[发明专利]一种适应低速及变速测量的平整度检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种适应低速及变速测量的平整度检测装置及方法，装置包括信号接收单元、信号转换单元、数据处理单元、平整度输出单元；本发明通过选取部分有效数据，即剔除部分超低速冗余数据，有效降低了低速测量区间的大量加速度计数据二次积分产生的位置偏移误差；在低速测量区间通过加速度积分获得的震动速度对后续正常测量区间的载车震动距离计算存在累积误差影响，本发明利用基于行车加速度的数据自适应分段，大大降低了低速测量区间对后续正常测量区域的影响，并通过对分段路面纵断面轮廓进行拼接，有效消除了数据分段处理造成的数据断层现象，从而有效获取了路面的相对真实轮廓，进而实现了不同速度情况下的平整度快速、准确测量。

技术领域

本发明属于交通路面平整度评价技术领域，涉及一种路面平整度评价装置及方法，具体涉及一种适应低速及变速测量的平整度检测装置及方法。

背景技术

路面平整度是路面评价的一个重要指标，不仅影响驾驶员及乘客行驶舒适度，而且还与车辆振动、运行速度、轮胎的磨损及车辆运营费用等有关，是一个涉及人、车、路3方面的指标。路面平整度也是路面使用性能指标之一，1960年AASHTO道路试验研究表明大约95％的路面服务性能来自于道路表面的平整度。路面长期使用性能(LTPP)的研究表明，路面平整度特别是初始路面平整度将严重影响路面使用寿命。

路面行驶质量指数与国际平整度指数IRI(International Roughness Index)直接相关，IRI是由世界银行1982年在巴西进行的国际平整度试验则完整而系统地提出了IRI的计算模型与计算方法。采用1/4车模型，以80km/h速度在已知断面上行驶，计算一定行驶距离内悬挂系统的累积位移为IRI。IRI综合了断面类与动态类平整度测定方法的优点而得到的一个评价指标，对静态断面高程数据经过数学模型计算后得到的动态变量。IRI具有与车辆振动的动态反应相关、结果具有时间稳定性、结果具有有效性、具有可转移性，是目前国际上广泛采用的平整度指标。

公路平整度检测方式主要有直接式和间接式两种。直接式方法是通过测量路面纵向轮廓获得路面平整度；间接式方法则通过测量路面凹凸引起的颠簸间接反映路面平整情况。本发明的平整度测量方法为直接式测量方式，常用的直接式平整度检测方法有3m直尺测量法、连续式八轮路面平整度仪法、连续平整度检测仪法。对与本发明近似的技术方案进行如下阐述：

(1)3m直尺法。3m直尺法将直尺基准面距离路表面的最大间隙定义为路面平整度，3m直尺法为传统人工测量方法；

3m直尺法直为传统人工测量方法，此种方法存在测量效率低、安全隐患大、影响交通、测量结果受人为因素干扰等问题，无法实现平整度的快速、准确测量；

(2)连续式八轮路面平整度仪。此种仪器有4轮、5轮、8轮、16轮式多种类别([文献1、2])，我国JTJ059-95《公路路基路面现场测试规程》规定的标准仪器仅仅限于3m的8轮平整度仪，它每隔10cm自动采集路面凹凸偏差值(相当用3米直尺中间位置的间隙值)，来评价该路段的平整度；

此方法的缺点是受测量轮的机械特性影响较大，测量车的牵引速度太低，无法实现平整度的快速测量；

(3)连续平整度检测仪。它利用传感器装置获取路面的真实轮廓，其实现方式为测距机与加速度计相结合，它通过测距机测量路面与测距机的相对距离，并通过加速度计直接积分获取检测车自身颠簸引起的上下震动位移，再从测距机数据中消除检测车自身颠簸引起的路面轮廓测量误差，进而获得路面平整情况。