[实用新型]道路表面不平度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种道路表面不平度测量装置，属于道路测量设备领域。

背景技术

车辆在道路上行驶时会产生振动，而道路表面不平度是车辆使用过程中导致车辆振动的主要激振源，道路不平使车辆在行驶中产生振动，损耗车辆的功率并且影响车辆乘坐的舒适性和零部件使用的耐久性。在道路工程领域，道路表面不平度也是道路路面工程质量的重要评定指标之一，不平度检测贯穿于路面施工质量检测、评定验收及运营期路面维护等环节。研究分析道路表面不平度、合理构建道路表面的模型对车辆工程和道路工程均具有重要意义。由于道路表面不平度测量的复杂性及其重要性，当前的测量仪器主要包括静态纵断面测量和动态纵断面测量两大类。

静态纵断面测量是一种基准固定的测量方法。在测量路面高程时，建立一个固定的基准，量取路面与基准之间的偏离数值，从而得到道路表面不平度的测量数据。采用这一原理的典型仪器有水平仪及标杆测量等，标杆测量法是以仪器给出的水平基准线作为固定基准，这种测量方法能够得到精确的纵断面数据，但存在观测效率低、适用范围小、人工工作量大的缺陷。目前，多用在道路施工过程中、不适于在复杂路段应用。

由于道路表面不平度可分成长波和短波两种类型，因此采用随动基准直接测量轮迹纵断面的动态测量更为准确、快速。接触式测量仪通过测量轮跟随地面的起伏，从而计算车轮沿路面的垂向位移，如法国APL道路纵断面分析仪，这类纵断面分析仪利用车载加速度计建立惯性参考系，由测试轮测量车身同道路表面之间的相对位移，并通过与加速度计输出信号的二次积分求差来消除车身自身振动的影响，由此得到道路表面纵断面各点高度。实际使用时，这类仪器通过对振动加速度信号积分得到位移信号，由于在信号采集过程中，实际的加速度信号中混入了不少噪声信号，经过两次积分过程，噪声信号也被放大，使通过加速度积分得到的车身振动位移信号失真，从而无法消除车身自身振动的影响，导致动态测量效果差。为改善测量效果、降低设备成本、提高道路表面不平度测量效率，需要开发能自动消除车身振动影响的道路表面不平度测量装置。

发明内容

本实用新型的目的在于从结构上解决道路表面不平度测量装置与牵引汽车之间的俯仰、侧倾和垂直振动等的运动干涉问题，在保障测量装置与牵引汽车纵向速度一致的前提下，不平度测量装置运动姿态不受影响并能开展独立测量。

本实用新型为解决相应技术问题所采用的技术方案是：

发明的道路表面不平度测量装置，包括导向机构、测量行走装置、陀螺仪、非接触式速度传感器、激光测距装置及计算存储装置，其特征在于：所述导向机构挂接在汽车挂钩上，测量行走装置与导向机构相连，陀螺仪、非接触式速度传感器、激光测距装置及计算存储装置安装在测量行走装置上，陀螺仪测量道路的坡度角，非接触式速度传感器测量行驶车速，激光测距装置测量激光发射点到道路表面的距离，上述参数输入计算存储装置，通过理论公式计算出被测道路表面的不平度。

上述的道路表面不平度测量装置，其特征在于，导向机构包括牵引钩、牵引钩上固定块、牵引钩下固定块、主销、纵向牵引杆、导向块、导向连接板、导向连接盖板、横向牵引杆，导向机构纵向牵引杆前端可绕牵引钩下固定块的主销转动，纵向牵引杆的后端可在导向块的内孔中转动，导向块可沿导向连接板的矩形凸起做垂直运动。

上述的道路表面不平度测量装置，其特征在于，测量行走装置包括测量装置架、前轴、后轴以及由相同的轴承、轴承盖板、轴承上座、轴承下座、钢轮、钢轮盖板组成的前、后、左、右四个钢轮组，测量装置架前端轴孔套在横向牵引杆上，可绕横向牵引杆转动，该行走装置的四个车轮均为钢轮，且同轴上两个钢轮的外侧轮距小于轮胎宽度。

道路表面不平度的计算

(一)假设汽车前进时的道路水平方向为+X方向，垂直于路面向上为+Y方向，非接触式速度传感器测量的车速为vm/s，采样时间间隔为Δts，由陀螺仪测出的坡度角为α，上坡时陀螺仪+x方向与道路水平+X方向之间逆时针形成的夹角为正值，下坡时陀螺仪+x方向与道路水平+X方向之间顺时针形成的夹角为负值。当车辆反向行驶时，上述关于角度的定义仍然成立。则由于道路坡度所产生的路面纵向长度和垂向高度分别为：