[发明专利]车辆轮轴动荷载测量仪及测评方法

权利要求书

1.一种车辆轮轴动荷载测量仪，包括固定于车辆轮毂上的多个加长螺杆（1）和固定于加长螺杆上的旋转平台（3），旋转平台的四周开设有与加长螺杆相配合的螺栓孔；其特征在于：还包括安装平台（7）、编码器（10）和固定杆（9），所述旋转平台的中心位置处开设有与轴承杆（2）相配合的螺栓孔，安装平台通过轴承（6）可转动地固定于轴承杆上；编码器固定于安装平台上，且编码器的输入轴经联轴器（8）与轴承杆固定连接，固定杆与旋转平台相固定，测量时固定杆的上端与车体的非转动部位相固定；旋转平台上设置有用于测量车辆行驶过程中竖直方向加速度的加速度传感器。

2.根据权利要求1所述的车辆轮轴动荷载测量仪，其特征在于：所述安装平台（7）为U形槽形状，U形槽安装平台的两侧面上均开设有通孔（13），安装平台一侧的通孔与轴承（6）相配合，另一侧的通孔与编码器（10）相配合。

3.根据权利要求1或2所述的车辆轮轴动荷载测量仪，其特征在于：所述加长螺杆（1）的中部设置有凸台（11）或一端设置有加长帽（12）。

4.根据权利要求1或2所述的车辆轮轴动荷载测量仪，其特征在于：所述加长螺杆（1）通过第一螺母（4）与旋转平台（3）相固定，轴承杆（2）通过第二螺母（5）与旋转平台相固定。

5.一种基于权利要求1所述的车辆轮轴动荷载测量仪的测评方法，以路面破坏等效为原则将车辆动荷载换算为静荷载，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).称取静态轴重，选典型实验的车辆，称量静态车辆轴重                                               ；

b).装载车辆仪器，在待评价车辆车轴的轮毂上安装如权利要求1中所述的车辆轮轴动荷载测量仪，以对车辆行驶过程中的速度和加速度进行测量；

c).车辆行驶，选取实际道路的某一段作为实验路段，让待评价车辆在试验路段上行驶；

d).数据采集，在车辆行驶的过程中，以固定周期利用编码器和加速度传感器，不断采集车辆的瞬时速度和竖向振动加速度；

选取车速大小相对稳定的一段时间内车辆行驶的路程作为有效实验路段，设有效实验路段内共有组瞬时速度和加速度，；利用公式（1）计算出有效实验路段内的平均速度：

     （1）  ；

e).计算动荷载系数及其标准差，按照公式（2）计算车辆动荷载系数：

    （2）

其中，为重力加速度；

利用公式（3）计算车辆动荷载系数的标准差：

       （3）  ；

f).计算静荷载换算系数，在平均速度条件下，利用公式（4）计算车辆轮轴动荷载换算为沥青路面设计所需静荷载的转换系数：

    （4）

其中，为动荷载系数，为动荷载系数分布概率，其大小按照下表取值：

表1 动荷载系数及其分布概率

 i=1i=2i=3i=4i=5i=6i=7i=8动荷载系数 3 σ_D    2.9σ_D  2.7σ_D  2.5 σ_D2.3σ_D  2.1σ_D  1.9σ_D1.7σ_D分布概率% 0.135                0.12050.21060.35370.57050.88471.3181.8869

续表2 动荷载系数及其分布概率

 i=9i=10i=11i=12i=13i=14i=15i=16动荷载系数 3 σ_D    2.9σ_D  2.7σ_D  2.5 σ_D2.3σ_D  2.1σ_D  1.9σ_D1.7σ_D分布概率% 0.135                0.12050.21060.35370.57050.88471.3181.8869

g).将动荷载转化为静荷载，按照动静荷载对路面破坏等效原则，在车辆速度为的条件下，按照公式（5）将动荷载转化为路面设计所需的静荷载：

    （5）

利用动荷载转化为静荷载后的荷载数值进行评价，为路面建设提出更加符合实际的理论指导。

6.根据权利要求5所述的车辆轮轴动荷载测量仪的测评方法，其特征在于：步骤d)中所述的速度对高速公路和一级公路：=60km/h、80km/h、100km/h、120km/h；对二、三、四级公路：=20km/h、40km/h、60km/h、80km/h。