[发明专利]一种路面排水渗水水滑风险检测装置及其实现方法

权利要求书

1.一种路面排水渗水水滑风险检测装置，其特征在于：包括一用以检测雨天路面情况的路面检测仪以及一与其通信相连的智能终端；所述路面检测仪包括一eTape水深传感器、一STM32-mini单片机、一蓝牙通信模块，均设置于一防水外壳中；所述STM32-mini单片机与所述eTape水深传感器、蓝牙通信模块相连；所述防水外壳的底部设置有用以将该防水外壳设置于地面的固定支架，所述防水外壳的底部还设置有一开口，所述eTape水深传感器的底部从所述防水外壳的开口处伸出浸入液体中，用以检测路面的水深情况；所述STM32-mini单片机通过测量所述eTape水深传感器的电阻变化值得出水膜厚度，并通过所述蓝牙通信模块将采集到的数据传输至所述智能终端的APP客户端中进行数据存储，在APP客户端中输入降雨强度、路面综合属性以及限制车速，APP客户端将进行自动化的数据分析，完成对路面的排水渗水水滑风险检测；

其中，上述路面排水渗水水滑风险检测装置的实现方法，包括以下步骤：

步骤S1：将所述路面检测仪水平放置于路面上，在降雨条件下，所述eTape水深传感器的底部浸入路面形成的水膜中，所述eTape水深传感器的电阻值随着水深变化；

步骤S2：所述STM32-mini单片机获取所述eTape水深传感器的电阻变化值，通过测量其电阻变化值，得出路面实际的水膜厚度；

步骤S3：所述STM32-mini单片机通过与其相连的蓝牙通信模块将采集与分析得到的数据传输到所述智能终端的APP客户端中进行数据的存储；

步骤S4：采集在所述APP客户端中输入降雨强度、路面综合属性信息以及限制车速，APP客户端将进行自动化的数据分析，完成对路面情况进行分析与判断；

其中，所述APP客户端进行自动化的数据分析时，采用以下方式对路面排水能力进行评估：采用雨量筒采集雨水量，并将雨水量换算成单位面积、单位时间的水膜厚度WFD_a，并将该值定义为a值，该值为总降雨量值，同时将路面综合属性信息、降雨强度输入到Gallaway模型的水膜厚度计算公式中，如公式(1)所示，得出不排除路面渗水因素的水膜厚度WFD_b，定义为b值，该值为实际路面的水膜厚度值加上路面的渗水量：

其中，TXD为路面纹理深度(mm)；WFD_b为不排除路面渗水性的水膜厚度(mm)；z为0.01485；L为排水路径长度(m)；I为降雨强度(mm/h)；S为道路横坡度(m/m)；

所述APP客户端进行路面排水量的计算时，通过将a值与b值相减，获取路面的排水量换算值，如公式(2)所示：

f_p＝|WFD_a-WFD_b| (2)

其中，f_p为排水量—单位面积、单位时间水膜厚度(mm)；WFD_a为雨量筒所测量得到的单位面积、单位时间所采集的水膜厚度(mm)；WFD_b为Gallaway模型计算所得的不排除路面渗水性的水膜厚度(mm)；

其中，所述APP客户端进行自动化的数据分析时，采用以下方式对路面渗水能力进行评估：所述APP客户端根据路面检测仪所测量的降雨天气下路面实际的水膜厚度，以及Gallaway水膜计算公式得出的降雨情况下不考虑路面渗水性能的路表水膜厚度计算路面的渗水量，具体为：

首先将路面综合属性信息、降雨强度信息输入到Gallaway模型的水膜厚度计算公式中，如公式(1)所示，得出不排除路面渗水因素的路面水膜厚度值，定义为b值，该值为实际路面的水膜厚度值加上路面的渗水量，同时将路面检测仪测量得到的路面水膜厚度求平均值，换算成单位时间内的水膜厚度，定义为c值，该值为路面实际的水膜厚度即WFD_c；

路面渗水量的计算，通过将b值与c值相减，获取路面的渗水量换算值，如公式(3)所示：

f_S＝|WFD_b--WFD_c| (3)

其中，f_S为渗水量—单位面积、单位时间水膜厚度(mm)；WFD_b为Gallaway模型计算所得的不排除路面渗水性的水膜厚度(mm)；WFD_c为水深传感器测量所得的水膜厚度(mm)；

其中，所述APP客户端进行自动化的数据分析时，采用以下方式对路面水滑风险高危区进行检测识别：根据路面属性信息以及降雨强度信息，结合一改进的PAVDRN水滑风险预测模型，如公式(4)所示，计算出路段的最小行车水滑速度，通过对比路段的限速或行车速度，判别道路的水滑风险的潜在高危区：

其中，v_p为水滑临界速度(km/hr)；P_t为轮胎气压(Kpa)；W为轮载(N)；WFD为路面水膜厚度(mm)。