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CEDEX 測(cè)試軌道 - 加速路面測(cè)試

發(fā)布時(shí)間：2023-08-07      點(diǎn)擊次數(shù)：397

CEDEX 測(cè)試軌道 - 加速路面測(cè)試

西班牙 CEDEX 運(yùn)動(dòng)研究中心采用 超過(guò)240個(gè)測(cè)量通道的 HBM 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)道路進(jìn)行監(jiān)控，獲取測(cè)量數(shù)據(jù)。

什么加速路面測(cè)試?

加速路面測(cè)試可以被定義為：在壓縮周期內(nèi)，模擬輪式負(fù)載在路面結(jié)構(gòu)的可控應(yīng)用，以獲得長(zhǎng)期負(fù)載狀況的影響。

在全球，墨西哥，巴西，南非，澳大利亞，新澤蘭，中國(guó)和日本有12處相同設(shè)施?，F(xiàn)在加速路面測(cè)試已經(jīng)成為全球道路研究的支柱，通常有兩種設(shè)置：直線和環(huán)形，如圖1和圖2。

關(guān)于 CEDEX

土木工程研究和體驗(yàn)中心，簡(jiǎn)稱 CEDEX, 是西班牙專注于土木工程，建筑和環(huán)境前沿科技的公共組織。

測(cè)試軌道

CEDEX 測(cè)試軌道是這兩種方式的混合，兩邊是 75m 直線軌道，另外兩邊的環(huán)形半徑為 25 m。 軌道梁位于軌道內(nèi)側(cè)用于車(chē)輛的引導(dǎo)。圖 3

道路測(cè)試的六個(gè)區(qū)位于軌道的直線部分，軌道長(zhǎng)度 304米，六個(gè)區(qū)可以同步進(jìn)行測(cè)試。環(huán)形部分不用于測(cè)試，而是用于表面材料，處理和涂料等方面的研究。

在直線部分，有兩個(gè)由混凝土制成的 U型測(cè)試坑，2.6 m 深 8 m 寬，測(cè)試坑和道路其他部分隔離開(kāi)，以在不同條件下進(jìn)行測(cè)試。

兩臺(tái)測(cè)試車(chē)固定負(fù)載為 6.5 噸，車(chē)輛的循環(huán)速度為 40 Km/h, 最大速度為60 Km/h. 圖 4

通過(guò)液壓致動(dòng)器, 測(cè)試車(chē)輪可在7個(gè)不同橫向路徑方向定位，產(chǎn)生的軌跡寬度為 1.0 都 1.3 m。

測(cè)試設(shè)備是從一個(gè)集中控制中心完全控制，并為此開(kāi)發(fā)了專門(mén)的程序，以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守運(yùn)行，每年測(cè)試頻率在 1×106個(gè)周期 以上。

參數(shù)測(cè)量

當(dāng)車(chē)輪移動(dòng)時(shí)，將會(huì)使路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力或應(yīng)變。應(yīng)力和應(yīng)變?nèi)Q于負(fù)載的類型，大小，方向以及路面結(jié)構(gòu)，路基，溫度，深度等。

通過(guò)應(yīng)變片以及測(cè)試設(shè)備，可以獲得路面不同部分的負(fù)載及應(yīng)力。

每層的基礎(chǔ)不同，因此在選擇傳感器和位置時(shí)需要進(jìn)行仔細(xì)考慮。

瀝青層的底部橫向拉伸應(yīng)變被認(rèn)為是柔性路面的最重要的反應(yīng)變量。因此，應(yīng)變片應(yīng)該放在層的底部來(lái)測(cè)量水平應(yīng)變。

粒狀層和土壤主要來(lái)自垂直應(yīng)變的積累，此時(shí)，需要測(cè)量垂直應(yīng)變。

路面偏轉(zhuǎn)傳感器需要放置在移動(dòng)輪的底下以實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)響應(yīng)。這些傳感器被放置在瀝青層的頂部或是固定到試驗(yàn)坑的底部。

最后，還需要安裝其他傳感器安裝，以獲取環(huán)境數(shù)據(jù)和負(fù)載變量：溫度，濕度和速度，橫向位置等。圖5

控制系統(tǒng)

在建造之初，自動(dòng)化過(guò)程就被重點(diǎn)考慮，以實(shí)現(xiàn)最小可能的中斷，實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。圖6

CEDEX 測(cè)試軌道控制系統(tǒng)主要包括 PLC 系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，兩者通過(guò)以太網(wǎng)連接到單一控制主機(jī)中，實(shí)現(xiàn)彼此通訊。PLC 系統(tǒng)主要負(fù)載車(chē)輛的管理，通過(guò)控制速度，橫向位置，備用輪胎，

空氣壓力等參數(shù)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)測(cè)量過(guò)程。

HBM MGCplus 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)共有 240個(gè)通道，連接應(yīng)變片，LVDT 和 Pt100 傳感器，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的測(cè)量監(jiān)控和采集相關(guān)數(shù)據(jù)。

測(cè)試設(shè)備管理

傳感器的數(shù)據(jù)完全自動(dòng)化，其由 CEDEX 自己開(kāi)發(fā)，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

        測(cè)試設(shè)備管理分成以下過(guò)程: 

  • 傳感器管理
  • 測(cè)量過(guò)程
  • 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析

傳感器管理

傳感器的所有信息都存儲(chǔ)在控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，每次測(cè)試只需從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用。包括傳感器所在的位置，技術(shù)信息以及活動(dòng)狀態(tài)等。

一旦傳感器在數(shù)據(jù)庫(kù)中注冊(cè)，MGCplus 模塊將承擔(dān)標(biāo)定曲線的工作，然后記錄相關(guān)參數(shù)（采用率，時(shí)間，觸發(fā)等）并保存為 .MPR 文件。通常有兩種采樣率，分別用于靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試。圖8

測(cè)量過(guò)程

一般分為兩種類型測(cè)試:動(dòng)態(tài)測(cè)試和專項(xiàng)測(cè)試

動(dòng)態(tài)測(cè)試指的是車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行地系統(tǒng)性測(cè)試。測(cè)試結(jié)果保存為 ASCII 文件，并包括曲線的分析所需的所有變量，如路面溫度，環(huán)境溫度，循環(huán)次數(shù)，橫向位置，車(chē)輛速度，日期和時(shí)間。

動(dòng)態(tài)測(cè)試一般自動(dòng)激活，或通過(guò)不同的事件進(jìn)行觸發(fā)，一般包括：

  • 周期數(shù)：在測(cè)試開(kāi)始時(shí)的車(chē)輛達(dá)到預(yù)定周期數(shù)
  • 時(shí)間：預(yù)定的日期和時(shí)間
  • 溫度：當(dāng)路面溫度（由用戶定義）達(dá)到一定值

此類測(cè)試無(wú)需人工干預(yù)，并且實(shí)現(xiàn)7天24小時(shí)自動(dòng)值守。

當(dāng)事件觸發(fā)測(cè)試時(shí)，控制計(jì)算機(jī)發(fā)出指令到 PLC 系統(tǒng)，指示車(chē)輛進(jìn)入所需的測(cè)試狀態(tài)（速度和橫向位置等）。一旦車(chē)輛完成要求，控制計(jì)算機(jī)發(fā)送低電平指令到MGCplus 胸膛那個(gè)。命令傳輸帶有相關(guān)參數(shù)的 .MPR 文件并激活采集過(guò)程。圖9

當(dāng)車(chē)輛完成一個(gè)周期后，控制計(jì)算機(jī)將來(lái)自數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 ASCII 格式，并通過(guò) Catman 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析并存儲(chǔ)。

當(dāng)所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完成后，控制權(quán)將被交還給PLC 系統(tǒng)。

專項(xiàng)測(cè)試無(wú)需整個(gè)控制系統(tǒng)，直接由 MGCplus 系統(tǒng)承擔(dān)。