基于粗集料表面纹理特性的沥青混合料性能研究

目前缺乏对集料表面纹理的直接定量测量和评定方法，基于光纤传感法设计了激光轮廓仪，直接测量了7种不同粗集料的表面纹理，应用算术平均偏差Ra对集料表面纹理进行了定量评定，并对集料表面纹理的粗糙度进行了简单的分类，最后通过沥青混合料力学性能试验对测量和评定结果进行了验证。结果表明，采用激光轮廓仪能够直接、准确地测量集料表面纹理；算术平均偏差对集料表面纹理的评定是合理有效的；其他条件相同的情况下，粗集料表面纹理的R值越大，沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低潭抗裂性能越好.     

粗集料表面纹理轮廓线分形分析及不同维数算法探讨比较

采用激光三角测量技术对路面常用的花岗岩、玄武岩、石灰岩等粗集料表面微观纹理进行测量,对各表面轮廓线及其所对应的原始数据采用多种分维计算方法进行分析。利用MATLAB平台,分别编程计算各轮廓线和原始数据的分形维数,并以科赫曲线(KOCH)等标准分形图形进行了标定,认为采用计盒维数法可靠可行。粗集料表面纹理维数越大则粗糙程度越复杂,因此为面层石料的优选提供了新的方法和指标。     

集料表面纹理测量的试验设计

为定量测量和评定集料表面纹理状况,以进一步研究集料表面纹理对沥青混合料性能的影响,基于反射式光纤传感法设计了激光轮廓仪,并采用该仪器对6种不同集料的表面纹理进行了直接测量。试验中发现由于集料表面颜色不均匀,导致纹理测量结果失真。通过对集料表面进行镀膜处理,使测量结果反映了集料表面纹理的真实情况,最后分别采用算术平均偏差和平均波长定量评价了集料表面纹理的粗糙度。     

粗集料形态对宽温度域下沥青混合料高低温性能影响

为了掌握粗集料形态对宽温度域条件下沥青混合料高低温性能影响,基于集料图像测量系统(AIMS),对5种粗集料棱角性、三维形状和表面纹理进行量化分析,进而制备SMA-13试件进行不同温度范围高温车辙试验和低温弯曲蠕变试验,分析集料棱角性指数、球度和表面纹理指数与高低温性能指标的相关性。结果表明:选用棱角性好、粒形饱满和表面纹理深度大的粗集料有利于改善沥青混合料高低温性能;随着试验温度增加,粗集料棱角性指数和球度对沥青混合料高温性能的影响程度逐渐增大,纹理指数对其影响程度则逐渐减小,且高温性能对棱角性指数和球度变化的敏感性增强;随着试验温度降低,粗集料棱角性指数、球度和纹理指数对沥青混合料低温性能的影响程度及低温性能对前述三指标变化的敏感性均逐渐降低。     

集料图像测量系统（AIMSⅡ）的评价指标研究与合理性验证

为了研究集料的测量与评价问题,阐释了集料图像测量系统(AIMSⅡ)设备的工作原理,研究了集料3个形态特征分量,即形状、棱角和表面纹理的评价指标;测量并分析了3种标准形状物体(球体、标准多边体1、标准多边体2)的形态特征。结果表明:集料图像测量系统(AIMSⅡ)的测量结果与物体实际情况相吻合,采用该系统评价集料的形状、棱角和表面纹理均有一定的合理性。     

基于激光扫描技术的粗集料纹理粗糙度评价

采用高精度激光位移传感器对不同粗集料的轮廓进行纹理测试,建立摩擦系数和磨光值之间的联系,揭示路面抗滑性能衰减过程中粗集料形貌变化特性。结果表明:辉绿岩与玄武岩集料表面分形维数值较高,花岗岩集料轮廓分维值最小;粗集料表面摩擦系数与表面轮廓分形维数值之间呈线性正相关关系;粗集料纹理随着磨损时间增加呈现单调衰减状态,路面磨耗层粗集料在条件允许下应优先考虑玄武岩与辉绿岩集料。     

粗集料性能对沥青混合料高温性能的影响

为明确沥青混合料中粗集料的表面特性及几何形状对高温性能的影响机理,进而为集料选择及性能评定提供参考,结合当前沥青混合料高温性能的研究状况,通过大量室内试验,分析了粗集料表面纹理、棱角性、扁平颗粒含量对沥青混合料高温性能的影响.研究结果表明:粗集料表面纹理与内摩擦角、动稳定度呈线性关系,表面纹理越大,动稳定度越高;平均棱角性系数大于14.5%时,沥青混合料动稳定度提高幅度明显;粗集料扁平颗粒含量越高,其混合料的高温稳定性越差,同时不同级配条件下,扁平颗粒含量对混合料高温性能影响程度不同,骨架型级配最为敏感.     

抗滑集料颗粒形状及表面纹理特性分析

为研究不同抗滑集料的颗粒形状及表面纹理特征,以玄武岩集料、金刚砂、黑刚玉材料为研究对象,采用Matlab软件计算了3种抗滑集料的圆度值,并对3种抗滑集料的颗粒形状进行了评价;采用SEM扫描电镜试验获取了玄武岩集料、金刚砂、黑刚玉材料的表面图像,并利用FractalFox软件对图像进行了二值化处理,计算了3种集料表面纹理的分形维数,并基于此对3种抗滑集料的表面纹理特征进行了分析。研究结果表明:黑刚玉具有最高的圆度值,即最接近于球状,有利于在车辆荷载碾压下保持稳定;金刚砂表面纹理的分形维数最高、玄武岩集料次之,黑刚玉最低,表明金刚砂和玄武岩集料具有更为发育的表面纹理,有利于与胶结材料间发生黏附。     

集料形状特征及其对热拌沥青混合料性能的影响

集料的构成、棱角和表面纹理等形状特征,对热拌沥青混合料(HMA)的性能有着重要影响。棱角和形状会影响集料之间的嵌挤锁结,造成路面车辙。集料粗糙的表面纹理减少了疲劳裂缝,提高了集料和胶结料之间的相互作用。该文运用集料成像系统(AIMS),分析了3种不同料源集料的形状特征,研究形状特性在HMA设计和力学性能上的影响,并使用图像处理软件对HMA内部结构进行了分析。结果表明:集料虽在矿物组成上存在差异,但仍具有相似的形状特征;集料表面越粗糙,混合料抗疲劳性能越好;集料棱角性和表面纹理越好,混合料越不易发生集料离析现象。     

基于图像处理的集料形态特征定量评价

数字图像处理技术的引入,将会实现矿质集料颗粒形态特征的直接、客观的定量评价。通过对矿质集料数字图像进行噪声消除、图像分割、二值化形态学处理、边缘跟踪以及颗粒分析,得到了各个集料颗粒的面积、周长、拟合椭圆等形态特征参数。进一步对各参数进行统计分析,得到了针对集料的圆度、棱角性、表面纹理以及针片状颗粒含量等形态特征指标的分析结果。基于成像相关知识,采用基于LED光源的背光图像采集平台,对不同档位的集料颗粒形态特征进行定量评价和分析。试验结果表明:通过数字图像处理技术对不同档位集料颗粒形态特征参数进行图像描述,可以遴选出高效可行的有利于定量分析形态特征的参数;背光源采集方法可以更好提取集料颗粒图像边缘特征,使图像更有利于后续处理;不同档位下集料的圆度趋势比较明显,随粒径的增大而减小;棱角性变化与圆度截然不同,其中粗集料棱角性基本不变,而细集料随粒径的增大变化明显;粗集料的纹理指标值变化不大;粗集料的针片状颗粒含量为0,细集料的针片状颗粒含量大于1%。研究可以为矿质集料进场质量的过程控制提供快速高效的定量依据。     

基于分布式光纤测温的离合器摩擦表面温度场测量

离合器在工作过程中的摩擦表面温升是离合器传递扭矩的直接影响因素，研究离合器温升情况对于改善离合器控制和优化离合器设计都有着重要意义。但摩擦片工作表面封闭，表面温度往往难以准确测量，为解决离合器温度高精度测量的问题，使用国际上发展迅速的最新型分布式光纤传感技术，在设计的干式离合器摩擦特性测试台架上进行了测量试验。试验结果表明：与传统的热电偶插入式测量相比，分布式光纤测温能够得到离合器摩擦接触面的温度沿半径方向上的温度分布，为离合器表面温度场分析提供数据支持；同时，光纤测温能够实现在离合器系统内的各个部件的温度测温。通过对不同半径、不同工况、不同部件的温度变化情况的测量结果分析，离合器摩擦接触面的温度分布与半径有关，通常呈现半径越大温升越显著的特点；在单次接合分离的过程中，离合器摩擦片的2个摩擦接触表面的温升情况并不相同，靠近飞轮盘一侧的温度变化速率比靠近压盘一侧的要快。     

路面破损特征量的激光检测研究

为科学准确地计算出某一路段沥青路面的破损量,降低维护费用,研制了路面破损激光检测系统,应用激光测距仪、倾角传感器、陀螺仪等先进电子传感器对路面的破损特征量进行三维测量和定位,来检测路面的破损程度及通过坐标变换法计算出沥青路面的总破损体积量。     

一种基于单片机系统的汽车燃油量测量系统设计

分析了传统汽车燃油测量系统中使用浮子测量燃油油面时存在的问题,并由此提出了一种基于单片机的汽车燃油量测量系统。介绍了由压力传感器、单片机等组成的测量系统硬件设计,给出了系统软件控制流程。试验结果表明,在随机振荡状态及连续颠簸路面环境下,该测量系统较之传统的测量系统具有更好的稳定性及准确度。     

基于C8051F310的内燃机活塞温度场测试系统

介绍了由C8051F310单片机组成的温度场测试系统,提出了高速运动状态下测量发动机活塞温度场的方法,利用热电测量原理和无线传输技术,实现了活塞表面多点温度的同时测量.详细阐述了测试系统的硬件电路设计和程序设计,在某活塞温度场测量中的应用表明,该系统具有较高的测试精度和可靠性.     

盾构施工影响下砂土地层变形规律模型试验研究

为了研究盾构施工影响下隧道埋深、地层损失率、颗粒级配对砂土地层变形规律的影响,设计由试验模型箱、隧道开挖模拟装置以及非接触试验监测系统组成的模型试验系统,利用该试验系统对10种试验工况进行研究。试验模型箱是由钢化玻璃板、底部钢板以及刚框架组合而成的开口箱体,砂性地层采用完全烘干的砂土来制作,盾构开挖过程通过一种能够精确控制地层损失率大小的小型圆筒状传动装置来模拟,试验过程中的地层变化利用视频测量系统进行监测。研究结果表明：随着隧道埋深增加,土体扰动范围逐渐向两侧扩展,地表最大沉降值逐渐减小;当隧道埋深临近土拱形成深度时,沉降槽宽度显著增加,隧道上方核心沉降区逐渐减小。地层损失率与沉降槽宽度之间存在明显的线性关系。砂土粒径越大,地表最大沉降值越小,沉降槽宽度越大;当最大粒径与最小粒径比一定时,地层沉降范围内的最大沉降量随着砂土粒径的增大而减小;当最大粒径一定时,地层沉降范围内的最大沉降量随着粒径范围的增大而增大。不同隧道埋深、地层损失率和砂土颗粒级配下的地表沉降曲线均具有类似高斯分布函数的形态特征,向隧道中线处急剧下降,向远处逐渐变缓,与地层变形规律相似。     

Closed-loop snowplow applicator control using road condition measurements

Closed-loop control of a snowplow applicator, based on direct measurement of the road surface condition, is a valuable technology for the optimisation of winter road maintenance costs and for the protection of the environment from the negative impacts of excessive usage of de-icing chemicals. To this end, a novel friction measurement wheel is designed to provide a continuous measurement of road friction coefficient, which is, in turn, utilised to control the applicator automatically on a snowplow. It is desired that the automated snowplow applicator deploy de-icing materials right from the beginning of any slippery surface detected by the friction wheel, meaning that no portion of the slippery road surface should be left untreated behind, as the snowplow travels over it at a reasonably high speed.

This paper describes the developed wheel-based measurement system, the friction estimation algorithm and the expected performance of the closed-loop applicator system. Conventional and zero velocity applicators are introduced and their hardware time delays are measured in addition to the time delay of the friction estimation algorithm. The overall performance of the closed-loop applicator control system is shown to be reliable at typical snowplowing speeds if the zero velocity applicator is used.     

Study on a road surface sensing system for snow and ice road

This paper deals with the fundamental research related to a new sensing system for road surface as the first step to construct an identification tool for the friction coefficient of the road ahead. In this paper, the albedo value is used for the measurement. Because the previous albedo meter measured the road surface by using sunlight, it was not used at night. Therefore, we propose a vehicle-mounted road surface sensing system by using a pair of solar cells with an additional light. From the experimental results, it is shown that the sensing system can measure the difference of road conditions, not only during daytime but also at night. For high reliability of detection, an image processing system of the road surface is proposed. It is shown that the sensor fusion can recognize the difference of the road surface.     

公路照明测量技术

分析了公路照明质量对公路交通安全的影响,根据公路照明条件下的路面平均亮度、路面亮度总均匀度和路面亮度纵向均匀度与路面显示能力的关系,得出影响交通安全的公路照明技术指标及质量评价要求。根据公路照明的特点和驾驶行为学的统计结果,分析了公路照明测量对亮度测量仪器的特殊要求、公路照明测量范围限制和亮度测量点位及亮度观察点的选择方法与设置要求。将亮度测量数据按照相应的方法和公式进行计算,分别得出路面平均亮度、路面亮度总均匀度和路面亮度纵向均匀度评价指标的最终结果。总结了公路照明测量技术对公路照明设计、公路照明工程以及公路照明设施养护的重要意义。     

高压共轨系统喷油量自动测量研究

针对高压共轨喷射系统喷油量测量,提出了一种基于容积法的测量方法,通过喷油量充满固定容积容器所需的喷油次数来测得单循环喷油量,采用基于单片机的电子控制手段实现喷油量的自动测量。使用本测量系统进行检测和对比试验,以验证测量系统可用性和测量精度。