一种用于不停车监测的动态称重路面结构技术领域
本实用新型涉道路工程经济领域，涉及一种路面结构，尤其涉及一种用于不停车
监测的动态称重路面结构。
背景技术
进入新世纪以来，我国科学技术飞速发展，交通运输领域的设备均有较大程度的
提高，道路基础设施建设对我国的经济腾飞起到了足够的拉动作用。科技带动经济快速发
展的同时，在道路工程内，越来越多的超载车辆违法运营，导致部分路段不堪重负，严重的
破坏了道路结构的完整性。这使得我国需要不停的对路面甚至整体结构进行维修，造成了
大规模的人力、物力的消耗。多数人认为，这是道路营运人员法律意识淡薄造成的问题，但
交通运输领域人士普遍认为要想减少此类问题，不仅仅需要提高法律强制意识，还需要增
强道路超载监管力度，从道路技术层面来完善道路工程管理。
质量称重是治理机动车超载的重要手段之一，通过对控制车辆的轴载来控制整体
的载重。现阶段，机动车轴载检测多采用静态称重系统，即将机动车某一轴或车辆的整体停
靠在地磅上，这种手段导致行车缓慢，效率极低。此外，地磅的安置需要将路面整块切除后
进行相关附件的组装，严重的破坏了道路的整体性，并且安置地磅后，致使行驶过来的车辆
渠划严重，容易造成地磅附件的路面车辙病害。若能提出一种在机动车正常速度的情况下
就能监测机动车荷载的设备，对于确保行车畅通，减少路面车辙都方面都具有重要意义。
实用新型内容
为解决上述现有技术问题，本实用新型提供了一种可在动态条件下有效的监测机
动车轴载、有效控制超载车辆对交通安全的危害、减少不必要的人身及财产损失的用于不
停车监测的动态称重路面结构。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于不停车监测的动态称重路面结构，其特征在于：所述用于不停车监测的
动态称重路面结构包括速度监测系统、重量监测系统、电源控制器以及自下而上依次设置
在基层上的下面层、中面层以及上面层；所述速度监测系统、重量监测系统以及电源控制器
均设置在中面层中；所述速度监测系统以及重量监测系统分别与电源控制器相连。
作为优选，本实用新型所采用的速度监测系统包括电流解调仪以及沿道路行车方
向自前而后依次铺设在中面层中的压电换能器A和压电换能器B；所述压电换能器A通过电
流解调仪与压电换能器B相并联；所述压电换能器B接入电源控制器。
作为优选，本实用新型所采用的压电换能器A以及压电换能器B的铺设方向均与道
路行车方向相垂直。
作为优选，本实用新型所采用的重量监测系统包括外接电源、电流计以及沿道路
行车方向自前而后依次铺设在中面层中的阳极电极和阴极电极；所述电源控制器连接外接
电源的正极，并通过电流计与阳极电极相连；所述阴极电极与外接电源的负极连接。
作为优选，本实用新型所采用的阳极电极以及阴极电极的铺设方向均与道路行车
方向相垂直。
作为优选，本实用新型所采用的阳极电极的数量是一组或多组；所述阴极电极的
数量对应也是一组或多组。
作为优选，本实用新型所采用的阳极电极以及阴极电极的数量均是多组时，多组
阳极电极以及多组阴极电极间隔排列在中面层中。
作为优选，本实用新型所采用的中面层是由压阻式沥青混凝土铺筑而成。
本实用新型的优点是：
本实用新型提供了一种用于不停车监测的动态称重路面结构包括速度监测系统、
重量监测系统、电源控制器以及自下而上依次设置在基层上的下面层、中面层以及上面层；
速度监测系统、重量监测系统以及电源控制器均设置在中面层中；速度监测系统以及重量
监测系统分别与电源控制器相连。本实用新型结构设计简单，施工方便，成本低廉，可有借
助压阻式沥青混凝土的测试机动车的荷载，依托压电换能器测试机动车的速度，凭借压阻
沥青混凝土的力学特性能够有效分析机动车的重量。对于交通运输领域内，交通超载、超
速，交通安全具有重要的指导意义。达到了在不停车的情况下对机动车的速度、轴载进行检
测，促进交通管理，有效控制轴载，确保交通运营安全。本实用新型全面分析了压阻混凝土
的动力学特性，将压阻沥青混凝土中用于道路工程结构中，可以监测路面荷载的大小，并进
一步明确各轴载的级别，对于治超、确保交通安全都具有重要的意义。用于不停车监测的动
态称重路面结构，采用压阻式沥青混凝土用于铺筑路面中面层，采用阴阳电极测试压阻混
凝土在行车荷载作用下的电阻变化，分析行车荷载的重量，实现不停车状态下的荷载监测。
本实用新型机动车在保持原有行车速度的情况下，可快速测试机动车的各轴轴载；同时，在
路面结构内布设的压电换能器、电极都是小型的构件，不会对路面结构造成大的破坏，保证
了原有路面的完整性；第三，可以测试机动车的行车速度，起到行车限速的功能；第四，将压
阻式沥青混凝土成果应用于交通工程安全方面，拓展了压阻式沥青混凝土的应用领域。
附图说明
图1为本实用新型所提供的用于不停车监测的动态称重路面结构的工作原理示意
图；
图2为本实用新型所提供的用于不停车监测的动态称重路面结构的纵向结构示意
图；
其中：
1-压电换能器A；2-压电换能器B；3-电流解调仪；4-电源控制器；5-阳极电极；6-阴
极电极；7-电流计；8-上面层；9-中面层；10-下面层；11-基层。
具体实施方式
下面结合附图对本进行具体说明。
参见图1以及图2，本实用新型提供了一种用于不停车监测的动态称重路面结构，
用于不停车监测的动态称重路面结构包括速度监测系统、重量监测系统、电源控制器4以及
自下而上依次设置在基层11上的下面层10、中面层9以及上面层8；速度监测系统、重量监测
系统以及电源控制器4均设置在中面层9中；速度监测系统以及重量监测系统分别与电源控
制器4相连。
速度监测系统包括电流解调仪3以及沿道路行车方向自前而后依次铺设在中面层
9中的压电换能器A1和压电换能器B2；压电换能器A1通过电流解调仪3与压电换能器B2相并
联；压电换能器B2接入电源控制器4。
压电换能器A1以及压电换能器B2的铺设方向均与道路行车方向相垂直。
重量监测系统包括外接电源、电流计7以及沿道路行车方向自前而后依次铺设在
中面层9中的阳极电极5和阴极电极6；电源控制器4连接外接电源的正极，并通过电流计7与
阳极电极5相连。阴极电极6与外接电源的负极连接。
阳极电极5以及阴极电极6的铺设方向均与道路行车方向相垂直。
阳极电极5的数量是一组或多组；阴极电极6的数量对应也是一组或多组。
阳极电极5以及阴极电极6的数量均是多组时，多组阳极电极5以及多组阴极电极6
间隔排列在中面层9中。
中面层9是由压阻式沥青混凝土铺筑而成，本实用新型中的中面层9的压阻式沥青
混凝土技术均来源于文献：Hashim R.Rizvi,Mohammad Jamal Khattak,Mohammad Madani,
Ahmed Khattab.Piezoresistive response of conductive Hot Mix Asphalt mixtures
modified with carbon nanofibers[J]Construction and Building Materials 106
(2016)618–631。
本实用新型的技术原理是：
速度监测系统的工作原理是：
速度V的表达式是：
V＝L/t；
L为压电换能器A和B之间的距离；
t为压电换能器A和B产生电能的时间差。
重量监测系统的工作原理是：
重量M的表达式是：
M＝f(V/A)；
其中A为电流计7的平均值；
V为外接电源电压；
故通过R＝V/A可求得压阻式沥青混凝土的电阻，
f(R)为荷载与压阻材料电阻的相关关系，进而通过A的变化，推算出M的变化，M的
变化值即为车辆的荷载。
路面结构的上面层主要起到耐磨耗、抗滑等功能性作用，中面层主要起到承载和
应力扩散的作用，下面层起到承载和抗疲劳的作用，因此将动态承载系统布置在中面层内
部，可确保动态系统的耐久性。增设两组压电换能器，压电换能器在荷载的作用下产生电
流，通过电流解调仪测试两组压电换能器产生电流的时差及计算行车速度。最后一组压电
换能器和电源控制器4连接，当电源控制器收到压电换能器B的电信号，外接电源对称重系
统进行通电，当荷载经过压阻混凝土时混凝土的电阻发生变化，相应的电流计值会发生变
化，通过电流值的变化，经荷载与压阻材料电阻的相关关系可反算出荷载的大小。