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CEDEX 測試軌道 - 加速路面測試

發布時間:2023-08-07      點擊次數:1075

CEDEX 測試軌道 - 加速路面測試

西班牙 CEDEX 運動研究中心采用 超過240個測量通道的 HBM 數據采集系統對道路進行監控,獲取測量數據。

什么加速路面測試?

加速路面測試可以被定義為:在壓縮周期內,模擬輪式負載在路面結構的可控應用,以獲得長期負載狀況的影響。

在全球,墨西哥,巴西,南非,澳大利亞,新澤蘭,中國和日本有12處相同設施。現在加速路面測試已經成為全球道路研究的支柱,通常有兩種設置:直線和環形,如圖1和圖2。

關于 CEDEX

土木工程研究和體驗中心,簡稱 CEDEX, 是西班牙專注于土木工程,建筑和環境前沿科技的公共組織。

測試軌道

CEDEX 測試軌道是這兩種方式的混合,兩邊是 75m 直線軌道,另外兩邊的環形半徑為 25 m。 軌道梁位于軌道內側用于車輛的引導。圖 3

道路測試的六個區位于軌道的直線部分,軌道長度 304米,六個區可以同步進行測試。環形部分不用于測試,而是用于表面材料,處理和涂料等方面的研究。

在直線部分,有兩個由混凝土制成的 U型測試坑,2.6 m 深 8 m 寬,測試坑和道路其他部分隔離開,以在不同條件下進行測試。

兩臺測試車固定負載為 6.5 噸,車輛的循環速度為 40 Km/h, 最大速度為60 Km/h. 圖 4

通過液壓致動器, 測試車輪可在7個不同橫向路徑方向定位,產生的軌跡寬度為 1.0 都 1.3 m。

測試設備是從一個集中控制中心完全控制,并為此開發了專門的程序,以實現無人值守運行,每年測試頻率在 1×106個周期 以上。

參數測量

當車輪移動時,將會使路面結構產生應力或應變。應力和應變取決于負載的類型,大小,方向以及路面結構,路基,溫度,深度等。

通過應變片以及測試設備,可以獲得路面不同部分的負載及應力。

每層的基礎不同,因此在選擇傳感器和位置時需要進行仔細考慮。

瀝青層的底部橫向拉伸應變被認為是柔性路面的最重要的反應變量。因此,應變片應該放在層的底部來測量水平應變。

粒狀層和土壤主要來自垂直應變的積累,此時,需要測量垂直應變。

路面偏轉傳感器需要放置在移動輪的底下以實現瞬態響應。這些傳感器被放置在瀝青層的頂部或是固定到試驗坑的底部。

最后,還需要安裝其他傳感器安裝,以獲取環境數據和負載變量:溫度,濕度和速度,橫向位置等。圖5

控制系統

在建造之初,自動化過程就被重點考慮,以實現最小可能的中斷,實現連續操作。圖6

CEDEX 測試軌道控制系統主要包括 PLC 系統和數據采集系統,兩者通過以太網連接到單一控制主機中,實現彼此通訊。PLC 系統主要負載車輛的管理,通過控制速度,橫向位置,備用輪胎,

空氣壓力等參數的控制來實現。數據采集系統負責測量過程。

HBM MGCplus 數據采集系統共有 240個通道,連接應變片,LVDT 和 Pt100 傳感器,以實現整個過程的測量監控和采集相關數據。

測試設備管理

傳感器的數據完全自動化,其由 CEDEX 自己開發,并實現實時測量和數據存儲。

        測試設備管理分成以下過程: 

  • 傳感器管理
  • 測量過程
  • 數據存儲和分析

傳感器管理

傳感器的所有信息都存儲在控制計算機的數據庫中,每次測試只需從數據庫中調用。包括傳感器所在的位置,技術信息以及活動狀態等。

一旦傳感器在數據庫中注冊,MGCplus 模塊將承擔標定曲線的工作,然后記錄相關參數(采用率,時間,觸發等)并保存為 .MPR 文件。通常有兩種采樣率,分別用于靜態測試和動態測試。圖8

測量過程

一般分為兩種類型測試:動態測試和專項測試

動態測試指的是車輛運行過程中進行地系統性測試。測試結果保存為 ASCII 文件,并包括曲線的分析所需的所有變量,如路面溫度,環境溫度,循環次數,橫向位置,車輛速度,日期和時間。

動態測試一般自動激活,或通過不同的事件進行觸發,一般包括:

  • 周期數:在測試開始時的車輛達到預定周期數
  • 時間:預定的日期和時間
  • 溫度:當路面溫度(由用戶定義)達到一定值

此類測試無需人工干預,并且實現7天24小時自動值守。

當事件觸發測試時,控制計算機發出指令到 PLC 系統,指示車輛進入所需的測試狀態(速度和橫向位置等)。一旦車輛完成要求,控制計算機發送低電平指令到MGCplus 胸膛那個。命令傳輸帶有相關參數的 .MPR 文件并激活采集過程。圖9

當車輛完成一個周期后,控制計算機將來自數據采集系統的數據轉換為 ASCII 格式,并通過 Catman 進行數據處理,分析并存儲。

當所有數據存儲完成后,控制權將被交還給PLC 系統。

專項測試無需整個控制系統,直接由 MGCplus 系統承擔。

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