道路表面不平度測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種道路表面不平度測(cè)量裝置，屬于道路測(cè)量設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 車輛在道路上行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，而道路表面不平度是車輛使用過(guò)程中導(dǎo)致車輛 振動(dòng)的主要激振源，道路不平使車輛在行駛中產(chǎn)生振動(dòng)，損耗車輛的功率并且影響車輛乘 坐的舒適性和零部件使用的耐久性。在道路工程領(lǐng)域，道路表面不平度也是道路路面工程 質(zhì)量的重要評(píng)定指標(biāo)之一，不平度檢測(cè)貫穿于路面施工質(zhì)量檢測(cè)、評(píng)定驗(yàn)收及運(yùn)營(yíng)期路面 維護(hù)等環(huán)節(jié)。研究分析道路表面不平度、合理構(gòu)建道路表面的模型對(duì)車輛工程和道路工程 均具有重要意義。由于道路表面不平度測(cè)量的復(fù)雜性及其重要性，當(dāng)前的測(cè)量?jī)x器主要包 括靜態(tài)縱斷面測(cè)量和動(dòng)態(tài)縱斷面測(cè)量?jī)纱箢悺?br>[0003] 靜態(tài)縱斷面測(cè)量是一種基準(zhǔn)固定的測(cè)量方法。在測(cè)量路面高程時(shí)，建立一個(gè)固定 的基準(zhǔn)，量取路面與基準(zhǔn)之間的偏離數(shù)值，從而得到道路表面不平度的測(cè)量數(shù)據(jù)。采用該一 原理的典型儀器有水平儀及標(biāo)桿測(cè)量等，標(biāo)桿測(cè)量法是W儀器給出的水平基準(zhǔn)線作為固定 基準(zhǔn)，該種測(cè)量方法能夠得到精確的縱斷面數(shù)據(jù)，但存在觀測(cè)效率低、適用范圍小、人工工 作量大的缺陷。目前，多用在道路施工過(guò)程中、不適于在復(fù)雜路段應(yīng)用。
[0004] 由于道路表面不平度可分成長(zhǎng)波和短波兩種類型，因此采用隨動(dòng)基準(zhǔn)直接測(cè)量輪 跡縱斷面的動(dòng)態(tài)測(cè)量更為準(zhǔn)確、快速。接觸式測(cè)量?jī)x通過(guò)測(cè)量輪跟隨地面的起伏，從而計(jì) 算車輪沿路面的垂向位移，如法國(guó)AI^L道路縱斷面分析儀，該類縱斷面分析儀利用車載加 速度計(jì)建立慣性參考系，由測(cè)試輪測(cè)量車身同道路表面之間的相對(duì)位移，并通過(guò)與加速度 計(jì)輸出信號(hào)的二次積分求差來(lái)消除車身自身振動(dòng)的影響，由此得到道路表面縱斷面各點(diǎn)高 度。實(shí)際使用時(shí)，該類儀器通過(guò)對(duì)振動(dòng)加速度信號(hào)積分得到位移信號(hào)，由于在信號(hào)采集過(guò)程 中，實(shí)際的加速度信號(hào)中混入了不少噪聲信號(hào)，經(jīng)過(guò)兩次積分過(guò)程，噪聲信號(hào)也被放大，使 通過(guò)加速度積分得到的車身振動(dòng)位移信號(hào)失真，從而無(wú)法消除車身自身振動(dòng)的影響，導(dǎo)致 動(dòng)態(tài)測(cè)量效果差。為改善測(cè)量效果、降低設(shè)備成本、提高道路表面不平度測(cè)量效率，需要開 發(fā)能自動(dòng)消除車身振動(dòng)影響的道路表面不平度測(cè)量裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于從結(jié)構(gòu)上解決道路表面不平度測(cè)量裝置與牽引汽車之間的俯 仰、側(cè)傾和垂直振動(dòng)等的運(yùn)動(dòng)干設(shè)問(wèn)題，在保障測(cè)量裝置與牽引汽車縱向速度一致的前提 下，不平度測(cè)量裝置運(yùn)動(dòng)姿態(tài)不受影響并能開展獨(dú)立測(cè)量。 本發(fā)明為解決相應(yīng)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 發(fā)明的道路表面不平度測(cè)量裝置，包括導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、測(cè)量行走裝置、巧螺儀、非接觸 式速度傳感器、激光測(cè)距裝置及計(jì)算存儲(chǔ)裝置，其特征在于：所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)掛接在汽車掛鉤 上，測(cè)量行走裝置與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相連，巧螺儀、非接觸式速度傳感器、激光測(cè)距裝置及計(jì)算存 儲(chǔ)裝置安裝在測(cè)量行走裝置上，巧螺儀測(cè)量道路的坡度角，非接觸式速度傳感器測(cè)量行駛 車速，激光測(cè)距裝置測(cè)量激光發(fā)射點(diǎn)到道路表面的距離，上述參數(shù)輸入計(jì)算存儲(chǔ)裝置，通過(guò) 理論公式計(jì)算出被測(cè)道路表面的不平度。
[0007] 上述的道路表面不平度測(cè)量裝置的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括牽引鉤、 牽引鉤上固定塊、牽引鉤下固定塊、主銷、縱向牽引桿、導(dǎo)向塊、導(dǎo)向連接板、導(dǎo)向連接蓋板、 橫向牽引桿，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)縱向牽引桿前端可繞牽引鉤下固定塊的主銷轉(zhuǎn)動(dòng)，縱向牽引桿的后 端可在導(dǎo)向塊的內(nèi)孔中轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向塊可沿導(dǎo)向連接板的矩形凸起做垂直運(yùn)動(dòng)。
[000引上述的道路表面不平度測(cè)量裝置的測(cè)量行走裝置，其特征在于，測(cè)量行走裝置包 括測(cè)量裝置架、前軸、后軸W及由相同的軸承、軸承蓋板、軸承上座、軸承下座、鋼輪、鋼輪蓋 板組成的前、后、左、右四個(gè)鋼輪組，測(cè)量裝置架前端軸孔套在橫向牽引桿上，可繞橫向牽引 桿轉(zhuǎn)動(dòng)，該行走裝置的四個(gè)車輪均為鋼輪，且同軸上兩個(gè)鋼輪的外側(cè)輪距小于輪胎寬度。
[0009] 上述的道路表面不平度測(cè)量裝置的巧螺儀、非接觸式速度傳感器、激光測(cè)距裝置、 計(jì)算存儲(chǔ)裝置，其特征在于上述裝置直接固定在測(cè)量裝置架上，巧螺儀測(cè)量的道路坡度角、 非接觸式速度傳感器測(cè)量的行駛車速和激光測(cè)距儀所測(cè)距離值輸入到計(jì)算存儲(chǔ)裝置，由該 裝置計(jì)算并輸出被測(cè)道路的路面不平度。
[0010] 道路表面不平度的計(jì)算 (一） 假設(shè)汽車前進(jìn)時(shí)的道路水平方向?yàn)?X方向，垂直于路面向上為+Y方向，非接觸 式速度傳感器測(cè)量的車速為Vm/s，采樣時(shí)間間隔為Ats，由巧螺儀測(cè)出的坡度角為a，上 坡時(shí)巧螺儀+X方向與道路水平巧方向之間逆時(shí)針形成的夾角為正值，下坡時(shí)巧螺儀+X方 向與道路水平巧方向之間順時(shí)針形成的夾角為負(fù)值。當(dāng)車輛反向行駛時(shí)，上述關(guān)于角度的 定義仍然成立。則由于道路坡度所產(chǎn)生的路面縱向長(zhǎng)度和垂向高度分別為： 巧 =之(V, ?cosa, ?Af) 0) /=0 y=S(v,.sina,.A〇 口） /：=0 (二） 假設(shè)初始時(shí)激光測(cè)距裝置離地高度為h。，后續(xù)各時(shí)刻點(diǎn)測(cè)得的對(duì)地距離為hi，貝。 該段道路各測(cè)點(diǎn)的道路表面不平度累加為 巧 又=Z(Vcosa,.Af)-(片。.sina,巧 /=0 巧 r=之的.sirm/ ?A〇 + (/2〇 -A,).cosa, (4) /=0 由公式（1)~（4)即可根據(jù)測(cè)量所得道路坡度角和各測(cè)點(diǎn)道路微觀結(jié)構(gòu)高度差求出的 道路表面不平度。
[0011] 本發(fā)明的道路表面不平度測(cè)量裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所產(chǎn)生的有益效果是；通過(guò) 設(shè)立縱向牽引桿、橫向牽引桿W及導(dǎo)向塊等機(jī)構(gòu)，可W有效消除汽車車身的俯仰、側(cè)傾、垂 向振動(dòng)對(duì)巧螺儀、非接觸式速度傳感器W及激光測(cè)距裝置產(chǎn)生的牽連運(yùn)動(dòng)，使道路不平度 測(cè)量裝置運(yùn)動(dòng)姿態(tài)不受影響并能展開獨(dú)立測(cè)量，保證了巧螺儀測(cè)量道路坡度角和激光測(cè)距 裝置測(cè)量距離的準(zhǔn)確性，從而使道路表面不平度結(jié)果與實(shí)際值更吻合。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的道路表面不平度測(cè)量裝置正視圖。
[0013] 圖2是表示本發(fā)明上述實(shí)施方式的俯視圖。
[0014] 圖3