁场线圈7产生磁场对测试车系统加速；

过渡系统包括一端连接于加速系统轨道16一端的过渡系统轨道11，过渡系统轨道11上设有多排过渡系统滚轴12，保证从加速系统轨道16通过过渡系统轨道11平稳过渡滑出；过渡系统轨道11的另一端连接待测试道路；

检测系统包括温度检测器15以及用于接收测试车主体2检测车速信号的信号接收器以及与信号接收器连接的控制器；控制器用于对检测的所有数据进行存储并处理；通过检测到的道路温度和车辆速度，绘制测试车主体2在待测试路面滑行曲线图；利用现有动态摩擦系数测定仪的测定原理计算得到待测试道路的抗滑性能参数。

具体的，加速系统轨道16采用自封闭环形加速导轨，自封闭环形加速导轨包括内导轨和外导轨，內轨外侧与外轨内侧分别设有一圈凸出轨道，用于与测试车导轮1凹槽配合；自封闭环形加速导轨包括环形段和直行段，环形段和直行段通过连接块17刚性连接；加速磁场线圈7设置于自封闭环形加速导轨的直行段上；自封闭环形加速导轨通过连接架8连接于加速系统底座6，还包括与加速磁场线圈7连接的加速系统电源系统9；加速系统底座6下端设有多个固定柱10；过渡系统轨道11设置于加速系统轨道16下端；

加速系统轨道16采用直行加速导轨，在直行加速导轨上设置多个加速磁场线圈7；采用直行加速导轨作为加速系统轨道，能够简化过渡系统与加速系统轨道的连接结构，保证连接的稳定性。

凸出轨道有一段可以伸缩，即通过缩入凸出轨道，利用重力，使测试车从加速系统中通过过渡系统进入测试系统。

具体的，检测系统还包括用于对测试车主体进行导向的测试系统轨道14，测试系统轨道14上设有与测试车主体2上的测试车导轮1配合的导轨槽，导轨槽上设有凸起块，凸起块置于测试车导轮1的凹槽内，且凸起块的上下面均不与测试车导轮1凹槽的上下壁接触，保证测试车主体2在运行过程中不受测试系统轨道14沿重力方向的影响，依靠凸起块对测试车主体2在水平移动方向进行限位，保证测试车主体2能够自然平稳的运动。测试系统轨道14通过测试系统连接杆件13固结连接；通过限制测试车导轮1控制测试车在测试路面上的运行轨迹，尽量减小测试车导轮1与测试系统轨道14之间的摩擦力。测试系统轨道14根据实际道路情况可以设置为直行轨道或者自封闭环形轨道。

一种道路抗滑性能测试系统，包括以下步骤：

步骤1)、利用本发明测试系统，获取测试车主体2初始设定运动速度；

步骤2)、将获取设定初始运动速度的测试车主体2在待测路面进行滑动测试，获取测试车主体2的移动速度曲线以及待测试道路温度值；从而根据滑动系数计算得到待测路面抗性能指标。

下面结合附图对本发明的结构原理和使用步骤作进一步说明：

将检测系统中测试系统轨道与加速系统轨道16保持平行，将测试车在可伸缩的凸出轨道处放入加速系统中，加速系统电源系统9启动，向加速系统线圈7供电，使其产生强大的磁场，磁场对测试车中的永磁体产生推力，测试车导轮1中间的凹槽卡在加速系统轨道4上的凸槽，使测试车悬空，在加速系统的环道中反复加速。速度传感器3输出各个时刻下的测试车速度；当测试车被加速到设定的速度时，加速系统轨道中可伸缩的凸槽回缩，测试车在重力的作用下产生向下的速度，测试车进入过渡系统，通过过渡系统滚轴12，进入到测试系统轨道中，在测试系统轨道中，测试车沿着测试系统轨道14在固定的方向上与路面产生滑动摩擦，实时传输各个时间点的速度，记录速度随着时间的变化曲线；并采用温度测量设备15输出路面温度，由于测试车导轮1滚动摩擦很小，且测试系统轨道14的表面尽可能光滑，因此认为测试车上只作用有路面与测试车底部的滑动摩擦力，其速度随时间的导数为滑动摩擦力产生的加速度。即摩擦系数*测试车质量*重力加速度＝测试车质量*测试车在测试系统中的加速度。一般取测试车在测试系统中直道中的数据作为采用数据，且测试车运动方向与行车方向相同时为准。