全自动落锤式弯沉仪：面向国内路面检测需求的高性能动态弯沉检测装备

FWD-2000 系列落锤式弯沉仪：面向国内路面检测需求的高性能动态弯沉检测装备

摘要

落锤式弯沉仪（FWD）是道路工程领域评价路面结构承载能力、开展养护评定的核心无损检测设备。FWD-2000 系列落锤式弯沉仪立足国内公路、市政道路检测实际工况，对标国际主流 FWD 产品技术体系，融合多品牌成熟技术优势开发而成。仪器采用模块化传感配置、闭环液压控制系统与自主配套分析软件，可采集路面动态弯沉、冲击荷载、温度等多源数据，支持模量反算、板体脱空识别、接缝传荷评价等分析功能，兼具高精度、高自动化、高安全性，可广泛应用于新建道路交工验收、在役道路性能普查、大中修方案设计及长期性能监测等场景。

一、产品研发背景与总体概述

动态弯沉检测是路面结构强度评价的关键手段，相较于贝克曼梁静态弯沉检测，落锤式弯沉仪通过脉冲冲击荷载模拟车辆行驶动载，测试结果更贴合路面真实受力状态，是现代路面检测技术的主流方向。国外 Dynatest、JILS、Carl-bro 等品牌 FWD 设备技术成熟，但在适配国内道路结构特点、本地化数据转换、现场运维及成本方面存在一定局限。

FWD-2000 系列落锤式弯沉仪以 Dynatest8000 系列为技术原型，吸收多家国际一线品牌的设计优点，充分结合我国沥青路面、水泥混凝土路面结构特征以及各级检测机构、施工单位的现场作业习惯进行国产化优化设计。整套设备集成液压驱动系统、多通道传感采集单元、定位模块、安全联锁机构与专业分析软件，实现从测点定位、自动落锤、数据采集、运算分析到报告输出的一体化检测流程，兼顾国际产品的测量精度与本土化应用便捷性。

二、检测工作原理

FWD-2000 系列落锤式弯沉仪依托计算机闭环控制液压系统，将 250kg 重锤提升至预先设定高度后释放，重锤沿导向机构自由下落冲击承载板，向路面施加近似行车荷载的脉冲冲击力，使路面产生瞬时变形。布置在测点不同径向位置的弯沉传感器同步采集路面弯沉变形量，荷载传感器实时记录冲击荷载峰值；系统同步采集环境温度、地表温度（可选沥青内部温度）等环境参数，为后续弯沉温度修正、数据归一化提供基础条件。

所有传感信号实时送入多通道数据采集控制器，完成信号滤波、模数转换、荷载 - 弯沉时序匹配。软件系统基于采集到的弯沉盆数据，开展单点弯沉、代表弯沉计算、路面结构模量反算，同时支持水泥混凝土路面板脱空判别、接缝传荷系数计算，输出标准化检测报表，为路面结构评价提供量化依据。

三、核心功能配置

FWD-2000 系列围绕路面检测全流程需求，搭建完整的自动化检测功能体系：

弯沉值自动检测：自动完成落锤冲击、弯沉盆数据采集，获取多点动态弯沉；

荷载高度自动换算：根据目标荷载自动迭代计算、调整提锤高度，稳定控制冲击荷载；

测点定位功能：支持 DMI 距离测量，可选配 GPS 模块，自动记录测点里程与坐标；

多维度温度检测：自动采集环境温度、地表温度，可扩展沥青路面内部温度检测；

系统故障自诊断：实时监测各传感器、液压单元状态，故障自动识别并提示故障点位；

安全自锁控制：驻车联锁、液压锁止双重安全机制，规避误操作风险；

数据归一化与换算：自动完成弯沉数据归一化，计算 FWD 与贝克曼梁弯沉转换系数；

结构评价：支持多点模量反算、水泥板脱空判定、接缝传荷能力评价；

报表输出：单点记录、代表弯沉、模量报告、脱空与传荷评价报表一键生成；

手动应急操作模式：配备手动液压应急提升机构，满足调试、故障处置需求；

配套专业软件 JSTI-FWD-2000：集成数据管理、指标计算、报告编辑、打印导出功能。

四、硬件组成与传感方案

FWD-2000 采用进口核心传感器搭配国产化结构、液压主体的组合方案，兼顾测量稳定性与维保经济性，整套系统主要传感及机械单元配置如下：

弯沉传感器：10 通道进口地震检波器，量程 - 2500~2500 μm，捕捉高精度弯沉盆；

荷载传感器：应变式冲击力传感器，量程 0~150kN，支持量程扩展；

温度传感器：红外测温传感器，量程 - 20~100℃；

重锤高度传感器：超声波位置传感器，量程 0~500mm，高度分辨率 0.1mm；

DMI 距离传感器：光栅增量编码器，实现里程连续计量；

位置与限位传感器：多组感应式接近开关，监测承载板位置、重锤上下限位；

液压压力传感器：扩散硅压力传感器，监测液压系统工作压力；

执行与承载单元：自动液压锁止机构、手动应急提升机构、250kg 重锤、镀锌承载板、液压泵组、多路液压阀组、直流驱动电机；

采集与终端：自研多通道数据采集控制器、配套 JSTI-FWD-2000 软件、工业笔记本、12V 免维护蓄电池组。

整套传感链路覆盖荷载、位移、温度、压力、位置全维度状态监测，进口传感元件保障原始信号精度，自研机械结构、控制系统和软件降低后期备件采购、维修门槛。

五、关键技术特点

5.1 测量精度高，荷载控制稳定可靠

仪器弯沉与荷载测量重复性可达 1.0%。弯沉采集采用原装 Sensor-SM6 地震检波器，重锤提升高度由 Honeywell 超声波传感器动态监测，提锤高度调节步长 0.1mm。系统搭载动态荷载闭环算法，当路面刚度发生变化时，实时微调落锤高度，保证冲击荷载稳定维持在设定公差范围内，有效规避荷载波动对弯沉结果的干扰，保障同批次、不同路况测点的数据可比性。

5.2 自动化程度高，现场作业简便高效

整机采用 “一键式” 自动化检测流程，操作人员在车内笔记本终端即可完成整套测试。从测点定位、承载板下放、提锤、落锤冲击、数据采集、承载板收回，全部自动执行，大幅减少现场人工操作，降低人为操作误差，提升野外检测效率，适合高速公路、市政道路大面积普查作业。

5.3 多重安全防护机制，野外作业安全性强

设备搭载驻车制动器联锁逻辑：车辆未驻车制动时，系统禁止启动检测流程；测试过程中驻车制动意外松开，设备立即中断测试，自动复位并进入运输安全状态。配套全自动液压机械锁止机构，运输工况下锁定落锤系统，缓冲运输颠簸冲击，保护液压油缸，防止液压管路渗漏，提升长途转场可靠性。同时设置手动液压应急提升机构，在供电或电控异常时可安全回收落锤，保障设备与人员安全。

5.4 故障自诊断，运维便捷，支持远程技术支持

每次上电启动自动全系统自检；检测运行期间持续读取所有传感器状态参数，一旦出现信号异常、压力超限、限位报警等故障，控制系统自动判别故障位置，弹窗提示故障信息。故障信息可同步导出，便于厂家远程排查、指导现场检修，缩短停机时间，降低设备运维难度。

5.5 自主配套分析软件，满足国内规范评价要求

自研 JSTI-FWD-2000 数据处理软件贴合国内道路检测规范体系，功能覆盖弯沉归一化修正、贝克曼梁换算、模量反算、接缝传荷、板底脱空评价、结构刚度分析、原始数据存档、标准化报告打印导出。软件运行稳定，报表格式可按需定制，直接满足第三方检测机构、业主、质监部门的资料归档要求。

六、应用场景总结

FWD-2000 系列落锤式弯沉仪可用于沥青路面、水泥混凝土路面两大类工程检测场景：新建公路与市政道路交工验收、路基路面施工过程质量控制、在役路面定期性能检测、路面大中修前结构评估、路面长期性能观测、水泥混凝土板块脱空与接缝病害专项检测。作为国产化高性能 FWD 设备，在保证和国际主流设备同等检测精度的前提下，适配国内规范、本地化运维、配套服务更便捷，是道路无损检测领域的装备。

全自动落锤式弯沉仪：面向国内路面检测需求的高性能动态弯沉检测装备