一种足尺路面加热系统、足尺路面试验机及足尺路面加热方法

摘要

本发明公开了一种足尺路面加热系统，其包括：加热车、热电偶测温传感器、配电箱、数据汇集箱及工控机，加热车包括车架、控制箱及加热装置，所述控制箱置于车架上，加热装置置于车架的一侧；配电箱与控制箱电连且为其提供电源；热电偶测温传感器与控制箱电连，用于获取加热足尺路面的温度；数据汇集箱分别与工控机、控制箱电连，用于将控制箱反馈的温度信号进行处理并传送给工控机，同时将工控机反馈的信号传递给控制箱。本发明能够对整个路面的加热区进行加热，满足试验所需温度；能够灵活的对足尺路面温度实现准确、灵活的控制。本发明还公开了一种足尺路面试验机及足尺路面加热方法。

说明书

技术领域

本发明涉及足尺试验技术领域，尤其涉及一种足尺路面加热系统、足尺路 面试验机及足尺路面加热方法。

背景技术

足尺即试验对象的大小尺寸与实际对象一致，能真实、直观的反映所试验 对象的现实数据。目前在足尺路面加速加载试验区(20m×1m)中，为了完成特 定温度下沥青路面的力学性能与破坏极限的测试，需要对试验区沥青路面模拟 稳定的温度环境，以减少实际自然环境条件复杂多变而影响试验结果。现有的 足尺路面加热系统采用固定式加热方式，对于目前使用整体固定式加热装置， 主要存在以下四个缺点：

1、使用寿命短，可靠性差

现有的足尺路面加热系统采用固定式加热方式。此种加热方式由于足尺路 面加速加载试验设备长期置于户外，加热装置加热或不加热同样长期受主机振 动影响和环境侵蚀影响，从而加速加热装置的老化和断裂，缩短了它的使用寿 命，降低了它的使用可靠性差。

2、整体路面加热，温度控制不灵活

由于整个路面加热区采用整体方式进行加热，而不能根据不同的路段路面 温度进行自动调节，因此无法对实验区的足尺路面温度实现准确、灵活的控 制。

3、热能损耗高，不节能

由于足尺路面加热系统是在野外实验区路面上进行模拟加热试验，实验区 受到加速加载桁车运动影响和周围环境风及温度的影响，加热板辐射的部分热 能会被流动的空气带走，因此需要消耗更多的电能，不符合节能环保的要求。

4、长期使用存在安全隐患

由于加热系统采用380V交流供电，加热装置内部电加热丝因长期振动等因 素，容易造破损或老化而发生漏电、短路等问题，使用存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提出一种足尺路面加热系统，能够对整个路面的加热区 进行加热，满足足尺路面试验所需温度；且能够灵活的对足尺路面温度实现准 确、灵活的控制。

本发明还提出了一种足尺路面试验机，能够快速安装拆卸足尺路面加热系 统，延长加热系统的使用寿命。

本发明提出的一种足尺路面的加热方法，能够实现对足尺路面的快速加热 及对足尺路面进行温度控制。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种足尺路面加热系统，包括：加热车、热电偶测温传感器、配电箱、数 据汇集箱及工控机，所述加热车包括车架、控制箱及加热装置，所述控制箱置 于车架上，所述加热装置置于车架的一侧；所述配电箱与控制箱电连且为其提 供电源；所述热电偶测温传感器与控制箱电连，用于获取加热足尺路面的温 度；所述数据汇集箱分别与工控机、控制箱电连，用于将控制箱反馈的温度信 号进行处理并传送给工控机，同时将工控机反馈的信号传递给控制箱。

作为优选，所述加热车的车架位于加热装置一侧还设有隔热帘盒，所述隔 热帘盒内设有伸缩式隔热帘，所述隔热帘盒、隔热帘置于加热装置的下方。

作为优选，所述车架与隔热帘盒同一侧还设有远红外测温传感器用于测量 路表面温度，所述远红外测温传感器位于隔热帘盒下侧，所述隔热帘上开有孔 洞能够保证远红外测温传感器测量路表面温度。

作为优选，所述控制箱包括电源开关、可控硅模块、温控器、加热开关， 所述远红外测温传感器和热电偶测温传感器通过数据线插头与温控器电连；所 述温控器通过数据输出接口与数据汇集箱电连；所述配电箱通过电源插头为控 制器配电。

作为优选，所述车架包括桁架，所述桁架设有两个前滚轮及两个后滚轮用 于与足尺路面试验机桁车连接，所述前滚轮及后滚轮分别设于上桁架的前后。

作为优选，所述车架的下方还设有行走轮方便移动加热车。

作为优选，所述加热装置为远红外辐射加热板，所述远红外辐射加热板相 对车架倾斜一定的角度。

作为优选，所述数据汇集箱与工控机通过RS485通讯接口进行温度数据传 输。

一种足尺路面试验机，所述足尺路面试验机具有上述所述的足尺路面加热 系统，所述足尺路面加热系统数量不少于两个，且分别安装在足尺路面试验机 的两侧，所述足尺路面试验机包括桁车，桁车下方设有机架，所述机架下方固 设有固定架，所述固定架一端开有U型槽，另一端下侧开有L型槽，所述U型 槽与L型槽分别与后滚轮及前滚轮相配合用于将所述足尺路面加热系统的加热 车安装于足尺路面试验机上。

一种足尺路面加热方法，该方法采用上述所述的足尺路面试验机，所述方 法包括以下步骤：

安装设备，在足尺路面试验机的机架下方安装加热车，并将与加热车电连 的热电偶测温传感器置于路面下方，并通过温控器设置温度高限值与温度低限 值；

对路面快速加热，加热装置通电工作；

温度检测，通过远红外测温传感器和路面下热电偶传感器进行温度监测， 远红外测温传感器和路面下热电偶测温传感器将测得的温度传递给温控器，温 控器将该温度与预先设定的温度低限值及温度高限值比较来控制加热板升降温 度。

本发明有益效果：

1、本发明通过工控机控制加热系统，热电偶测温传感器测试路面温度， 其能够对整个路面的加热区进行加热，满足足尺路面试验所需温度；且能够灵 活的对足尺路面温度实现准确、灵活的控制。

2、所述隔热帘盒内设有伸缩式隔热帘，隔热帘能够对加热路面与非加热 路面温度起一定的隔绝作用，能够防止加热装置的部分热能随空气流动被带 走，符合节能环保要求。

3、由于加热车结构简单，且车架下方设有行走轮，能够方便转移加热 车，进而能够防止加热系统受主机振动和环境侵蚀的影响，减慢加热系统的老 化和断裂速度，提高其使用寿命和可靠性。

4、本发明提出的一种足尺路面试验机，该试验机机架的固定架上开有槽 与加热系统的车架上的两滚轮相配合，能够实现快速安装、拆卸加热车。

5、本发明提出的一种加热足尺路面的方法，能够实现对足尺路面的快速 加热及对足尺路面进行温度控制。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的足尺路面加热系统的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的加热车的左视图；

图3是本发明具体实施方式提供的加热车的后视图；

图4是本发明具体实施方式提供的足尺路面试验机机架的结构示意图；

图5是本发明具体实施方式提供的带有足尺路面加热系统的足尺路面试验 机结构示意图；

图6是本发明具体实施方式提供的加热车与足尺路面试验机机架安装示意 图。

图中：

1、机架；2、固定架；3、桁架；4、加热车；5、控制箱；6、加热装置； 7、隔热帘盒；8、隔热帘；9、远红外测温传感器；10、行走轮；11、后滚 轮；12、前滚轮；13、足尺路面；14、热电偶测温传感器；15、配电箱；16、 数据汇集箱；17、工控机；21、U型槽；22、L型槽；41、车架；51、电源开 关；52、可控硅模块；53、电源插头；54、温控器；55、加热开关；56、数据 输出接口；57、数据线插头。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明提供了一种足尺路面加热系统用于加热足尺试验的路 面，其包括：加热车4、热电偶测温传感器14、配电箱15、数据汇集箱16及工 控机17，所述加热车4包括车架41、控制箱5及加热装置6，所述控制箱5置 于车架41上，所述加热装置6置于车架的一侧用以加热路面；所述配电箱15 与控制箱5电连且为其提供电源，所述配电箱；所述热电偶测温传感器14与控 制箱5电连，用于获取加热足尺路面的温度；所述数据汇集箱16分别与工控机 17、控制箱5电连；数据汇集箱16用于将控制箱5反馈的温度信号进行处理并 传送给工控机17，同时将工控机17反馈的信号传递给控制箱5，作为优选方 案，所述数据汇集箱16与工控机17通过RS485通讯接口进行温度数据传输。

为了能够减少热损失，如图2所示，所述加热车4的车架41位于加热装置 6一侧设有隔热帘盒7，所述隔热帘盒7内设有伸缩式隔热帘8，所述隔热帘盒 7、隔热帘8置于加热装置6的下方，当使用时将伸缩式隔热帘8拉至车架底部 即可，能够减少热损失进而节约能源。

所述车架41与隔热帘盒7同一侧还设有远红外测温传感器9用于测量路表 面温度，所述远红外测温传感器9位于隔热帘盒7下侧，所述隔热帘8上开有 孔洞能够保证远红外测温传感器9测量路表面温度。如图3所示，于本实施方 式中，作为优选方案，所述控制箱5包括电源开关51、可控硅模块52、温控器 54、加热开关55，所述远红外测温传感器9和热电偶测温传感器14通过数据线 插头57与温控器54电连；所述温控器54通过数据输出接口56与数据汇集箱 16电连；所述可控硅模块52能在高电压、大电流条件下工作，并且它的工作过 程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变 频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。所述配电箱15通过电源 插头53为控制器5配电，其中电源开关51电压为24V，通380V交流电。

在需要对路面进行加热时，首先通过温控器54设置温度高限值TH与温度 低限值TL，然后通过电源插头53将380V电源引入到温控箱内，打开电源开 关，确定供电正常，按下加热装置6的加热开关55，远红外辐射方式加热板6 开始对路面13进行加热，远红外测温传感器9和路面下热电偶测温传感器14 通过数据线插头57，将温度值t上传到温控器54，当温度值t小于温控器54 设定的温度低限值TL时，输出电压UK控制可控硅模块52开关接通，加热板升 温加热，温度t升高温度超过温度高限值TH时，可控硅模块52开关断开，加 热装置6停止加热，温度自然降低，当t低于最低温度高限值TL时，再次输出 电压UK，开关KT闭合进行升温加热。通过改变温差值大小，可限制被控温度的 波动范围。

另外，远红外测温传感器9和路面下热电偶测温传感器14采集的温度值通 过数据输出接口56上传到工控机17上，实现对加热过程的全程监测。

作为优选方案，所述车架41包括桁架3，所述桁架3上设有两个前滚轮12 及两个后滚轮11用于与足尺路面试验机桁车连接，所述前滚轮12及后滚轮11 分别设于上桁架的前后；进一步的，所述车架41的下方还设有行走轮10方便 移动加热车4。

为了能够使足尺路面加热范围增大，所述加热装置6为远红外辐射加热 板，更近一步的，所述远红外辐射加热板相对车架41倾斜一定的角度。

本实施方式提供了一种足尺路面试验机，如图4、图5所示，所述足尺路面 试验机具有上述所述的足尺路面加热系统，所述足尺路面加热系统数量不少于 两个，且分别安装在足尺路面试验机的两侧，所述足尺路面试验机包括桁车， 所述桁车下方设有机架1，所述机架1下方固设有固定架2，所述固定架2一端 开有U型槽21，另一端下侧开有L型槽22，所述U型槽21与L型槽22分别与 后滚轮11及前滚轮12相配合用于将所述足尺路面加热系统的加热车安装于足 尺路面试验机上。

如图6所示，在需要对足尺路面进行加热时，首先将路面加热车4推到足 尺路面加速加载试验设备机架1底下，以行车轮10为中心抬起加热车4为α角 度，将后滚轮11推入机架下的固定架2的U形槽21内，然后再以后滚轮11为 中心向上转动加热车4，将前滚轮12推入到固定架2的L形槽22内，并拧紧螺 母，固定好加热车4。通过电源插头53将电源线连接到配电箱15。通过数据线 插头56将通信网线连接到数据汇集箱16，最后连接到工控机17。

本发明还提出了一种足尺路面加热方法，该方法采用上述所述的足尺路面 试验机，所述方法包括以下步骤：

安装设备，在足尺路面试验机的机架下方安装加热车，并将与加热车电连 的热电偶测温传感器置于路面下方，并通过温控器设置温度高限值与温度低限 值；

对路面快速加热，加热装置通电工作；

温度检测，通过远红外测温传感器和路面下热电偶测温传感器进行温度监 测，远红外测温传感器和路面下热电偶测温传感器将测得的温度传递给温控 器，温控器将该温度与预先设定的温度低限值及温度高限值比较来控制加热板 升降温度。

其中，设置温度高限值和温度低限值时，每个足尺路面加热系统的温度高 限值与温度低限值完全相同或者完全不同或者部分相同。

本发明提出的足尺路面加热方法能够实现对足尺路面的快速加热及对足尺 路面进行温度控制。

注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。 本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式 和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提 下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明 范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。