专利名称：道路环境模拟箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种道路环境模拟装置，主要是针对汽车尾气，温度，紫外线和降水对道路破坏状况的模拟试验箱。
背景技术：
环境模拟技术是一种新的边缘技术，主要研究各种自然环境和诱发环境下的人工再现技术和在模拟环境下的实验技术。铺筑好的道路处在极其复杂的自然和人工环境中，因此，环境因素对道路的使用性能、寿命和耐久性都有重要的影响。道路环境包括道路声环境、大气环境、生态环境和道 路景观。本发明主要研究道路的大气环境，即主要考虑尾气、降水、温度和紫外线对道路的影响。汽车尾气是大气污染的“元凶”，它排放的有害气体主要有一氧化碳，碳氢化合物，氮氧化合物，二氧化硫，烟尘微粒，臭氧等，它不仅容易形成光化学烟雾，危害人类身体健康，同时也影响浙青路面的使用性能，引起道路材料的老化和寿命的缩减。降水对公路的使用性能影响较大，它不但降低路基的强度，对于浙青路面容易造成表面浙青的剥落，造成路面水下渗，引起路面结构的破坏。温度对道路的影响分高低温，它会造成路基体得膨胀和收缩，甚至引起路基的冻胀。温度的变化会造成浙青路面的塑性变形累积和低温开裂。浙青结合料的老化是影响浙青路面使用寿命的重要因素，但是目前关于道路浙青的老化研究主要集中在热老化方面而忽略了光老化，但是自然条件下的光老化周期比较长，大概在18-30个月左右，为了在短期内模拟道路长期受到的光照老化，需要把实际紫外光强度换算成室内的照射时间。上述各种因素的影响，导致道路的耐久性以及使用寿命受到影响，但是，由于自然环境复杂，影响因素较多，对于大气环境中的具体的影响因素，目前还没有确切的答案，而且也没有相关的模拟实验模型来对其进行确定。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种能够模拟道路实际所处的自然环境的模拟箱，其可以精确控制温度、降水等因素，以便快速准确测定道路在该环境下的道路环境模拟箱。本实用新型解决技术问题的技术方案是它包括带有观察窗的箱体，在箱体的顶壁上设置有淋雨装置和光照装置，在箱体的侧壁上设置有用于控制箱体内气压的抽真空单元、用于模拟箱体的汽车尾气排放的汽车尾气控制单元以及用于控制箱体内升温或降温的温度控制单元，抽真空单元和汽车尾气控制单元与箱体内连通，在箱体的底部设置有模型固定支架和用于排出箱体内积水的排水管。本实用新型的汽车尾气控制单元包括分别设置在箱体两侧壁上且与箱体内联通的汽车尾气进气管和汽车尾气排气管，还包括设置在箱体侧壁上用于检测汽车尾气含量的尾气检测装置，汽车尾气排气管距离箱底的高度大于进气管距离箱底的高度，汽车尾气排气管上设置有排气阀门，汽车尾气进气管上设置有进气阀门。本实用新型的汽车尾气进气管的末端设置有玻璃喷嘴。本实用新型的抽真空单元包括设置在箱体上的真空表、箱体外的真空泵以及与真空泵联接的抽气管道，抽气管道的另一端延伸至箱体内。本实用新型的温度控制单元包括设置于箱体外的温度控制器以及分别通过导线与温度控制器相连的加热器、降温装置以及温度传感器，温度传感器设置在箱体内。本实用新型的加热器设置在箱体后侧内壁上。 本实用新型的降温装置包括设置在箱体侧壁上的蒸发器和设置有箱体外的制冷机，蒸发器通过管道与制冷机联通，制冷机通过导线与温度控制器联接相连。本实用新型在箱体的内侧壁上还设置有能够加速箱体内气体交换的风机。本实用新型的淋雨装置包括与外部进水管联通且设置在箱体顶壁上的喷头以及设置在箱体底部用于排出箱体内的水的排水管。本实用新型的光照装置是与外部电源连接的紫外光灯泡。本实用新型的箱体为隔热保温箱体。本实用新型的道路环境模拟箱，其主要具有以下优点I、本实用新型的道路环境模拟箱，通过设置的淋雨装置、光照装置、抽真空单元、汽车尾气控制单元以及温度控制单元，能够真实地模拟道路在降水，日照，温度，低压和尾气污染的自然条件下使用性能的变化，能够为道路设计以及材料的选择提供科学依据。2、本实用新型在箱体内设置风机，能够加速室内的气体交换，另外加热器的热气能够均匀的到达箱体内各处，能够确保箱体内的温度分布均匀，以保证模拟测试结果真实有效。3、本实用新型的箱体采用隔热保温材料，能够降低外界温度对箱体内温度的影响。4、本实用新型设置有温度传感器、真空表以及尾气检测装置，能够实时准确地检测出箱体内的环境因素的变化值，以便于准确地确定环境因素对道路模型的性能影响。
图I为本实用新型一个实施例的结构示意图。图2为图I中的抽真空单元的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。参见图1，本实用新型的道路环境模拟箱由箱体I、淋雨装置、光照装置3、抽真空单元、汽车尾气控制单元、温度控制单元联接构成。其中，箱体I是由隔热保温材料制成，在箱体I的前壁上开设有可开关的双层玻璃观察窗4，以便于观察箱体I内的情况，但是其需要定期的清洗，在箱体I的底部上还通过螺栓固联有模型固定支架14，以用于盛放固定试验模型。为了尽可能减小空气阻力，模型固定支架14选择风阻系数较小的的材料，而且风阻系数越小越好。在箱体I的底部还设置有排水管13，以便于将积在箱体I底部的水及时排出。淋雨装置是由多个喷头2构成，喷头2设置在箱体I内的顶壁上，本实施例选用了4个喷头2，与外部的进水管联通。光照装置3是与外部电源连接的UV紫外光灯泡，其功率是300W，设置在箱体I内顶壁上，根据辐射能量相等的原则，试验时需将室外的实际光照时间换算成室内的短期强紫外光照射时间，用以模拟日光紫外线对浙青老化的影响。参见图1、2，抽真空单元是由抽气管道6、真空表5以及真空泵7联接构成，抽气管道6的一端延伸至箱体I内，另一端与箱体I外的真空泵7联接，抽气管道6通过抽气阀门控制开关，在箱体I上还设置一个真空表5,用于实时监测箱体I内的气压状况,可以模拟低压环境。汽车尾气控制单元是由带有进气阀门的汽车尾气进气管11和带有排气阀门的汽 车尾气排气管18以及尾气检测装置15联接构成，汽车尾气进气管11设置在箱体I的右侧壁上末端延伸至箱体I内且在其末端安装有玻璃喷嘴，保证长期喷气不结水垢、耐磨损、不变形等特点，通过汽车尾气进气管11将汽车发动机产生的尾气直接导入箱体I内，对应的汽车尾气排气管18是设置在箱体I的左侧壁上，通过排气阀门控制开关，其距离箱体I底部的高度略大于进气管11距离箱体I底部的高度，以便于进气管导入的尾气在箱体I内分散。尾气检测装置15设置在箱体I的左侧壁上，用以实时监测为其含量的变化。温度控制单元由温度控制器12、加热器9、蒸发器17、制冷机16、温度传感器10以及风机8联接构成，其中温度控制器12设置在箱体I外，加热器9通过螺栓固定在箱体I的后壁内侧，通过导线与温度控制器12相连，加热器9的热气输出端带有自动变向功能，能够保证把热气流均匀的送到箱体I内各处，能够确保箱体I内的温度分布均匀；蒸发器17通过螺栓固定在箱体I的内侧壁上，通过管道与箱体I外部的制冷机16相联通，使得制冷剂16制冷的气流通过蒸发器17排放到箱体I内，制冷机16通过导线与温度控制器12相连；蒸发器17和制冷机16联接构成本实用新型的降温装置，为箱体I提供低温环境。温度传感器10设置在箱体I内侧，其通过导线与温度控制器12相连，温度传感器10将接收到的温度信号转变为电信号传送给温度控制器12，温度控制器12将检测到的信号与事先设置的温度信号进行比较，判断需要加热或制冷，从而控制加热器9或制冷机16的电源通断。另外在箱体I的右侧壁上还通过螺栓固定有风机，能够加速箱体I内的气流交换。本实用新型的工作原理将待测浙青试件固定在模型固定支架14上，打开真空泵7通过抽气管道6对箱体I进行抽真空，通过真空表5进行实时检测箱体I内的气压，待箱体I内达到所需气压时，关闭真空泵7和抽气阀门，将待测浙青试件在箱体I内静置12 24小时后取出，并对其性能进行检测，即可得出真空表5显示的低压条件下对浙青试件的性能影响。同理，若需要单个测定淋浴、日光或汽车尾气的环境因素对浙青道路的性能影响，可以分别开启喷头2或UV紫外光灯泡或者打开汽车尾气进气管11的进气阀门和排气阀门，当在箱体I内淋浴一定时间或日光换算后的紫外照射时间或者汽车尾气排放一定时间，取出待测浙青试件并对其性能进行检测。若进行温度影响模拟时，先通过温度传感器10将箱体I内的温度信号转换为电信号传送给温度控制器12，温度控制器12将接收到检测的温度信号与设定的温度信号进行比较，判断需要加热或者降温，若需要模拟低温环境，则温度控制器12控制制冷机16开始制冷，并通过蒸发器17将冷空气传送到箱体I内，若需要模拟高温环境，则温度控制器12控制加热器9开始加热，并将热气均匀地传送到箱体I内，将待测浙青试件在箱体I内静置到一定时间后取出，并对其性能进行检测，判断高温或者低温环境对其性能的影响。若 需要模拟综合环境因素对浙青试件的性能影响时，可以先进行抽真空控制，然后开启淋浴、紫外照射灯，且打开温度控制器12进行升温或者降温控制，静置12 24小时后关闭相应的开关并取出浙青试件进行性能检测。模拟综合环境因素时应保证先抽真空控制气压后加热，因为加热后再抽真空时，热气会被吸入真空泵7内。
权利要求1.一种道路环境模拟箱，其特征在于它包括带有观察窗(4)的箱体(1)，在箱体(I)的顶壁上设置有淋雨装置和光照装置(3)，在箱体(I)的侧壁上设置有用于控制箱体(I)内气压的抽真空单元、用于模拟箱体(I)的汽车尾气排放的汽车尾气控制单元以及用于控制箱体(I)内升温或降温的温度控制单元，抽真空单元和汽车尾气控制单元与箱体(I)内连通，在箱体(I)的底部设置有模型固定支架(14)和用于排出箱体(I)内积水的排水管(13)。
2.根据权利要求I所述的道路环境模拟箱，其特征在于所述的汽车尾气控制单元包括分别设置在箱体(I)两侧壁上且与箱体(I)内联通的汽车尾气进气管(11)和汽车尾气排气管(18)，还包括设置在箱体(I)侧壁上用于检测汽车尾气含量的尾气检测装置(15)，汽车尾气排气管(18)距离箱底的高度大于进气管(11)距离箱底的高度，汽车尾气排气管(18)上设置有排气阀门，汽车尾气进气管(11)上设置有进气阀门。
3.根据权利要求2所述的道路环境模拟箱，其特征在于所述的汽车尾气进气管(11)的末端设置有玻璃喷嘴。
4.根据权利要求3所述的道路环境模拟箱，其特征在于所述的抽真空单元包括设置在箱体⑴上的真空表(5)、箱体⑴外的真空泵(7)以及与真空泵(7)联接的抽气管道(6);抽气管道(6)的另一端延伸至箱体(I)内。
5.根据权利要求4所述的道路环境模拟箱，其特征在于所述的温度控制单元包括设置于箱体(I)外的温度控制器(12)以及分别通过导线与温度控制器(12)相连的加热器(9)、降温装置以及温度传感器(10)，温度传感器(10)设置在箱体(I)内。
6.根据权利要求5所述的道路环境模拟箱，其特征在于所述的加热器(9)设置在箱体⑴后侧内壁上。
7.根据权利要求6所述的道路环境模拟箱，其特征在于所述的降温装置包括设置在箱体(I)侧壁上的蒸发器(17)和设置有箱体(I)外的制冷机(16)，蒸发器(17)通过管道与制冷机(16)联通，制冷机(16)通过导线与温度控制器(12)联接相连。
8.根据权利要求7所述的道路环境模拟箱，其特征在于在箱体(I)的内侧壁上还设置有能够加速箱体(I)内气体交换的风机(8)。
9.根据权利要求8所述的道路环境模拟箱，其特征在于所述的淋雨装置包括与外部进水管联通且设置在箱体(I)顶壁上的喷头(2)以及设置在箱体(I)底部用于排出箱体(I)内的水的排水管(13);所述的光照装置(3)是与外部电源连接的紫外光灯泡。
10.根据权利要求I至9任一项所述的道路环境模拟箱，其特征在于所述的箱体(I)为隔热保温箱体。
专利摘要一种道路环境模拟箱，它包括带有观察窗的箱体，在箱体的顶壁上设置有淋雨装置和光照装置，在箱体的侧壁上设置有用于控制箱体内气压的抽真空单元、用于模拟箱体的汽车尾气排放的汽车尾气控制单元以及用于控制箱体内升温或降温的温度控制单元，抽真空单元和汽车尾气控制单元与箱体内连通，在箱体的底部设置有模型固定支架和用于排出箱体内积水的排水管。本实用新型能够真实地模拟道路在降水，日照，温度，低压和尾气污染的自然条件下使用性能的变化，能够为道路设计以及材料的选择提供科学依据。
文档编号G01N17/00GK202372433SQ201120534890
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者刘胜林, 张久鹏, 李洁, 李蕊, 杨彤, 裴建中, 贾传峰 申请人:长安大学