[发明专利]步行式轮廓测定仪

说明书

本发明涉及一种用于测定路面或其它表面纵向轮廓的轮廓测定仪。特别是，本发明涉及一种可以由单独一个步行操作人员在路面上推动的轮廓测定仪。

为了测定路面的不平整度早先已经研制了各种装置。从这些装置得到的测定结果提供一种评价路面上车辆行驶质量的方法。负责道路建设和保养的当局需要此类信息，以监控路面的损坏情况，并保证驾车人在路面上行驶时的舒适和安全。

用于评价路面质量的最早的机器之一依赖于当一辆特定的机动车辆以通常速度沿路面行驶时测量该车辆的一根轴和底盘之间的相对垂直运动。这种机器的主要缺点是，它并不说明路面的真实情况而是说明特定车辆对路面的反应程度。因此，结果严重取决于车辆的操作速度、载重、悬挂系统甚至其使用的轮胎类型。显然，所有这些特点对各种车辆大不相同。为了当测定路面质量时尽可能减少这些变量，通常的做法是保持某些车辆专用于测定路面质量。

由于承认这些早期机器面临的问题，人们试验研制一种独轮基准拖车，它可以由一辆车辆牵引并有一个理想的悬挂系统。在理想状态下，该拖车具有比率恒定且精细确定的线性弹簧、质量精密确定的静态和动态元件、垂直速度与阻尼力之间的线性关系恒定且精细确定的悬挂阻尼器，以及一个同心度得到保证的确定类型的轮胎。虽然用这类拖车得到的结果比用车辆为基础的装置得到的结果要更为一致，但由于不可控的变量，它们仍被看作相当不可靠。这些拖车同时需要细心保养，而且比以车辆为基础的装置更难使用。

根据获得路面不平整度的全面信息的需要，研制了一种专用的测量仪器。该仪器包括一个以正常交通速度在车辆后面受到牵引的惯性稳定的高度基准平台。该高度基准平台被设置成缓慢地跟踪平均路面高度。精细路面高度相对于基准平台的高度受到连续测量和记录。由此得到的记录被称为路面的纵向轮廓。该仪器的优点是，它真实地测量了真实路面中的偏差，这种测量与牵引车辆的行驶特性无关。这种仪器导致研制许多用于测定路面不平整度的高技术系统。这些仪器被称为公路纵向轮廓测定仪或更简单地称为轮廓测定仪。

现代的轮廓测定仪通常安装在一辆专门改装的车辆中，并使用快速响应的和高精度的非接触型位移传感器，以测量路面上的各个不同的点和车辆底盘之间的距离。惰性高度基准通常从代表车辆底盘垂直动力加速度的加速度计信号计算出来。获得的测量结果可以被存储，因而可以形成路面的轮廓。通常从轮廓得到的简明统计资料包括国际粗糙度指数(I.R.I.)、均方根垂直加速度(R、M、S、V、A、)和对应于由一辆澳大利亚洲道路局国家协会的粗糙度监控车产生的数值的模拟输出值。

上述类型的轮廓测定仪能够提供精确的结果，但制造费用极高，而且合适地使用这些仪器需要熟练的操作人员。这些形式的轮廓测定仪是相当容易损坏的装置，因此需要连续的保养，当使用它们时必须特别小心。此类轮廓测定仪也不适合于测试短的路段，这种短的路段没有足够的加速道路使系统加速到操作速度，或者没有足够的减速道路以便安全停车。在少数道路工程中经常有这种情况。同时，由于主要车辆的重量，这种类型的轮廓测定仪不能用于测试新浇注的混凝土路面。这些形式的轮廓测定仪通常不能用于测试桥面，因为桥面通常是在进出道路建成以前建设和完成的。

这些条件下的轮廓测量传统上是由两个操作人员一组利用光学测绘仪器进行的。如果在数目充分多的点十分小心地进行高度测量来确定路面的机动车辆行驶质量，那么这是一个非常缓慢的过程。

已经设计了其它仪器来测量铺砌路面接续的纵向增量的坡度，但即使显著地快于光学测绘法，但它们仍然冗长乏味并需要高度操作技能来获得质量够格的记录。

与预定用于不能使用公路速度轮廓测定仪的场合的先有技术的低速轮廓测定仪相比，本发明的目的是显著提高记录高质量轮廓的速度和减小对操作人员技能的依赖程度。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种包括一个横梁安置系统的轮廓测定仪，该系统包括一个枢轴式地连接到前后支脚构件上的横梁，这两个支脚构件沿横梁的长度间隔设置，每个支脚构件设置成安置在一段路面上，该系统同时包括重新安置上述前后支脚构件用的机构，使得在轮廓测定仪沿待测量轮廓的路面向前移动时后支脚构件可以安置在先前由上述前支脚构件占据的路面区段上，还包括测量前后支脚构件之间的横梁坡度用的机构。

最好是，该横梁被设置成在停止相位期间在路面上保持静止，而轮廓测定仪继续在路面上向前行进。该测量横梁坡度用的机构最好是在停止相位期间受到驱动的。

最好是，该轮廓测定仪还包括测定从测量运行开始到上述前支脚构件的每次特定安置的总距离用的机构。