Laboratorium Diagnostyki Nawierzchni TD-1 - Zakres działalności

Transkrypt

1 - Pomiar współczynnika tarcia nawierzchni oznaczany urządzeniem SRT-3 - Pomiar ugięć nawierzchni oznaczanych urządzeniem FWD - Penetroradar ARC - GEORADAR SIR-20 System Pomiarowy do Badania Konstrukcji Nawierzchni Drogowych Pomiar współczynnika tarcia nawierzchni oznaczany urządzeniem SRT-3 Właściwości przeciwpoślizgowe nawierzchni ocenia się poprzez pomiar współczynnika tarcia. Zestaw pomiarowy SRT-3 reprezentuje trzecią generację urządzeń do pomiaru współczynnika tarcia. Przyczepa dynamometryczna wchodząca w skład zestawu pomiarowego posiada oryginalny schemat kinematyczny i szereg korzystnych własności, które wyróżniają ją z pośród podobnych urządzeń pomiarowych. W roku 1992 zestaw SRT-3 uczestniczył w Międzynarodowym Eksperymencie zorganizowanym przez PIARC oraz w prowadzonym obecnie Międzynarodowym Eksperymencie HERMES zorganizowanym przez FEHRL. Rys.1 Przebieg momentu hamującego W(t), siły przyczepności F(t) i prędkości kątowej koła pomiarowego wk(t) w cyklu hamowania przyczepy dynamometrycznej Dzięki oryginalnym rozwiązaniom SRT-3 posiada szereg zastosowań i możliwości: 1/7

2 - pomiar współczynnika przyczepności przy pełnej blokadzie koła pomiarowego dwoma metodami, tj poprzez pomiar momentu hamującego i przez bezpośredni pomiar siły przyczepności, - pomiar maksymalnej wartości współczynnika przyczepności (przy danej prędkości pomiarowej), - pomiar siły oporów toczenia, - pomiar współczynnika przyczepności na łukach, - pomiar siły w zawieszeniu przyczepy dynamometrycznej, - możliwość określenia współczynnika przyczepności w funkcji poślizgu względnego. Rys. 2 Współczynnik przyczepności wzdłużnej w funkcji poślizgu względnego Rys. 3 Przyczepa dynamometryczna zestawu SRT-3 Obecnie przygotowywana jest kolejna wersja urządzenia, w której będzie możliwość pomiaru równości podłużnej nawierzchni oddzielnie lub równocześnie z pomiarami przyczepności. Dane techniczne zestawu pomiarowego SRT-3 - obciążenie nominalne koła pomiarowego N (300 kg) - nominalna prędkość pomiarowa - 60 km/h - zakres prędkości pomiarowych km/h - opona pomiarowa: 185/70 R14 Barum Bravura (Continental) oraz 165 R15/PIARC-Vredestain gładka z obwodowymi rowkami (opona wzorcowa) - masa całkowita kg - hydropneumatyczny system hamowania - pneumatyczny system wypływu wody - regulowany czas hamowania - regulowany czas uśredniania mierzonych wartości 2/7

3 Pomiar ugięć nawierzchni oznaczanych urządzeniem FWD W większości krajów ugięciomierz dynamiczny FWD (Falling Weight Deflectometer) staje się lub jest najbardziej powszechnie stosowanym urządzeniem do oceny nośności. Oceniane są zarówno w trakcie budowy jak i po wykonaniu różne typy nawierzchni, najczęściej dróg i lotnisk, a także dużych powierzchni przemysłowych. Obecnie na całym świecie pracuje ponad 300 urządzeń tego typu. Od roku 1996 zakupione przez GDDP pracują w Polsce 3 zestawy pomiarowe FWD z tego jeden w Instytucie. Na podstawie pomiarów czaszy ugięć ugięciomierzem dynamicznym FWD dokonuje się analizy nośności nawierzchni. Ugięcie nawierzchni pod wpływem zadanego obciążenia mierzone jest za pomocą zestawu czujników ugięć (geofony). Umieszczone są one w centrum nacisku (płyta naciskowa z jednym czujnikiem) oraz w pewnych odległościach od punktu centralnego (np. 300, 600, 900, 1200, 1500 i 1800 mm). Znając konstrukcję nawierzchni oraz głębokość i kształt czaszy ugięć można ocenić stan nawierzchni. Aparat FWD ma możliwość maksymalnego nacisku do 120 kn, symuluje nacisk wywierany przez samochód ciężarowy poruszający się z prędkością km/h. Sterowanie tym urządzeniem jest automatyczne. Kierowca będący jednocześnie operatorem przy pomocy dodatkowych urządzeń (dystansomierz, kamera) dokonuje wyboru miejsca oraz kontroluje przebieg procesu pomiarowego. Aparat FWD jest sterowany przez procesor pokładowy, a poprawność wyników uzyskiwanych w trakcie pomiarów kontrolowana jest na bieżąco przez komputer pokładowy. Wyniki pomiarów tym urządzeniem mogą być wykorzystane nie tylko na poziomie projektu, ale również na poziomie sieci drogowo-ulicznej. Na poziomie sieci uzyskane wyniki można wykorzystać między innymi do budowy banku danych o nośności dróg, co pomocne jest w prawidłowym ustalaniu budżetu, podziału środków, typowaniu odcinków do remontu lub przebudowy oraz hierarchizacji ważności działań na sieci drogowej. 3/7

4 Głównym zadaniem FWD jest ocena nośności nawierzchni, jednak wyniki pomiarów mogą być wykorzystane również do innych celów np.: - względne porównanie stanu poszczególnych warstw nawierzchni na podstawie pomiarów ugięć, - określenie modułu sztywności poszczególnych warstw konstrukcji, - bezpośrednie obliczenia odkształceń dla nawierzchni podatnych, - strukturalna ocena stanu podbudów związanych, - ocena nośności materiałów niezwiązanych. Płyta naciskowa z zestawem geofonów Penetroradar ARC (Analyseur Radar de Chaussées) reprezentuje nową technologię w dziedzinie pomiarów nieinwazyjnych NDT (Non-Destructive Testing). System ARC daje ciągłą informację o rodzaju konstrukcji nawierzchni, grubościach poszczególnych warstw, odcinkach jednorodnych oraz o występujących zmiennościach i anomaliach. Penetroradar ARC Penetroradar ARC jest wydajnym urządzeniem umożliwiającym prowadzenie badań bez utrudnień dla normalnego ruchu. System ARC generuje impulsy fali elektromagnetycznej emitowane przez antenę, która jednocześnie odbiera sygnały odbite z granic między warstwami o różnych właściwościach elektromagnetycznych. Dane przekazywane są do zespołu kontroli radaru, gdzie są zapisywane, i w celu bezpośredniej kontroli wyświetlane na monitorze komputera w formie wykresu kolejnych sygnałów, w zależności od przebytego dystansu. Zebrane dane przetwarzane są po zakończeniu pomiarów. 4/7

5 Rys.1 Ogólny wygląd interfejsu programu do interpretacji danych System ARC posiada wiele zastosowań, z których wymienić można takie jak: - powierzchniowa kontrola jakości - pomiar faktycznych grubości warstw nowej konstrukcji nawierzchni, - badania strukturalne identyfikacja warstw konstrukcyjnych nawierzchni, określanie występujących zmienności w strukturze konstrukcji nawierzchni (wyznaczanie odcinków jednorodnych, ubytków, przewodów rurowych, itp.), - diagnostyka obiektów mostowych - określanie grubości warstw bitumicznych i betonowych położonych powyżej zbrojenia, - analiza sieci drogowych - dane o stanie konstrukcji nawierzchni dla sieci drogowej możliwość integracji z istniejącymi bazami danych. Rys.2 Zarejestrowany przez system sygnał odbity z granic między kolejnymi warstwami nawierzchni Rys. 3 Przykład danych wyjściowych Dane techniczne systemu pomiarowego ARC: - głębokość penetracji - ok. 60 cm (zależy od warunków otoczenia) - prędkość pomiarowa - do 50 km/h - rok pomiarowy - 0,5 m minimum - dzienna wydajność - zależnie od warunków otoczenia do 60 km/d - dokładność pomiaru - do 5% zmierzonej grubości warstw GEORADAR SIR-20 System Pomiarowy do Badania Konstrukcji Nawierzchni Drogowych Georadar SIR-20 reprezentuje wciąż rozwijającą się technologię w dziedzinie pomiarów nieinwazyjnych NDT (Non-Destructive Testing). System daje ciągłą informację o rodzaju konstrukcji nawierzchni, grubościach poszczególnych warstw, odcinkach jednorodnych oraz o występujących zmiennościach i anomaliach. Georadar SIR-20 jest wydajnym urządzeniem umożliwiającym prowadzenie badań konstrukcji nawierzchni bez utrudnień dla normalnego ruchu. ZASTOSOWANIE: 5/7

6 - Powierzchniowa kontrola jakości: pomiar faktycznych grubości warstw nowej konstrukcji nawierzchni (badania odbiorcze), - Badania strukturalne: identyfikacja warstw konstrukcyjnych nawierzchni, określanie występujących zmienności w strukturze konstrukcji nawierzchni, wyznaczanie odcinków jednorodnych, lokalizacja obiektów takich jak, przewody, rury, itp.), - Diagnostyka obiektów mostowych: określanie grubości warstw bitumicznych i betonowych położonych powyżej zbrojenia. Anteny zamontowane na samochodzie DANE TECHNICZNE - częstotliwość anteny/max. głębokość penetracji 2,2 Ghz / ok. 45 cm 1,0 GHz / ok. 90 cm 0,4 GHz / ok. 250 cm - prędkość pomiarowa do 100 km/h przy kroku pomiarowym 0,05 m - możliwość jednoczesnego pomiaru maksymalnie dwiema antenami - możliwość pomiaru w trudnych warunkach terenowych przy pomocy wózka pomiarowego - jako opcja możliwy jest zapis obrazu video i pozycji w systemie GPS Zestaw montowany na wózku ZASADA DZIAŁANIA: System SIR-20 generuje impulsy fali elektromagnetycznej emitowane przez antenę, która jednocześnie odbiera sygnały odbite z granic między warstwami o różnych właściwościach elektromagnetycznych. Dane przekazywane są do zespołu kontroli radaru, gdzie są zapisywane i w celu bezpośredniej kontroli wyświetlane na monitorze komputera w formie wykresu kolejnych sygnałów w zależności od przebytego dystansu. Zebrane dane przetwarzane są po zakończeniu pomiarów. Przykład danych wejściowych uzyskanych bezpośrednio w trakcie pomiarów Wizualizacja wyników pomiarów różnych cech nawierzchni wykonana w programie ROAD DOCTOR 6/7

7 Wizualizacja danych wejściowych w analizie 3D 7/7