一种自融雪路面室内加速加载测试系统

1.本实用新型涉及公路路面功能检测领域和路面安全评估领域，具体涉及一种自融雪路面室内加速加载测试系统。


背景技术：

2.雨雪天气对公路的使用寿命和正常运营有着重要的影响。路面积雪会覆盖路面的交通标志线、影响驾驶员对外部环境的判断，增加交通事故的发生率；而路面结冰则会降低车轮与路面间的摩擦力，使得车辆的制动距离增大、车辆易失控，从而导致车辆追尾、滑移等事故的发生。目前来说，国内路面融雪化冰技术仍以传统的方法为主，如机械除雪法、人工除雪法、撒布融雪剂除雪等，尽管这些方法有着除雪化冰效率高、除雪化冰效果明显等优点，但这些方法也有着对路面损坏严重、耗费人力、无法在偏远路段实施等的缺点。
3.为了克服以上缺点，较之更加高效、环保的自融雪路面技术获得了快速的发展。自相比于传统的融雪化冰技术，融雪路面自身具备融雪化冰的功能，其融雪效果更加明显。目前的自融雪路面主要包括蓄盐融雪路面、自应力弹性铺装融雪路面、低冰点路面和能量转化型融雪路面等。这些不同类型的自融雪路面所适用的环境各有不同，融雪功能也有一定的差异。
4.不同类型的自融雪路面在不同的环境中的工作性能是不同的，其工作性能随服役时间变化的情况也是有差异的。如何评价自融雪路面的抑制路面结冰和融雪化冰的效果、如何评价自融雪路面的长期使用性能变化情况、如何在不同的使用环境之下准确的选择合适的自融雪路面等问题一直都是该领域研究的重点问题。


技术实现要素：

5.本实用新型可以提供一种自融雪路面室内加速加载测试系统，可应用于检测自融雪路面在实际服役的环境和荷载条件下的短期或长期融雪性能，可实现对寒冷地区的积雪结冰的自融雪路面的融雪性能模拟，解决了如机械除雪法、人工除雪法、撒布融雪剂除雪等这些方法对路面损坏、人力耗费、无法在偏远路段实施等的缺点。
6.为实现上述目的，提供了如下技术方案：
7.一种自融雪路面室内加速加载测试系统，包括密闭空间的模拟室、设置在所述模拟室地面上的自融雪路面的路面板、设置在所述模拟室屋顶的环境模拟单元、设置在所述路面板上方的与所述模拟室的左墙和右墙连接的加载单元；还包含测试单元；
8.所述加载单元包含左右方向的横梁，所述横梁的两端分别设有一个前后方向的纵杆，每个所述纵杆的两端分别设有一个竖杆，左侧的两个所述竖杆与所述模拟室的左墙连接，右侧的两个所述竖杆与所述模拟室的右墙连接；所述横梁上设有横向的横滑槽，所述纵杆上设有纵向的纵滑槽，所述竖杆上设有竖向的竖滑槽，所述横滑槽上设有横滑动轮，所述横梁的两端设有纵滑块，每个所述纵滑块设置在一个所述纵滑槽内，每个所述纵杆的两端设有竖滑块，每个所述竖滑块设置在一个所述竖滑槽内，所述横滑动轮连接有驱动所述横
滑动轮滑动的电机，所述横滑动轮下端连接有加载轮组件；
9.所述测试单元包含相机、红外传感器、温度传感器和电导率仪；所述相机设置在所述横梁上；所述红外传感器设置在所述横梁上；所述温度传感器嵌入所述路面板的上表面内；所述电导率仪嵌入所述路面板的上表面内；
10.还包括控制器，所述相机、所述红外传感器、所述温度传感器和所述电导率仪的输出端与所述控制器的信号输入端连接。
11.进一步的，所述环境模拟单元包含一个风扇、一个制冷机、多个雨雪喷嘴；所述风扇设置在所述模拟室的左墙或者右墙上，所述制冷机的冷风出口设置在所述模拟室的室内，每个所述雨雪喷嘴的喷嘴朝下，多个所述雨雪喷嘴连接有造雪机。
12.进一步的，所述加载轮组件包含轮轴，所述轮轴的下端连接有加载轮，所述轮轴的上端与所述横滑动轮的轴连接；所述加载轮组件还包含多个配重块，所述轮轴上设有可放置多个所述配重块的支撑板。
13.进一步的，所述模拟室的前墙是中空玻璃或保温玻璃，所述模拟室的左墙、后墙、右墙和屋顶为保温墙体。
14.进一步的，所述模拟室内设有冷光照明光源。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：能够评价自融雪路面的抑制路面结冰和融雪化冰的效果；能够评价自融雪路面的长期使用性能变化情况；提供在不同的使用环境之下准确的选择合适的自融雪路面；可应用于检测自融雪路面在实际服役的环境和荷载条件下的短期或长期融雪性能；可实现对寒冷地区的积雪结冰的自融雪路面的融雪性能模拟。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
17.图1为本实用新型自融雪路面室内加速加载测试系统一种实施例的主视图；
18.图2为本实用新型自融雪路面室内加速加载测试系统一种实施例的a-a向剖视图；
19.图3为本实用新型自融雪路面室内加速加载测试系统一种实施例的b-b向剖视图。
20.在以上图中：1模拟室；2路面板；3横梁；4纵杆；5竖杆；6横滑动轮；7相机；8红外传感器；9风扇；10雨雪喷嘴；11轮轴；12加载轮；13配重块；14电机。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
22.在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。
23.参考图1至图3，一种自融雪路面室内加速加载测试系统，包括密闭空间的模拟室
1、设置在模拟室1地面上的自融雪路面的路面板2、设置在模拟室1屋顶的环境模拟单元、设置在路面板2上方的与模拟室1的左墙和右墙连接的加载单元；还包含测试单元；
24.加载单元包含左右方向的横梁3，横梁3的两端分别设有一个前后方向的纵杆4，每个纵杆4的两端分别设有一个竖杆5，左侧的两个竖杆5与所述模拟室1的左墙连接，右侧的两个竖杆5与模拟室1的右墙连接；横梁3上设有横向的横滑槽，纵杆4上设有纵向的纵滑槽，竖杆5上设有竖向的竖滑槽，横滑槽上设有横滑动轮6，横梁3的两端设有纵滑块，每个纵滑块设置在一个纵滑槽内，每个纵杆4的两端设有竖滑块，每个竖滑块设置在一个竖滑槽内，横滑动轮6连接有驱动横滑动轮6滑动的电机14，横滑动轮6下端连接有加载轮组件；
25.测试单元包含相机7、红外传感器8、温度传感器和电导率仪；相机7设置在横梁3上；红外传感器8设置在横梁3上；温度传感器嵌入路面板2的上表面内；电导率仪嵌入路面板2的上表面内；
26.还包括控制器，相机7、所述红外传感器8、温度传感器和电导率仪的输出端与控制器的信号输入端连接。
27.密闭空间的模拟室1的室内的地面铺设自融雪路面的路面板2，模拟室1的屋顶安装模拟单元，模拟室1的左墙和右墙装有加载单元，加载单元位于路面板2的上方，模拟室1的室内还安装有测试单元。
28.横梁3可以是工字钢的横梁3，工字钢的横梁3的两个槽内分别安装有可以左右滑动的横滑动轮6，两个横滑动轮6的轮轴通过横梁3下方的连接杆连接，连接杆的下端面与加载轮组件连接，一个横滑动轮6的中心轴与电机14的输出端连接，电机14的具体功率可根据不同的配重情况、不同的路面状况进行选取，电机14的选取应最大程度的保证加载的完整连续；横梁3的左右两端装有纵滑块，每个纵滑块安装在每个纵杆4的纵滑槽内；每个纵杆4的两端装有竖滑块，每个竖滑块安装在每个竖杆5的竖滑槽内。
29.相机7、红外传感器8、温度传感器和电导率仪用来实时的将实验过程中的数据进行采集，将采集到的数据输出到控制器，通过控制器的数据处理软件对实验结果进行分析，从而实现对自融雪路面的路面板2融雪效果的评价。相机7和电导率仪主要用于非能量转化型融雪路面的路面板2融雪化冰性能的评价，其中，相机7的作用主要是拍摄实验的路面板2的冰雪融化情况，控制器的软件通过对比加载前后的路面板2积雪融化情况，基本确定不同自融雪路面的路面板2如蓄盐融雪路面、自应力融雪路面等的路面融雪化冰情况，并初步对其性能进行评估，电导率仪则是专门针对蓄盐融雪路面的路面板2融雪化冰性能检测而设置的，在实验时，嵌入在路面板2表面的电导率仪浸入融化的冰水中，并对冰水的电导率变化情况进行数据采集，并将数据上传至电脑端的数据处理系统，通过对数据的处理，对蓄盐融雪路面的路面板2融雪性能进行评价；温度传感器的作用是用于采集能量转化型融雪路面的路面板2融雪效果的设备，在模拟过程中，嵌入在路面板2表面的温度传感器实时的采集的路面板2表面内部的温度数据，并将之上传到控制器的数据处理系统，而控制器的数据处理系统则根据的路面板2表面内各点的温度变化情况基本判断的路面板2表面的融雪化冰情况，进而对自融雪路面的路面板2融雪化冰性能进行评估；红外传感器8主要用于能量转型融雪路面的融雪性能的检测，红外传感器8固定在横梁3上，固定的采集一定区域的数据，红外传感器8必要时也可固定于加载轮12之上，随加载轮12做往返运动，红外传感器8实时的采集路面板2表面的红外数据，并将图像上传到控制器的数据处理系统，通过比对加载
前后的红外图像，结合温度传感器的数据，综合判断不同类型自融雪路面的路面板2融雪性能。
30.环境模拟单元包含一个风扇9、一个制冷机、多个雨雪喷嘴10；风扇9设置在模拟室1的左墙或者右墙上，制冷机的冷风出口设置在模拟室1的室内，每个雨雪喷嘴10的喷嘴朝下，多个雨雪喷嘴10连接有造雪机。
31.环境模拟单元的作用主要是实现对路面板2服役时的环境条件的模拟，在无降雪降雨的情况下，气温对自融雪路面的路面板2影响较小，环境模拟单元未设置制热设备，风扇9的主要作用是刮风的情况，可通过调整风扇9的挡位模拟不同的风力，进而对不同等级风力作用对自融雪路面的路面板2融雪化冰的影响；制冷机的作用主要是降低模拟室1的温度，以实现对不同温度条件的模拟；造雪机的主要作用是在模拟降雪天气时为模拟室1提供降雪条件，造雪机的选择可根据实际情况确定，并通过调整造雪机的造雪速度模拟不同的降雪天气，造雪机将制造的雨水或者雪由雨雪喷嘴喷出，以最大程度的模拟实际的降雨或降雪情况。
32.加载轮组件包含轮轴11，轮轴11的下端连接有加载轮12，轮轴11的上端与横滑动轮6的轴连接；加载轮组件还包含多个配重块13，轮轴11上设有可放置多个配重块13的支撑板。
33.轮轴11的上端与两个横滑动轮6的轮轴通过横梁3下方的连接杆的中心连接，轮轴11下端连接加载轮12，加载轮12的尺寸根据实际情况或实际需要进行调整更换，加载轮12上方的轮轴上安装有支撑板，支撑板用来放置配重块13，配重块13用来调整加载轮的轮压，配重块13的数量根据需要实际情况或实际需要进行增加或者减少。
34.模拟室1的前墙是中空玻璃或保温玻璃，模拟室1的左墙、后墙、右墙和屋顶为保温墙体。
35.中空玻璃或保温玻璃确保能够观测到实验进度的情况下保证墙面的保温性能，以减少外界环境对实验的影响；保温墙体需做好保温措施使墙体达到试验要求的保温条件。
36.所述模拟室1内设有冷光照明光源。
37.冷光照明光源具体数量及布置可根据需求确定，避免使用易影响环境温度的照明设备。
38.实施例具体试验步骤：
39.1、搭建模拟室1，进行模拟室1地面上的自融雪路面的路面板2的铺筑，完成环境模拟单元、加载单元和测试单元的安装；
40.2、打开风扇9、制冷机、雨雪喷嘴10等环境模拟设备，开始的对降雪、降雨或结冰等环境条件的模拟；
41.3、待环境条件达到试验要求后调整加载轮组件的配重块13数量，并调整加载轮组件滑动至指定的加载位置，开始对自融雪路面的路面板2进行受力条件的模拟；
42.4、开启并设置相机7、红外传感器8、温度传感器和电导率仪等测试单元，进行实验数据的采集，并将采集到的数据上传至控制器的数据处理系统，由数据处理系统对数据进行处理，并实时的更新实验结果；
43.5、测量完毕后，依次关闭加载单元、环境模拟单元，并将实验数据进行记录。再次实验时重复以上步骤即可。
44.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种自融雪路面室内加速加载测试系统，其特征在于，包括密闭空间的模拟室(1)、设置在所述模拟室(1)地面上的自融雪路面的路面板(2)、设置在所述模拟室(1)屋顶的环境模拟单元、设置在所述路面板(2)上方的与所述模拟室(1)的左墙和右墙连接的加载单元；还包含测试单元；所述加载单元包含左右方向的横梁(3)，所述横梁(3)的两端分别设有一个前后方向的纵杆(4)，每个所述纵杆(4)的两端分别设有一个竖杆(5)，左侧的两个所述竖杆(5)与所述模拟室(1)的左墙连接，右侧的两个所述竖杆(5)与所述模拟室(1)的右墙连接；所述横梁(3)上设有横向的横滑槽，所述纵杆(4)上设有纵向的纵滑槽，所述竖杆(5)上设有竖向的竖滑槽，所述横滑槽上设有横滑动轮(6)，所述横梁(3)的两端设有纵滑块，每个所述纵滑块设置在一个所述纵滑槽内，每个所述纵杆(4)的两端设有竖滑块，每个所述竖滑块设置在一个所述竖滑槽内，所述横滑动轮(6)连接有驱动所述横滑动轮(6)滑动的电机(14)，所述横滑动轮(6)下端连接有加载轮组件；所述测试单元包含相机(7)、红外传感器(8)、温度传感器和电导率仪；所述相机(7)设置在所述横梁(3)上；所述红外传感器(8)设置在所述横梁(3)上；所述温度传感器嵌入所述路面板(2)的上表面内；所述电导率仪嵌入所述路面板(2)的上表面内；还包括控制器，所述相机(7)、所述红外传感器(8)、所述温度传感器和所述电导率仪的输出端与所述控制器的信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的自融雪路面室内加速加载测试系统，其特征在于，所述环境模拟单元包含一个风扇(9)、一个制冷机、多个雨雪喷嘴(10)；所述风扇(9)设置在所述模拟室(1)的左墙或者右墙上，所述制冷机的冷风出口设置在所述模拟室(1)的室内，每个所述雨雪喷嘴(10)的喷嘴朝下，多个所述雨雪喷嘴(10)连接有造雪机。3.根据权利要求1所述的自融雪路面室内加速加载测试系统，其特征在于，所述加载轮组件包含轮轴(11)，所述轮轴(11)的下端连接有加载轮(12)，所述轮轴(11)的上端与所述横滑动轮(6)的轴连接；所述加载轮组件还包含多个配重块(13)，所述轮轴(11)上设有可放置多个所述配重块(13)的支撑板。4.根据权利要求1所述的自融雪路面室内加速加载测试系统，其特征在于，所述模拟室(1)的前墙是中空玻璃或保温玻璃，所述模拟室(1)的左墙、后墙、右墙和屋顶为保温墙体。5.根据权利要求1所述的自融雪路面室内加速加载测试系统，其特征在于，所述模拟室(1)内设有冷光照明光源。

技术总结
本实用新型公开一种自融雪路面室内加速加载测试系统，包括密闭空间的模拟室、设置在模拟室地面上的自融雪路面的路面板、设置在模拟室屋顶的环境模拟单元、设置在路面板上方的与模拟室的左墙和右墙连接的加载单元；还包含测试单元；加载单元包含横梁，横梁两端设有纵杆，每个纵杆的两端设有竖杆，左侧的两个竖杆与模拟室的左墙连接，右侧的两个竖杆与模拟室的右墙连接；横梁上设有横滑槽，纵杆上设有纵滑槽，竖杆上设有竖滑槽，横滑槽上设有横滑动轮，横梁的两端设有纵滑块，每个纵滑块设置在一个纵滑槽内，每个纵杆的两端设有竖滑块，每个竖滑块设置在一个竖滑槽内，横滑动轮连接有驱动横滑动轮滑动的电机，横滑动轮下端连接有加载轮组件。加载轮组件。加载轮组件。


技术研发人员：刘状壮 季鹏宇 程伟 王振 郑文清
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：2022.01.01
技术公布日：2022/7/5