CN108195753A - 一种道路行驶安全快速测试与评价装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了道路测试领域内的一种道路行驶安全快速测试与评价装置，包括检测车，检测车的尾端下方连接有检测块，检测块与检测车之间连接有固定角度的测力机构，检测块还连接有测距机构，检测车内固定有数据处理机构，测力机构、测距机构均与数据处理机构连接。本发明测试道路网络抗滑性能后，可通过可视化地图界面，从宏观上把控抗滑不足路段，用以控制车速、安全提示和养护决策。本方案速度快、简明可视、能够反映路面实时抗滑性能，适用于高等级公路和市政道路的维修养护决策以及路政管理、交通管控方案指导，具有良好的推广价值和应用和空间。

Description

一种道路行驶安全快速测试与评价装置

技术领域

本发明涉及道路测试领域，具体涉及一种道路行驶安全快速测试与评价装置。

背景技术

对路面进行抗滑性能测定最初根据摩擦力学的概念进行，涉及车辆轮胎与路面材料之间的摩擦力学作用和其它影响因素的分析。发达国家(如英国、法国和美国等)在20世纪20年代末就开始路面抗滑性能测试技术的研究，之后又召开了数届道路表面特征国际会议。研究内容主要涉及摩擦系数测定技术和摩擦机理、滑溜事故及抗滑标准等问题，这些研究提供了理论基础和实践经验，世界各国据此纷纷研制出许多路面摩擦系数检测设备和仪器。

最初英国TRRL研制出摆式摩擦系数测定仪，后在全世界被许多国家广泛使用。80年代交通部公路科学研究所的有关技术专家研制出第一代国产摆式仪，后被订入我国相关的行业技术规范、规程中。摆式仪的摆锤底面装有橡胶滑块，摆锤从一定高度自由下摆时，滑块面同试验表面接触。由于两者间的摩擦而损耗部分能量，使摆锤只能回摆到一定高度。表面摩擦阻力越大，回摆高度越小(即摆值越大)。测试指标即为摩擦摆值，其优点为定点测量，原理简单，不仅可以用于室内，而且可用于野外测试路面的抗滑值，且摆式摩擦系数测定仪便于携带，操作简单；其缺点是效率低，不可能对里程较长的道路进行全线测试，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能的具有一定的片面性，人为影响因素大，影响道路交通，特别在高速行车道路上，安全性差，不能满足检测的高效、自动、安全等要求。

日本制造的动态摩擦系数测试仪，简称DFT，与摆式仪相似，通过摩擦力作功，用旋转动能损失来反算动态摩擦系数值。该仪器已被多个国家的研究者所注意，有逐渐被采用的趋势。DFT的优点是便于携带，可测试单采样点处0～80km/h范围内的摩擦系数值，其缺点是对粗构造路面不适用。

英国TRRL于60年代研制横向力系数(SFC)测试仪，称为SCRIM系统。中国于80年代末引进SCRIM系统，并已进入交通行业标准体系。其测试原理为测试车上安装有标准试验轮胎，与车辆行驶方向偏转成一定的角度(20°偏角)。汽车以一定的速度在潮湿路面上行驶时，试验轮胎受到侧向摩阻作用，此摩阻力除以试验轮上的载重，即为横向力系数(SFC值)，该值可以反映纵、横两个方向的摩擦力性能。该系统能以任意速度对路面进行长距离连续SCRIM测试，每次携带的喷洒水量可供测试里程约55km，测试结果符合车辆实际制动或滑溜时的情况，并且测试不影响其它车辆的正常行驶。

美国、日本、瑞典等国家还采用纵向摩擦系数测试车(如SAFEGATE摩擦测试车)来评价道路路面的防滑状况，该类设备测定的纵向摩擦系数主要表示车辆在路面上沿行车方向制动时的路面抗力。

我国目前采用的主要检测手段为摆式摩擦仪及铺砂法，这些设备的测试结果受测试条件、环境以及操作过程等因素影响而表现出较差的稳定性，其测试结果不能真实地反映路面实际抗滑性能，从而导致它们对同一路段的路面进行测试时会得到不同的结果，其效率和可靠性也无法满足道路管理的需要，检测结果也需要经过繁杂的转换才能体现，不能快速实时的对道路检测结果进行直观体现。另一方面，虽然动态连续式检测已成为当今国际上的主流，但是其检测结果不能对完整道路的全线进行直观的抗滑性能体现。

发明内容

本发明意在提供一种道路行驶安全快速测试与评价装置，以解决现有道路检测设备不能快速的对检测结果进行体现的问题。

为达到上述目的，本发明的基础技术方案如下：一种道路行驶安全快速测试与评价装置，包括检测车，检测车的尾端下方连接有检测块，检测块与检测车之间连接有固定角度的测力机构，检测块还连接有测距机构，检测车内固定有数据处理机构，测力机构、测距机构均与数据处理机构连接。

本方案的原理是：实际应用时，检测车在待检测的道路上行驶，行驶过程中检测块在道路上拖行，检测块与路面之间的摩擦力来源于检测块的自重，通过测力机构能够对检测块与路面之间的摩擦力进行测定，通过测距机构能够对检测块行走的路程距离进行测定，数据处理机构收集测力机构、测距机构的数据后记录不同路段在同样大小的载重压力以及速度情况的路面行驶摩擦力情况，通过对测力计角度、检测块自重等因素的计算可得到路面的摩擦系数，通过数据处理机构可对道路全线的摩擦系数进行连续的记录并转换成直观的可视化地图。

本方案的优点是：1、能够以任意速度对道路全线进行长距离的连续测试，并可通过地图直观的了解道路各桩号路段的摩擦系数，对道路的行驶安全性能有直观的了解；2、适用于各种情况的路面，且不会对其他车辆的行驶造成影响。

优选方案一，作为基础方案的一种改进，检测车上设有加载机构，加载机构的输出端与检测块上端连接，加载机构与数据处理机构连接。作为优选通过加载机构能够对检测块施加不同大小的压力，以获得在不同的载重情况下道路的抗滑性能，具有更加全面的检测性能，有利于提高对道路抗滑性能测试的准确性、全面性。

优选方案二，作为优选方案一的一种改进，检测块上转动连接有两个可伸缩的连接杆，连接杆的另一端转动连接在检测车上。通过连接杆可将检测块与检测车进行连接，并可调整检测块的位置使得检测块与检测车之间保持相对稳定，避免测力机构在检测块与检测车之间产生变形或受到附加外力影响检测结果，有利于提高检测结果的准确性。

优选方案三，作为优选方案二的一种改进，测力机构为测力计，两个连接杆对称分布在测力计的左、右两侧。作为优选这样设置使得检测块、测力机构能够更好的保持平衡和稳定状态，有利于进一步保障检测结果的准确性。

优选方案四，作为优选方案二的一种改进，测距机构包括与检测块转动连接的支架，支架远离检测块的一端转动连接有滚轮，滚轮的转轴连接有距离传感器，距离传感器与数据处理机构连接，滚轮、连接杆位于检测块上相对的两端。通过支架连接滚轮与检测块，滚轮跟随检测块在道路上滚动前进，通过滚轮的滚动圈数进行路程的距离计算，距离传感器将行走的距离传输给数据处理机构，便于对道路的各桩号路段进行记录，有利于提高道路全线各桩号路段的检测准确性。

优选方案五，作为优选方案二的一种改进，检测块为橡胶块，检测块的底部设有轮胎纹路。作为优选这样设置使得检测块能够模拟真实车辆在道路上行驶时车轮与路面之间的摩擦情况，有利于进一步提高道路全线路面摩擦系数的测定的准确性、真实性及实用性。

优选方案六，作为优选方案二的一种改进，数据处理机构包括具有地图显示界面的显示器。这样通过显示器的地图显示界面能够对检测车行驶的道路进行全线的直观显示，能够快速、方便的获取检测过程中的进度。

优选方案七，作为优选方案二的一种改进，数据处理机构可将测力机构的数据转化成五种不同颜色在显示器的地图显示界面上显示。这样通过显示器地图显示界面上道路全线不同桩号路段的不同颜色能够快速、直接的获取道路全线不同桩号路段的行驶安全评价结果，有利于提高道路行驶安全测试及评价的效率，降低了检测的时间成本。

优选方案八，作为优选方案二的一种改进，加载机构为弹簧、液压杆、千斤顶中的一种，连接杆与检测车、检测块之间均为球铰连接。作为优选采用弹簧、液压杆或千斤顶能够为检测块提供稳定持续的载荷，有利于提高检测的准确性及稳定性。采用球铰连接使得检测块在跟随检测车移动的过程中能够适应各类路面情况，使得能够对各类路面情况进行持续稳定的检测。

优选方案九，作为基础方案的一种改进，检测块靠近测力机构的一侧设有挡风罩，所述挡风罩包括两个侧板，两个侧板之间设有导风板、前挡板、后挡板、上挡板和下挡板，导风板、前挡板、下挡板、后挡板及上挡板均倾斜设置，前挡板的高端与导风板的高端焊接固定，下挡板的高端与前挡板的低端焊接固定，上挡板的高端与后挡板的低端焊接固定，后挡板位于前挡板的上方，上挡板位于下挡板的上方，导风板、前挡板、后挡板、上挡板及下挡板均焊接固定在两个侧板之间，后挡板的倾斜角度大于前挡板，上挡板的倾斜角度大于下挡板，前挡板的倾斜角度大于上挡板。作为优选这样设置的挡风罩通过导风板能够将检测块前方的气流导流至检测块的上方,避免检测车行驶过程中气流对检测块产生的风阻影响检测块、测力机构的检测准确性，并通过导风板对检测块前方的异物进行清理，避免异物撞击检测块影响检测准确性；前挡板与后挡板形成气流的转向收束通道，气流进入前挡板与后挡板之间后由于转向及空间的缩小被加压，上挡板与下挡板之间形成进一步的转向加压通道，其内部空间比前挡板、后挡板之间的空间更小，初步加压后的气流通过上挡板与下挡板之间形成的通道被进一步加压后导向排出到检测块的上方，通过挡风罩加压后的气流在检测块的上侧形成强力的气流对检测块的上表面进行清理，避免行驶检测过程中有杂物附着堆积在检测块上影响检测的准确性，即挡风罩既能够清理检测块前侧的异物也能够将行驶过程中的检测块前方的气流引导用于清理检测块的上表面，能够有效提高检测的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1的右视图；

图3为本发明实施例中挡风罩的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：检测车1、检测块2、连接杆3、测力计4、千斤顶5、滚轮6、计算机7、显示器8、挡风罩9、侧板91、前挡板92、下挡板93、上挡板94、后挡板95、右导风板96、左导风板97、溢流孔98、梳板10。

实施例基本如附图1、图2所示：一种道路行驶安全快速测试与评价装置，包括检测车1，检测车1的尾端下方设有检测块2，检测块2为橡胶制成的长条形块状，检测块2的底部设有与车轮表面相同的纹路。检测块2的左端向上翘起，检测块2左端的两侧球铰连接有两个可伸缩的连接杆3，连接杆3的另一端球铰连接在检测车1上，检测块2左端与检测车1之间连接有测力计4，测力计4倾斜设置且测力计4与检测车1、检测块2之间的角度固定，检测块2的上端与检测车1的底部之间连接有千斤顶5。检测块2靠近测力计4的一侧设有挡风罩9，如图3所示挡风罩9包括两个侧板91，两个侧板91之间设有左导风板97、右导风板96、前挡板92、后挡板95、上挡板94和下挡板93，左导风板97和右导风板96焊接形成尖劈状的导风板，导风板的下端固定有若干橡胶制成的梳板10，导风板、前挡板92、下挡板93、后挡板95及上挡板94均倾斜设置，前挡板92的高端与导风板的高端焊接固定，下挡板93的高端与前挡板92的低端焊接固定，上挡板94的高端与后挡板95的低端焊接固定，后挡板95位于前挡板92的上方，上挡板94位于下挡板93的上方，导风板、前挡板92、后挡板95、上挡板94及下挡板93均焊接固定在两个侧板91之间，两个侧板91上均开有七个溢流孔98，后挡板95的倾斜角度大于前挡板92，上挡板94的倾斜角度大于下挡板93，前挡板92的倾斜角度大于上挡板94。检测块2右端铰接有支架，支架上转动连接有滚轮6，滚轮6的转轴连接有传感器。检测车1内固定有数据处理机构，数据处理机构包括显示器8与计算机7，测力计4、传感器均与数据处理机构的计算机7连接，显示器8具有地图显示界面能够实时显示检测车1在检测道路全线上的行驶过程。

本实施例中，实际应用时，检测车1在待检测的道路上行驶，通过千斤顶5对检测块2施加垂直路面的压力，在检测车1的带动及压力作用下，检测块2上的测力计4测出固定倾斜角度下检测块2与路面之间的摩擦力大小，挡风罩9将检测块2前侧的气流引导至检测块2的上方及后侧，尖劈状的导风板更有利于减小风阻，溢流孔98引导气流排出，有利于减小气流对侧板91的冲击提高挡风罩9的使用寿命，梳板10将检测块2前侧的异物进行清理，能够保障检测块2在使用过程中不受到外界的施力影响，滚轮6被检测块2牵引在道路上滚动前进，滚轮6的周长固定，通过对滚轮6滚动圈数的记录能够获知检测车1行驶在道路全线的具体桩号路段位置信息。计算机7通过对测力计4数值、传感器数值及千斤顶5施力大小的综合运算，通过计算路面摩擦系数公式：

μ---路面摩擦系数

F--拉力计的读数(单位kN)

N--加载力大小(单位kN)

θ—测力计与路面夹角(单位°)；

和计算制动初速度公式：

v---汽车行驶速度(单位：km/h)

μ---路面摩擦系数

S----制动距离/制动拖印长度(单位：m)；

进行计算,例如摩擦系数为0.6,那么该车的制动初速度大概为65.32km/h。这样就可以根据速度、制动距离等参数，确定路段的限速情况和最小车距要求，进而将道路各桩号路段的路面行驶摩擦系数、限速情况、最小车距按大小进行五个等级的划分，并用五种不同的颜色在显示器8地图显示界面上对道路全线各桩号路段的行驶摩擦系数进行不同颜色的显示。本方案可对检测块2的载荷进行调整，能够模拟获取不同轴重、不同质量情况下的道路行驶安全信息，可对检测车1的行驶速度进行控制以获取不同速度条件下道路的行驶安全信息，也能够适用于不同天气条件下的道路行驶安全信息的检测，测试道路网络抗滑性能后，可通过可视化地图界面，从宏观上把控抗滑不足路段，用以控制车速、安全提示和养护决策。

本方案采用将采集的数据信息实时转化为可直接观察的道路全线各桩号路段的不同颜色的地图，实现道路行驶安全信息快速测试及结果的直观可视化，适用于各种路面情况且不会对其他车辆造成影响。该方案速度快、简明可视、能够反映路面实时抗滑性能，适用于高等级公路和市政道路的维修养护决策以及路政管理、交通管控方案指导，具有良好的推广价值和应用和空间。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种道路行驶安全快速测试与评价装置，其特征在于：包括检测车，检测车的尾端下方连接有检测块，检测块与检测车之间连接有固定角度的测力机构，检测块还连接有测距机构，检测车内固定有数据处理机构，测力机构、测距机构均与数据处理机构连接。

2.根据权利要求1所述的道路行驶安全快速测试与评价装置，其特征在于：检测车上设有加载机构，加载机构的输出端与检测块上端连接，加载机构与数据处理机构连接。

3.根据权利要求2所述的道路行驶安全快速测试与评价装置，其特征在于：所述检测块上转动连接有两个可伸缩的连接杆，连接杆的另一端转动连接在检测车上。

4.根据权利要求3所述的道路行驶安全快速测试与评价装置，其特征在于：所述测力机构为测力计，两个所述连接杆对称分布在测力计的左、右两侧。

5.根据权利要求4所述的道路行驶安全快速测试与评价装置，其特征在于：所述测距机构包括与检测块转动连接的支架，支架远离检测块的一端转动连接有滚轮，滚轮的转轴连接有距离传感器，距离传感器与数据处理机构连接，滚轮、连接杆位于检测块上相对的两端。

6.根据权利要求5所述的道路行驶安全快速测试与评价装置，其特征在于：所述检测块为橡胶块，检测块的底部设有轮胎纹路。

7.根据权利要求6所述的道路行驶安全快速测试与评价装置，其特征在于：所述数据处理机构包括具有地图显示界面的显示器。

8.根据权利要求7所述的道路行驶安全快速测试与评价装置，其特征在于：所述数据处理机构可将测力机构的数据转化成五种不同颜色在显示器的地图显示界面上显示。

9.根据权利要求8所述的道路行驶安全快速测试与评价装置，其特征在于：所述加载机构为弹簧、液压杆、千斤顶中的一种，所述连接杆与检测车、检测块之间均为球铰连接。

10.根据权利要求1所述的道路行驶安全快速测试与评价装置，其特征在于：检测块靠近测力机构的一侧设有挡风罩，所述挡风罩包括两个侧板，两个侧板之间设有导风板、前挡板、后挡板、上挡板和下挡板，导风板、前挡板、下挡板、后挡板及上挡板均倾斜设置，前挡板的高端与导风板的高端焊接固定，下挡板的高端与前挡板的低端焊接固定，上挡板的高端与后挡板的低端焊接固定，后挡板位于前挡板的上方，上挡板位于下挡板的上方，导风板、前挡板、后挡板、上挡板及下挡板均焊接固定在两个侧板之间，后挡板的倾斜角度大于前挡板，上挡板的倾斜角度大于下挡板，前挡板的倾斜角度大于上挡板。