[发明专利]一种监测动态摩擦系数的路面湿滑状态传感器装置及方法

权利要求书

1.一种监测动态摩擦系数的路面湿滑状态传感器装置，包括环境箱(1)，其特征在于，所述环境箱(1)包括箱体，箱体的内壁集成有制冷系统、加热系统、淋雨系统，所述环境箱(1)的内部固定设有支架(2)，所述支架(2)包括四根L型固定架，四根所述L型固定架通过连接环固定连接，所述连接环的内部穿插设有三叉旋钮式升降杆(6)，其中一根所述L型固定架的底部一侧固定安装有非接触式路面湿滑状态传感器(3)，其中一根所述L型固定架的底部另一侧固定安装有激光测速传感器(20)，所述支架(2)顶部的一侧固定安装有电动机(4)，所述电动机(4)通过同步带传动轴承组(5)传动连接有电磁离合传动立轴（7），所述电磁离合传动立轴（7）的外侧设置有多个加压系统(8)，所述电磁离合传动立轴（7）的底端固定设有圆柱体，所述圆柱体的外侧安装有无线扭矩传感器(9)，所述圆柱体的底端固定连接有球形等速万向节(10)，所述球形等速万向节(10)的外侧设有多个伸缩横臂轴(11)，所述球形等速万向节(10)的底部固定设有激光定位计(12)，每个所述伸缩横臂轴(11)的活动端均设有测试轮(13)，所述支架(2)的底部固定设有底板(15)，所述底板(15)的顶部中间固定设有矩形盛料盘(16)，所述矩形盛料盘(16)内部设有车辙板试件(22)，所述电磁离合传动立轴（7）分为上部螺纹段和下部光滑段，所述下部光滑段上端面与圆柱体固定连接，所述上部螺纹段下部断面开有圆柱空心内腔，所述圆柱体插入圆柱空心内腔内，且二者直径相同。

2.根据权利要求1所述的一种监测动态摩擦系数的路面湿滑状态传感器装置，其特征在于：所述的加压系统(8)由旋转螺母、加压杆、环形固定块组成，所述旋转螺母套设于电磁离合传动立轴（7）的上部螺纹段，所述旋转螺母的底端与环形固定块固定连接，所述环形固定块的外侧与多个加压杆固定连接，多个加压杆均与其位置相对应的测试轮(13)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种监测动态摩擦系数的路面湿滑状态传感器装置，其特征在于：所述伸缩横臂轴(11)由一根直径较小的实心圆杆、一根直径较大的空心圆杆、固定螺丝组成，其中直径较小的所述实心圆杆外径等于直径较大空心圆杆的内径，直径较小的所述实心圆杆开设有一排圆孔，直径较大的杆件端口侧壁开设有一个圆孔。

4.根据权利要求1所述的一种监测动态摩擦系数的路面湿滑状态传感器装置，其特征在于：所述测试轮(13)由轮毂和环形实心橡胶轮胎组成，所述轮毂内侧安装有无线电磁制动器(14)，所述环形实心橡胶轮胎的一侧嵌设有加速度传感器(21)。

5.根据权利要求1所述的一种监测动态摩擦系数的路面湿滑状态传感器装置，其特征在于：所述底板(15)顶部的一个边侧开设有用于引出导线的矩形槽(24)，所述矩形盛料盘(16)顶部的四个边角处均设有用于固定车辙板试件的固定片(17)。

6.根据权利要求1所述的一种监测动态摩擦系数的路面湿滑状态传感器装置，其特征在于：所述车辙板试件(22)内部嵌有接触式路面湿滑状态传感器(23)和导线槽；所述底板(15)底部的四个边角处均设有坡度调节螺丝(18)，所述底板(15)顶部的另一个边侧固定设有坡度测量计。

7.根据权利要求1-6任意所述的一种监测动态摩擦系数的路面湿滑状态传感器装置的方法，其特征在于：S1：确定水膜厚度、路表冰膜厚度、路表温度、车轮滑移速度、道路纵横坡度，开展试验设计，拟定试验工况；

S2：根据需要的沥青混合料配合比成型车辙板试件；S3：对车辙板试件进行钻芯及开槽，将接触式路面湿滑状态传感器嵌入车辙板试件，将导线置于所开的槽中，确保接触式路面湿滑状态传感器上表面与车辙板试件表面齐平，然后用沥青砂浆填充缝隙；S4：对加压系统(8)进行标定；S5：将车辙板试件置于矩形成料盘(16)中，用固定片(17)固定；S6：将盛有车辙板试件的底板及其附属部件置于环境箱中；S7：调节环境箱的触屏显示屏，设置降雨强度、温度气象参数，并保持2h以上；S8：将剩余部件固定于底板之上，调节坡度调节螺丝(18)设置坡度，电动机(4)、非接触式路面湿滑状态传感器(3)通电，通过环境箱触屏控制非接触式路面湿滑状态传感器(3)、无线扭矩传感器(9)、激光测速传感器(20)、加速度传感器(21)、电磁离合传动立轴；S9：打开激光定位计(12)，通过三叉旋钮式升降杆(6)调节测试装置高度，使测试轮(13)接触到车辙板试件表面，移动加压系统螺丝，对测试轮(13)施加压力；S10：保持环境箱初始环境条件30min以上，电磁离合传动立轴和电动机(4)通电，无线扭矩传感器(9)、激光测速传感器(20)、加速度传感器(21)的数据稳定后，启动无线电磁制动器(14)，电磁离合传动立轴断电；S11：提取整个过程中无线扭矩传感器(9)的数据，换算得到路面摩擦系数；S12：获取每个工况下的接触式路面湿滑状态传感器(3)、非接触式路面湿滑状态传感器(23)、激光测速传感器(20)、坡度测量计(19)的数据，分别分析水膜厚度、路表冰膜厚度、路表温度、车轮滑移速度、道路纵横坡度下动态摩擦系数变化规律，在此基础上，基于多元线性回归或机器学习理论，构建摩擦系数预估模型。