本實(shí)用新型涉道路工程經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，涉及一種路面結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種用于不停車(chē)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重路面結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸領(lǐng)域的設(shè)備均有較大程度的提高，道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)騰飛起到了足夠的拉動(dòng)作用?？萍紟?dòng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，在道路工程內(nèi)，越來(lái)越多的超載車(chē)輛違法運(yùn)營(yíng)，導(dǎo)致部分路段不堪重負(fù)，嚴(yán)重的破壞了道路結(jié)構(gòu)的完整性。這使得我國(guó)需要不停的對(duì)路面甚至整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修，造成了大規(guī)模的人力、物力的消耗。多數(shù)人認(rèn)為，這是道路營(yíng)運(yùn)人員法律意識(shí)淡薄造成的問(wèn)題，但交通運(yùn)輸領(lǐng)域人士普遍認(rèn)為要想減少此類(lèi)問(wèn)題，不僅僅需要提高法律強(qiáng)制意識(shí)，還需要增強(qiáng)道路超載監(jiān)管力度，從道路技術(shù)層面來(lái)完善道路工程管理。

質(zhì)量稱(chēng)重是治理機(jī)動(dòng)車(chē)超載的重要手段之一，通過(guò)對(duì)控制車(chē)輛的軸載來(lái)控制整體的載重。現(xiàn)階段，機(jī)動(dòng)車(chē)軸載檢測(cè)多采用靜態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)，即將機(jī)動(dòng)車(chē)某一軸或車(chē)輛的整體?？吭诘匕跎希@種手段導(dǎo)致行車(chē)緩慢，效率極低。此外，地磅的安置需要將路面整塊切除后進(jìn)行相關(guān)附件的組裝，嚴(yán)重的破壞了道路的整體性，并且安置地磅后，致使行駛過(guò)來(lái)的車(chē)輛渠劃嚴(yán)重，容易造成地磅附件的路面車(chē)轍病害。若能提出一種在機(jī)動(dòng)車(chē)正常速度的情況下就能監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)荷載的設(shè)備，對(duì)于確保行車(chē)暢通，減少路面車(chē)轍都方面都具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種可在動(dòng)態(tài)條件下有效的監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)軸載、有效控制超載車(chē)輛對(duì)交通安全的危害、減少不必要的人身及財(cái)產(chǎn)損失的用于不停車(chē)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重路面結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種用于不停車(chē)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重路面結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述用于不停車(chē)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重路面結(jié)構(gòu)包括速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電源控制器以及自下而上依次設(shè)置在基層上的下面層、中面層以及上面層；所述速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及電源控制器均設(shè)置在中面層中；所述速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別與電源控制器相連。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括電流解調(diào)儀以及沿道路行車(chē)方向自前而后依次鋪設(shè)在中面層中的壓電換能器A和壓電換能器B；所述壓電換能器A通過(guò)電流解調(diào)儀與壓電換能器B相并聯(lián)；所述壓電換能器B接入電源控制器。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的壓電換能器A以及壓電換能器B的鋪設(shè)方向均與道路行車(chē)方向相垂直。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括外接電源、電流計(jì)以及沿道路行車(chē)方向自前而后依次鋪設(shè)在中面層中的陽(yáng)極電極和陰極電極；所述電源控制器連接外接電源的正極，并通過(guò)電流計(jì)與陽(yáng)極電極相連；所述陰極電極與外接電源的負(fù)極連接。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的陽(yáng)極電極以及陰極電極的鋪設(shè)方向均與道路行車(chē)方向相垂直。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的陽(yáng)極電極的數(shù)量是一組或多組；所述陰極電極的數(shù)量對(duì)應(yīng)也是一組或多組。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的陽(yáng)極電極以及陰極電極的數(shù)量均是多組時(shí)，多組陽(yáng)極電極以及多組陰極電極間隔排列在中面層中。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型所采用的中面層是由壓阻式瀝青混凝土鋪筑而成。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

本實(shí)用新型提供了一種用于不停車(chē)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重路面結(jié)構(gòu)包括速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電源控制器以及自下而上依次設(shè)置在基層上的下面層、中面層以及上面層；速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及電源控制器均設(shè)置在中面層中；速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別與電源控制器相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，施工方便，成本低廉，可有借助壓阻式瀝青混凝土的測(cè)試機(jī)動(dòng)車(chē)的荷載，依托壓電換能器測(cè)試機(jī)動(dòng)車(chē)的速度，憑借壓阻瀝青混凝土的力學(xué)特性能夠有效分析機(jī)動(dòng)車(chē)的重量。對(duì)于交通運(yùn)輸領(lǐng)域內(nèi)，交通超載、超速，交通安全具有重要的指導(dǎo)意義。達(dá)到了在不停車(chē)的情況下對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的速度、軸載進(jìn)行檢測(cè)，促進(jìn)交通管理，有效控制軸載，確保交通運(yùn)營(yíng)安全。本實(shí)用新型全面分析了壓阻混凝土的動(dòng)力學(xué)特性，將壓阻瀝青混凝土中用于道路工程結(jié)構(gòu)中，可以監(jiān)測(cè)路面荷載的大小，并進(jìn)一步明確各軸載的級(jí)別，對(duì)于治超、確保交通安全都具有重要的意義。用于不停車(chē)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重路面結(jié)構(gòu)，采用壓阻式瀝青混凝土用于鋪筑路面中面層，采用陰陽(yáng)電極測(cè)試壓阻混凝土在行車(chē)荷載作用下的電阻變化，分析行車(chē)荷載的重量，實(shí)現(xiàn)不停車(chē)狀態(tài)下的荷載監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型機(jī)動(dòng)車(chē)在保持原有行車(chē)速度的情況下，可快速測(cè)試機(jī)動(dòng)車(chē)的各軸軸載；同時(shí)，在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)布設(shè)的壓電換能器、電極都是小型的構(gòu)件，不會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成大的破壞，保證了原有路面的完整性；第三，可以測(cè)試機(jī)動(dòng)車(chē)的行車(chē)速度，起到行車(chē)限速的功能；第四，將壓阻式瀝青混凝土成果應(yīng)用于交通工程安全方面，拓展了壓阻式瀝青混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所提供的用于不停車(chē)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重路面結(jié)構(gòu)的工作原理示意圖；

圖2為本實(shí)用新型所提供的用于不停車(chē)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重路面結(jié)構(gòu)的縱向結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：

1-壓電換能器A；2-壓電換能器B；3-電流解調(diào)儀；4-電源控制器；5-陽(yáng)極電極；6-陰極電極；7-電流計(jì)；8-上面層；9-中面層；10-下面層；11-基層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本進(jìn)行具體說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1以及圖2，本實(shí)用新型提供了一種用于不停車(chē)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重路面結(jié)構(gòu)，用于不停車(chē)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重路面結(jié)構(gòu)包括速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電源控制器4以及自下而上依次設(shè)置在基層11上的下面層10、中面層9以及上面層8；速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及電源控制器4均設(shè)置在中面層9中；速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別與電源控制器4相連。

速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括電流解調(diào)儀3以及沿道路行車(chē)方向自前而后依次鋪設(shè)在中面層9中的壓電換能器A1和壓電換能器B2；壓電換能器A1通過(guò)電流解調(diào)儀3與壓電換能器B2相并聯(lián)；壓電換能器B2接入電源控制器4。

壓電換能器A1以及壓電換能器B2的鋪設(shè)方向均與道路行車(chē)方向相垂直。

重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括外接電源、電流計(jì)7以及沿道路行車(chē)方向自前而后依次鋪設(shè)在中面層9中的陽(yáng)極電極5和陰極電極6；電源控制器4連接外接電源的正極，并通過(guò)電流計(jì)7與陽(yáng)極電極5相連。陰極電極6與外接電源的負(fù)極連接。

陽(yáng)極電極5以及陰極電極6的鋪設(shè)方向均與道路行車(chē)方向相垂直。

陽(yáng)極電極5的數(shù)量是一組或多組；陰極電極6的數(shù)量對(duì)應(yīng)也是一組或多組。

陽(yáng)極電極5以及陰極電極6的數(shù)量均是多組時(shí)，多組陽(yáng)極電極5以及多組陰極電極6間隔排列在中面層9中。

中面層9是由壓阻式瀝青混凝土鋪筑而成，本實(shí)用新型中的中面層9的壓阻式瀝青混凝土技術(shù)均來(lái)源于文獻(xiàn)：Hashim R.Rizvi,Mohammad Jamal Khattak,Mohammad Madani,Ahmed Khattab.Piezoresistive response of conductive Hot Mix Asphalt mixtures modified with carbon nanofibers[J]Construction and Building Materials 106(2016)618–631。

本實(shí)用新型的技術(shù)原理是：

速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理是：

速度V的表達(dá)式是：

V＝L/t；

L為壓電換能器A和B之間的距離；

t為壓電換能器A和B產(chǎn)生電能的時(shí)間差。

重量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理是：

重量M的表達(dá)式是：

M＝f(V/A)；

其中A為電流計(jì)7的平均值；

V為外接電源電壓；

故通過(guò)R＝V/A可求得壓阻式瀝青混凝土的電阻，

f(R)為荷載與壓阻材料電阻的相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)A的變化，推算出M的變化，M的變化值即為車(chē)輛的荷載。

路面結(jié)構(gòu)的上面層主要起到耐磨耗、抗滑等功能性作用，中面層主要起到承載和應(yīng)力擴(kuò)散的作用，下面層起到承載和抗疲勞的作用，因此將動(dòng)態(tài)承載系統(tǒng)布置在中面層內(nèi)部，可確保動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的耐久性。增設(shè)兩組壓電換能器，壓電換能器在荷載的作用下產(chǎn)生電流，通過(guò)電流解調(diào)儀測(cè)試兩組壓電換能器產(chǎn)生電流的時(shí)差及計(jì)算行車(chē)速度。最后一組壓電換能器和電源控制器4連接，當(dāng)電源控制器收到壓電換能器B的電信號(hào)，外接電源對(duì)稱(chēng)重系統(tǒng)進(jìn)行通電，當(dāng)荷載經(jīng)過(guò)壓阻混凝土?xí)r混凝土的電阻發(fā)生變化，相應(yīng)的電流計(jì)值會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)電流值的變化，經(jīng)荷載與壓阻材料電阻的相關(guān)關(guān)系可反算出荷載的大小。