CEDEX 测试轨道 - 加速路面测试

西班牙 CEDEX 运动研究中心采用 超过240个测量通道的 HBM 数据采集系统对道路进行监控,获取测量数据。

什么加速路面测试?

加速路面测试可以被定义为:在压缩周期内,模拟轮式负载在路面结构的可控应用,以获得长期负载状况的影响。

在全球,墨西哥,巴西,南非,澳大利亚,新泽兰,中国和日本有12处相同设施。现在加速路面测试已经成为全球道路研究的支柱,通常有两种设置:直线和环形,如图1和图2。

关于 CEDEX

土木工程研究和体验中心,简称 CEDEX, 是西班牙专注于土木工程,建筑和环境前沿科技的公共组织。

测试轨道

CEDEX 测试轨道是这两种方式的混合,两边是 75m 直线轨道,另外两边的环形半径为 25 m。 轨道梁位于轨道内侧用于车辆的引导。图 3

道路测试的六个区位于轨道的直线部分,轨道长度 304米,六个区可以同步进行测试。环形部分不用于测试,而是用于表面材料,处理和涂料等方面的研究。

在直线部分,有两个由混凝土制成的 U型测试坑,2.6 m 深 8 m 宽,测试坑和道路其他部分隔离开,以在不同条件下进行测试。

两台测试车固定负载为 6.5 吨,车辆的循环速度为 40 Km/h, 最大速度为60 Km/h. 图 4

通过液压致动器, 测试车轮可在7个不同横向路径方向定位,产生的轨迹宽度为 1.0 都 1.3 m。

测试设备是从一个集中控制中心完全控制,并为此开发了专门的程序,以实现无人值守运行,每年测试频率在 1×106个周期 以上。

参数测量

当车轮移动时,将会使路面结构产生应力或应变。应力和应变取决于负载的类型,大小,方向以及路面结构,路基,温度,深度等。

通过应变片以及测试设备,可以获得路面不同部分的负载及应力。

每层的基础不同,因此在选择传感器和位置时需要进行仔细考虑。

沥青层的底部横向拉伸应变被认为是柔性路面的最重要的反应变量。因此,应变片应该放在层的底部来测量水平应变。

粒状层和土壤主要来自垂直应变的积累,此时,需要测量垂直应变。

路面偏转传感器需要放置在移动轮的底下以实现瞬态响应。这些传感器被放置在沥青层的顶部或是固定到试验坑的底部。

最后,还需要安装其他传感器安装,以获取环境数据和负载变量:温度,湿度和速度,横向位置等。图5

控制系统

在建造之初,自动化过程就被重点考虑,以实现最小可能的中断,实现连续操作。图6

CEDEX 测试轨道控制系统主要包括 PLC 系统和数据采集系统,两者通过以太网连接到单一控制主机中,实现彼此通讯。PLC 系统主要负载车辆的管理,通过控制速度,横向位置,备用轮胎,

空气压力等参数的控制来实现。数据采集系统负责测量过程。

HBM MGCplus 数据采集系统共有 240个通道,连接应变片,LVDT 和 Pt100 传感器,以实现整个过程的测量监控和采集相关数据。

测试设备管理

传感器的数据完全自动化,其由 CEDEX 自己开发,并实现实时测量和数据存储。

        测试设备管理分成以下过程: 

  • 传感器管理
  • 测量过程
  • 数据存储和分析

传感器管理

传感器的所有信息都存储在控制计算机的数据库中,每次测试只需从数据库中调用。包括传感器所在的位置,技术信息以及活动状态等。

一旦传感器在数据库中注册,MGCplus 模块将承担标定曲线的工作,然后记录相关参数(采用率,时间,触发等)并保存为 .MPR 文件。通常有两种采样率,分别用于静态测试和动态测试。图8

测量过程

一般分为两种类型测试:动态测试和专项测试

动态测试指的是车辆运行过程中进行地系统性测试。测试结果保存为 ASCII 文件,并包括曲线的分析所需的所有变量,如路面温度,环境温度,循环次数,横向位置,车辆速度,日期和时间。

动态测试一般自动激活,或通过不同的事件进行触发,一般包括:

  • 周期数:在测试开始时的车辆达到预定周期数
  • 时间:预定的日期和时间
  • 温度:当路面温度(由用户定义)达到一定值

此类测试无需人工干预,并且实现7天24小时自动值守。

当事件触发测试时,控制计算机发出指令到 PLC 系统,指示车辆进入所需的测试状态(速度和横向位置等)。一旦车辆完成要求,控制计算机发送低电平指令到MGCplus 胸膛那个。命令传输带有相关参数的 .MPR 文件并激活采集过程。图9

当车辆完成一个周期后,控制计算机将来自数据采集系统的数据转换为 ASCII 格式,并通过 Catman 进行数据处理,分析并存储。

当所有数据存储完成后,控制权将被交还给PLC 系统。

专项测试无需整个控制系统,直接由 MGCplus 系统承担。