具有压电石英称重传感器的柔性路面称重系统的制作方法

本实用新型涉及称重技术等领域，具体的说，是具有压电石英称重传感器的柔性路面称重系统。

背景技术：

目前，以压电石英称重传感器为核心的称重系统，广泛运用于桥涵超限监控、道路货运车辆超限非现场执法、科技治超等项目，但为保证使用精度及使用寿命，以目前技术水平，该类项目均要求对于压电石英称重传感器的路面做水泥混凝土改造，而在某些应用环境不能或者难以做水凝混凝土改造：如桥梁桥面、车辆交通压力过大的城市干道（水泥养护时间太长，难以长时间封道），该类项目难以实现，导致应用市场严重受限，其巨大的社会效益难以发挥。

现有技术，压电石英称重传感器不能直接在沥青混凝土道路安装，其原因在于：压电石英称重传感器为刚性结构，刚性结构的传感器在柔性道路表面上安装将存在使用精度降低和寿命严重缩短的情况，具体表现为：经过车辆密集碾压后，短时期即会出现传感器与道路交接处破损，影响称重精度、传感器寿命、道路美观。

压电石英称重传感器不能直接在柔性路面上安装的原因：如图1所示，车轮1（尤其是重负载的情况下）在柔性路面5上行驶时，道路表面会有较大沉降，而当行驶至刚性的压电石英称重传感器区域时，压电石英称重传感器（称重传感器2）与路面交接区域沉降特性（车轮1驶过称重传感器2将形成沉降区域6）不一样，且刚性的称重传感器2无水平黏着力，导致称重传感器2与路面很快破碎、脱离。

由于次沉降特性不一样、路面摩擦系数不一样，使得车辆通过压电石英称重传感器时发生强烈抖动，给整体称重精度带来明显的影响；并且经过车辆长期碾压后的现场很容易破碎。

经过已有的大量案例证实：压电石英称重传感器不能在柔性道路表面直接安装，否则经过车辆碾压很快就会破损、开裂，导致传感器损坏，使得整个称重系统瘫痪，造成巨大损失。

目前该领域采取的解决办法：对道路进行水泥混凝土改造：

由于存在压电石英称重传感器不能直接在沥青道路上安装的问题，目前行业内采取的普遍措施为对压电石英称重传感器安装区域做水泥混凝土改造，一般采取的标号为C40商砼,要求对道路改造的一般长度为6米-24米，宽度为道路宽度。

经过水泥混凝土改造后的路面，虽然道路强度满足了压电石英称重传感器的安装要求，使用寿命得到了保障，但是存在以下问题严重约束其广泛推广，具体为：

1、对原有道路进行大面积的水泥硬化改造需要耗费大笔工程费用；

2、水泥混凝土改造需要耗费非常长的建设时间，仅水泥道路的养护期就需要28天（标准要求），对交通组织无疑造成巨大影响，尤其是在某些场合称重系统很有必要建设，但现场交通流量极大，项目建设往往难以进行，如成都的三环路；

3、破坏道路原有结构，影响美观；

4、摩擦系数突然改变带来的打滑现象时有发生，尤其是雨天，容易发生事故；

5、道路结构改变造成车辆震动，一定程度上影响称重精度；

6、在一些特定道路上无法实施水泥混凝土改造，如成都二环高架桥；

7、目前道路交通领域均是白改黑（水泥路改沥青路），现行方案为黑改白，与相关要求不符，建设单位往往比较抵触。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计出具有压电石英称重传感器的柔性路面称重系统，解决压电石英称重传感器不能直接在沥青混凝土道路安装的缺陷。

本实用新型的目的还在于设计出称重系统的安装方法，用于对具有压电石英称重传感器的柔性路面称重系统进行安装，以便能够使得称重传感器设置在硬基层上，并在其上可以铺设软基层。

本实用新型通过下述技术方案实现：具有压电石英称重传感器的柔性路面称重系统，包括路基结构和埋设在路基结构内的称重传感器、与称重传感器连接的信号数据处理器、以及与信号数据处理器连接的轮轴识别器和地感线圈，所述路基结构包括硬基层和软基层，所述称重传感器设置在硬基层内，且称重传感器的上表面与所述硬基层上表面齐平安装，称重传感器的两侧与所述硬基层之间设置有0.8-1.2毫米的间隙并用柔性材料填充，所述软基层设置在硬基层上方，软基层的厚度处于4厘米-18厘米。

进一步的为更好的实现本实用新型，能够对称重传感器起到有效保护的作用，特别采用下述设置方式：所述柔性材料为泡沫垫。

进一步的为更好的实现本实用新型，能够使得整个道路结构设置更加合理，保障道路的使用寿命，特别采用下述设置方式：所述硬基层与软基层的厚度比为20-40：4-18。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述硬基层采用刚性基层或半刚性基层或混合基层。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述软基层为中粒式沥青面层或细粒式沥青面层。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别采用下述设置方式：所述称重传感器采用压电石英称重传感器。

用于安装具有压电石英称重传感器的柔性路面称重系统的安装方法：包括以下步骤：

1）路基结构预处理挖掘整改槽体；

2）槽体底部找平并浇注填料；

3）称重传感器安装并再次找平；

4）面层浇筑。

为了更好的实现本实用新型所述的称重系统的安装方法，所述步骤1）具体为：将需要整改的路段进行槽体挖掘，且槽体的深度为24厘米-58厘米；所述步骤2）浇注填料具体为：将固定配比的石英砂+精钢砂的环氧树脂浇入槽体底部，均匀填充，填料深度控制在2厘米-6厘米并找平。

为了更好的实现本实用新型所述的称重系统的安装方法，所述步骤3）称重传感器安装具体为：浇筑硬基层在所述槽体中并将称重传感器嵌入硬基层中，用泡沫垫将称重传感器两侧与硬基层隔开，待硬基层固化后，利用打磨器将称重传感器与硬基层打磨至同一平面。

为了更好的实现本实用新型所述的称重系统的安装方法，所述步骤4）面层浇筑具体为：选用与软基层一致的物料对剩余高度的槽体进行浇注填充，且浇注过程中用小型夯实机缓慢夯实，保持整改表面与其他道路表面整体平整。

为了更好的实现本实用新型所述的称重系统的安装方法，所述步骤4）面层浇筑具体为：所述路基结构预处理挖掘整改槽体具体为：

1-1）定位、划线：按照槽体宽度大于称重传感器的长度、槽体长度等于整个整改称重路段长度并进行定位并划线；

1-2）开槽：经步骤1-1）后，在定位划线区域，按照软基层深度为4-18cm，硬基层深度为20-40cm的标准进行槽体开槽，且所形成的槽体边沿平整无缺角；

1-3）清洗：用水将槽体周边及底部反复清洗干净，烘干。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型所示称重系统解决压电石英称重传感器不能直接在沥青混凝土道路安装的缺陷。

本实用新型所述安装方法用于对具有压电石英称重传感器的柔性路面称重系统进行安装，以便能够使得称重传感器设置在硬基层上，并在其上可以铺设软基层。

本实用新型将压电石英称重传感器直接设置在硬基层，避免刚性结构体传感器与柔性道路直接嵌合带来的长时不相容问题，使用寿命极大延长，且使称重精度不受影响。

本实用新型无需再对原有沥青道路进行水凝混凝土改造，节约了大量建设成本并极大缩短了施工周期，为大面积推广提供可行性。

附图说明

图1为将压电石英称重传感器设置软基层的结构示意图。

图2为本实用新型所述称重系统的一种设置结构。

图3为本实用新型所述称重系统的另一种设置结构（带泡沫垫）。

其中1-车轮，2-称重传感器，3-软基层，4-硬基层，5-柔性路面，6-沉降区域，7-泡沫垫。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

具有压电石英称重传感器的柔性路面称重系统及其安装方法，解决压电石英称重传感器不能直接在沥青混凝土道路安装的缺陷，如图2、图3所示，特别采用下述设置方式：设置有路基结构和称重传感器2，所述路基结构包括硬基层4和软基层3，所述称重传感器2设置在硬基层4内，所述软基层3设置在硬基层4上方。

在设置时，将称重传感器2设置在硬基层4内，并在硬基层4的上方设置软基层3；在应用时，车轮1通过称重传感器2上方的软基层3时，将对称重传感器2形成一个向下的合成正压力（F1），并利用称重传感器2进行重量感应传输；同时在称重传感器2处亦将形成一个向上的合成支撑力（F1ˊ）；在称重传感器区域内亦将形成合成摩擦力（F2ˊ）和合成摩擦力反作用力（F2）。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，能够对称重传感器起到有效保护的作用，如图2、图3所示，特别采用下述设置方式：在所述称重传感器2的四周还设置有泡沫垫7，在设置时，在所述称重传感器2上除上下两侧面外皆还设置有泡沫垫7，所述称重传感器2的底部利用树脂粘接。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，能够使得整个道路结构设置更加合理，保障道路的使用寿命，如图2、图3所示，特别采用下述设置结构：所述硬基层4与软基层3的厚度比为10-20：2-9，优选的在设置时，硬基层4的设置厚度为20-40cm，软基层3的设置厚度为4-18cm。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图2、图3所示，特别采用下述设置结构：所述硬基层4采用刚性基层或半刚性基层或混合基层。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图2、图3所示，特别采用下述设置结构：所述软基层3为中粒式沥青面层或细粒式沥青面层。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，如图2、图3所示，特别采用下述设置结构：所述称重传感器2采用压电石英称重传感器。

实施例7：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图2、图3所示，用于安装具有压电石英称重传感器的柔性路面称重系统的安装方法：包括以下步骤：

1）路基结构预处理；

2）槽体浇注填料；

3）称重传感器2安装；

4）面层浇筑。

在使用时首先对路基结构进行预处理，形成槽体；其次在槽体内浇注填料，以便安装称重传感器2；再次将称重传感器2安装子啊浇注填料后的槽体内；最后待称重传感器2固定后进行面层浇筑，形成路基结构有效整体。

实施例8：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型所述的称重系统的安装方法，如图2、图3所示，特别采用下述设置方式：所述步骤2）浇注填料具体为：将固定配比的石英砂+精钢砂的环氧树脂浇入槽体底部，均匀填充，填料深度控制在2-6cm。

实施例9：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型所述的称重系统的安装方法，如图2、图3所示，特别采用下述设置方式：所述步骤3）称重传感器2安装具体为：从距槽体顶部5cm深的地方用泡沫垫7均匀绕槽体四周布满，将称重传感器2固定在安装板上，慢慢放置于槽体中，施压，使底部的填料逐步翻上溢出，且满足填料低于称重传感器2的表面；而后将称重传感器2固定。

实施例10：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型所述的称重系统的安装方法，如图2、图3所示，特别采用下述设置方式：所述步骤4）面层浇筑具体为：待槽体底层的填料凝固后，选用与软基层3一致的物料对剩余高度的槽体进行浇注，且浇注过程中用小型夯实机缓慢夯实，保持表面与道路表面整体平整。

实施例11：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型所述的称重系统的安装方法，如图2、图3所示，特别采用下述设置方式：所述路基结构预处理包括：

1-1）定位、划线：按照槽体宽度大于称重传感器2的宽度、槽体长度为称重传感器长度+4cm的标准进行定位并划线；

1-2）开槽：经步骤1-1）后，在定位划线区域，按照软基层3深度为5-12cm，硬基层深度为6-12cm的标准进行槽体开槽，且所形成的槽体边沿平整无缺角；

1-3）清洗：用水将槽体周边及底部反复清洗干净，烘干，将槽体周围粘上透明胶带，防止调料滴落污损路面。

实施例12：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，称重系统的安装方法，当硬基层4采用刚性基层时，包括下述步骤：

1、定位、划线：按照槽体宽度大于称重传感器2的宽度的1cm、槽体长度为称重传感器长度+4cm的标准进行定位并划线，假若称重传感器2的宽度为6cm，则槽体宽度为7cm；称重传感器长度为1.5-2m，在该步骤中将应用到的工具：墨斗、墨汁、米尺、角尺、卷尺各1套；

2、开槽：经步骤1后，在定位划线区域，按照软基层3深度为5-12cm破除浅表柔性层沥青，硬基层深度为6cm的标准进行槽体开槽，且所形成的槽体边沿平整无缺角；在该步骤中应用到的工具：汽油发电机（单相,2kw以上）1台、切割机（单相、切片深度不小于18cm）2把、小电镐2只、小铁铲2只；

3、清洗：用水将槽体周边及底部反复清洗干净，烘干，将槽体周围粘上透明胶带，防止调料滴落污损路面；在该步骤中应用到的工具：冷吹风枪2只、热风枪2把、透明胶带2圈、抹布5张；

4、浇注填料（浇注底层填料）：将固定配比的石英砂+精钢砂的环氧树脂浇入槽体底部，均匀填充，填料深度控制在3cm左右；在该步骤中应用到的工具：搅料电锤+搅头、小平铲、直尺；

5、称重传感器（压电石英称重传感器）2安装：从距槽体顶部5cm深的地方用泡沫垫7均匀绕槽体四周沾满，将称重传感器2固定在安装板（木板）上，慢慢放置于槽体中，缓慢施压，使底部的填料逐步翻上溢出，且满足填料低于称重传感器2的表面，当有高出的填料时，将多余的填料铲出，并确认称重传感器的位置无误；而后将称重传感器2固定；在该步骤中应用到的工具：泡沫带、特制木块、小平铲、固定木条；

6、面层浇筑（沥青面层浇注）：待槽体底层的填料凝固后（夏季6小时，冬季需保温处理），选用与软基层3一致的物料（改性沥青混凝土）对剩余高度（称重传感器2表面到软基层3表面5cm段）的槽体进行浇注，且浇注过程中用小型夯实机缓慢夯实，保持槽体表面与道路表面整体平整，避免野蛮施工；在该步骤应用到的工具：小型夯实机、水平尺、钢铲。

实施例13：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，称重系统的安装方法，当硬基层4采用半刚性基层或混合基层时，包括下述步骤：

1、定位、划线：与称重传感器的中线为中，左右两端分别预留10cm，设置的槽体整体宽度为20cm，且槽体长度为称重传感器长度+4cm的标准进行定位并划线，假若称重传感器长度为1.5-2m，在该步骤中将应用到的工具：墨斗、墨汁、米尺、角尺、卷尺各1套；

2、开槽：经步骤1后，在定位划线区域，按照软基层3深度为5-12cm破除浅表柔性层沥青，硬基层深度为12cm的标准进行槽体开槽，且所形成的槽体边沿平整无缺角；在该步骤中应用到的工具：半刚性基层或混合基层开槽深度除表层沥青柔性面层（软基层3）外，还需再开挖12cm，深度比刚性基层深6cm（刚性基层只需6cm），用环氧树脂与石英砂金刚砂混合填料重做刚性基层（比刚性基层深的6cm部分）；汽油发电机（单相,2kw以上）1台、切割机（单相、切片深度不小于18cm）2把、小电镐2只、小铁铲2只；

3、清洗：用水将槽体周边及底部反复清洗干净，烘干，将槽体周围粘上透明胶带，防止调料滴落污损路面；在该步骤中应用到的工具：冷吹风枪2只、热风枪2把、透明胶带2圈、抹布5张；

4、浇注填料（浇注底层填料）：将固定配比的石英砂+精钢砂的环氧树脂浇入槽体底部，均匀填充，填料深度控制在5cm左右；在该步骤中应用到的工具：搅料电锤+搅头、小平铲、直尺；

5、称重传感器（压电石英称重传感器）2安装：从距槽体顶部5cm深的地方用泡沫垫7均匀绕槽体四周沾满，将称重传感器2固定在安装板（木板）上，慢慢放置于槽体中，缓慢施压，使底部的填料逐步翻上溢出，且满足填料低于称重传感器2的表面，当有高出的填料时，将多余的填料铲出，并确认称重传感器的位置无误；而后将称重传感器2固定；在该步骤中应用到的工具：泡沫带、特制木块、小平铲、固定木条；

6、面层浇筑（沥青面层浇注）：待槽体底层的填料凝固后（夏季6小时，冬季需保温处理），选用与软基层3一致的物料（改性沥青混凝土）对剩余高度（称重传感器2表面到软基层3表面5cm段）的槽体进行浇注，且浇注过程中用小型夯实机缓慢夯实，保持槽体表面与道路表面整体平整，避免野蛮施工；在该步骤应用到的工具：小型夯实机、水平尺、钢铲。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。