沥青路面表面纹理三维评价方法及其计算边界条件分析

为了综合评价沥青路面表面纹理的三维特征,推广表面纹理三维评价方法的应用,提出了一套适用性强、计算边界条件明晰的沥青路面表面纹理三维评价指标。首先,利用激光纹理扫描仪采集了不同沥青路面表面纹理的三维点云数据,并分别基于灰度共生矩阵理论和表面纹理偏离基准面的均匀程度,构建了表面纹理水平三维评价指标f_(8mac)、f_(9mac)、f_(8mic)、f_(9mic)和表面纹理分布均匀性三维评价指标σ;然后,以铺砂法、步行式摩擦系数仪和组合表面纹理分布均匀性的测试结果为基准,通过对比三维评价指标和现有二维评价指标与基准指标的相关性,验证了三维评价指标的有效性和优越性;最后,基于表面纹理三维评价指标的计算过程,明确了表面纹理三维评价指标的计算边界条件。研究结果表明:f_(8mac)和f_(8mic)与基准指标的相关系数R分别为0.934 8和0.803 0,优选f_(8mac)和f_(8mic)为表面纹理水平三维评价指标;现有的二维评价指标难以准确表征表面纹理的三维分布状态,指标σ可以有效地评价沥青路面表面纹理的三维分布均匀性;只有在相同的计算边界条件下,表面纹理三维评价指标才具有可比性。研究成果有望为沥青路面表面纹理三维评价方法的推广应用提供理论借鉴。

不停车计重收费系统的动态称重传感器优化方法研究

重车的不停车计重收费模式,是一种能够解决高速公路收费站点拥堵的有效方法,但其在实施过程中困难很大,其中最主要原因在于:现有动态汽车衡无法在重车高速通过或不规范行驶时保证称量的精度。经研究发现,称量精度与车辆行驶状态有很大关系,而通过优化传感器的布局能够抵消车辆在高速行驶中带来的误差。通过研究传感器的数量、间距对动态称量精度和速度的影响提出了传感器的优化方法。拟在福银高速长武收费站依托其改扩建工程进行实地安装测试。初步目标为:重车在30 km/h的车速下通过收费站点时称量精度保持在±2.5%以内,并能够克服各种违规操作带来的误差,为实现重车的不停车计重收费提供保障。

橡胶沥青表面能影响因素分析

为从胶粉和沥青的交互作用角度探究制备条件及工艺对橡胶沥青表面能指标的影响,对不同制备条件下制得的橡胶沥青进行了胶粉溶胀及洗脱试验,并采用躺滴法测量计算橡胶沥青的表面能。通过回归分析计算橡胶沥青表面能和胶粉溶胀率、胶粉降解率之间的相关性。研究发现:搅拌工艺下橡胶沥青表面能主要受胶粉溶胀程度影响。搅拌工艺下制得的橡胶沥青表面能在胶粉掺量为20%、制备温度为180℃、制备时间为90 min、胶粉粒径为60目时达到最大;剪切工艺下在120 min、80目时达到最大。剪切工艺下制备条件变化对橡胶沥青表面能的影响较搅拌工艺下更弱,胶粉掺量和制备温度是主要影响因素。

矿料/沥青体系微细观接触摩擦效应对压实特性的影响

为探究沥青混合料的压实特性,通过旋转压实仪成型试件,采用密实曲线平均斜率K_(1)、K_(2)和密实能量指数CEI表征沥青混合料的压实特性。基于自主开发的矿料接触试验仪和界面接触滑移试验装置提出用最大滑移作用力和最大滑移剪应力分别表征颗粒系统和沥青混合料的接触特性。从微细观水平分析了矿料/沥青体系接触摩擦效应对压实特性的影响。试验结果表明:粗集料的数量越多,颗粒间的接触效应越显著,沥青混合料越难以压实;相比SMA-13和OGFC-13,AC-13的工作性较好;公称最大粒径越大,沥青混合料达到目标压实度所需的能力越多,抗滑移变形能力越好。沥青用量越多或压实温度越高均会导致沥青混合料的接触强度减弱,从而提高工作性;最大滑移剪应力比K_(2)更适合评价开放交通后沥青混合料的压实特性。

基于向量分割的动态称重模型优化方法

动态称重技术能够显著减少货车称重时间提高收费站通行能力,然而受其模型所限,对于变速运动或车轮静止于传感器上的车辆则无法准确进行测量。针对以上问题,以路面交互模型以及部分承载式动态称重模型为基础,提出了一种基于向量分割的部分承载动态称重模型。利用压电石英传感器结合该模型,以动态传感器稀疏阵列的形式构建了一种4排直列式动态称重系统。在哈同高速哈尔滨东收费站对系统进行了低温、定性与定量的测试。试验结果表明:该系统稳定性好,在-28℃状态下温度漂移仅为0.5‰,响应速度为0.2 s;在95%置信区间内,精确度为±3%以内,特别是能够解决动态称重中"二次起停"的问题。该系统能够为重载交通智能化管理提供一定的支持。

多级矿料-沥青体系的颗粒特性、界面效应及迁移行为研究进展

沥青混合料是多级多相颗粒性材料,其复杂的颗粒特征、界面效应和迁移行为决定了离析特性、压实效果与力学响应。为了解析沥青混合料的微细观作用机理,为混合料组成优化设计、施工控制及性能预测提供理论基础,进而提升沥青路面的耐久性,综述了国内外学者在矿料-沥青体系的研究成果,并将摊铺、压实、服役阶段的沥青混合料分别看作不同状态及迁移自由度的矿料-沥青体系。首先,针对矿料体系的颗粒特性,分析了颗粒几何形态以及尺寸效应对沥青混合料性能的影响,给出了多级矿料复合几何特征表征方法。其次,针对松散态的矿料-沥青体系,梳理了矿料颗粒体系的接触摩擦特性、界面交互作用等细观特征,介绍了沥青混合料的离析行为评价方法,分析了颗粒迁移行为对离析倾向的影响,并讨论了离析形成机理;针对沥青混合料的压实过程,描述了动态压实特性与颗粒的迁移行为,分析了矿料几何特征、矿料-沥青界面效应对颗粒迁移行为的影响,从内部颗粒迁移角度讨论了沥青混合料的压实过程;针对压实成型的沥青混合料,介绍了矿料-沥青体系的颗粒迁移行为,并分析了颗粒微迁移特性对沥青混合料力学强度的影响。最后,将运输摊铺过程的松散态、压实过程中的错动态、服役过程中的成型态的沥青混合料分别定义为具有大自由度(LDOF)、小自由度(SDOF)和微自由度(MDOF)迁移特性的矿料-沥青体系,并展望了多自由度下矿料-沥青体系界面行为和迁移动力学研究的发展趋势,为沥青混合料微细观表征及力学响应的基础理论研究提供参考,不断提高沥青路面材料设计、施工控制及养护管理水平。

重载公路EWTC系统效能提升研究

目前我国对重车收费大多采用静态称重,人工收费,少数地区虽采用动态称重,但称重精度较低,所以汽车只能低速通过,由此导致通行效率低,收费站大面积拥堵,其中最主要的原因在于:现有动态汽车衡无法在重车高速行驶或不规范行驶时保证其称重精度。为此,本文通过研究传感器的性能以及布局和动态称重精度的关系,利用计算机建模和实地测试相结合的方法,对不停车计重收费(EWTC)系统进行优化,使重车以30km/h通过动态汽车衡误差在±1.5以内。