专利名称：激光惯性高速路面平整度检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对道路平整度进行测量的仪器，尤其是一种采用激光惯性参照路面纵断面剖面实现对路面进行长距离快速自动检测平整度的装置，涉及路面平整度检测技术、传感器技术、计算机接口技术和计算机软件应用技术。
背景技术：
路面平整度是路面评价及路面施工验收中的一个重要指标。路面平整度直接反映了车辆行驶的舒适度及路面的安全性和使用期限。路面平整度的仪器测定主要有两大分类第一类为路面纵断面剖面测定(直接式检测类)，即测出纵断面曲线，然后对测出的纵断面曲线进行数学分析得出平整度指标。第二类为车辆对路面的反应测定(响应式检测类)，即测出车辆对路面纵断面变化的力学响应，然后对测出的力学响应进行数学分析得出平整度指标。路面平整度指标的换算主要是通过对标准仪器测得的结果进行标定而得到的。通常，第一类检测方法检测速度较慢，一般不能用于高速条件下的长距离检测，但检测精度较高，而第二类检测方法检测速度较快，但检测精度相对较低。第二类检测仪器常要借助于第一类检测仪器进行指标标定，因此无法用于对新施工后的道路平整度的验收。
发明内容针对现有技术中所存在的缺点，本实用新型采用激光传感器和垂直加速度传感器组合成惯性参照路面纵断面剖面检测系统，实时检测包括短波长及长波长的路面纵断面剖面曲线(直接式检测类)，同时获得各种路面评价指标，包括国际平整度指标aRi)、平整度标准差(ο )、观测打分值(RN)、行驶质量指数(RQI)、路面构造深度(TD)。本实用新型可在正常车速的条件下对路面进行长距离快速自动检测与现场计算机数据分析与评价，可精确测得路面平整度及构造深度。本实用新型的技术方案采用以下方式实现本实用新型是一种激光惯性高速平整度仪，该仪器由激光传感器、垂直加速度传感器、电子转换器、A/D接口、电子数字编码器、脉冲计数器、车载式计算机(工业控制机)以及分别装载传感器和编码器的箱体所组成。安装在检测车前的横梁两端的箱体内安装有激光传感器、垂直加速度传感器、电子转换器、A/D接口。激光传感器与加速度传感器的信号输出端与电子转换器的信号输入端相接，电子转换器的信号输出端与A/D接口的信号输入端相接，A/D接口的信号输出端与车载式计算机相接。安装在检测车后车轮上的箱体内安装有电子数字编码器与脉冲计数器。电子数字编码器的信号输出端与脉冲计数器的信号输入端相接，脉冲计数器的信号输出端将与车载式计算机相接。本实用新型的激光传感器主要检测路面纵断面剖面；加速度传感器主要获得检测车的垂直加速度，用于补偿检测车的垂直弹跳，减少系统检测误差；编码器则是用来获得检测车行驶的距离和瞬间速度；电子转换器则是用来将各传感器获得的电信号转换成A/D接口能接收受的电信号，并为各检测传感器提供必需的电源；A/D接口是将模拟电信号转换成车载工业控制机能接收的数字信号。本项目产品具有以下创新点1.在检测车的轮子上安装电子数字编码器，实现了速度和距离的自动检测，加强了系统自动化的程度，提高了路面质量检测的效率和速度。2.采用高速、高分辨率的模数转换器和脉冲计数器组成计算机接口，将所有采集信号通过接口传入到车载式计算机(工业控制机)中，通过自主开发的专用处理软件，实现了路面数据的自动化采集、处理、分析、保存等功能，代替了人工记录数据和分析数据的传统方法。3.采用激光传感器和加速度传感器检测技术，对路面纵断面剖面和路面横断面剖面实现了动态检测，使检测的数据更为准确。4.本实用新型同现有技术相比，具有功能齐全、使用方便、省时省力、检测范围检测能力大、适应性好的特点。能广泛应用于机场跑道、桥梁引桥路面、高速公路路面等带有斜坡的长波长路面平整度、构造深度等路面施工质量的验收、评价、分析，以及驾驶员舒适性和车辆行驶安全性的评价。
图1是本实用新型的总体结构示意图。图2是本实用新型的传感器箱体所在车前横梁示意图。图3是本实用新型的传感器箱体结构示意图。图4是本实用新型的电子编码器箱体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。本实用新型由激光传感器1、垂直加速度传感器2、电子转换器3、A/D接口 4、电子数字编码器5、脉冲计数器6、车载式计算机(工业控制机)7、装载传感器的箱体8、装载编码器的箱体9以及信号输出电缆10所组成。激光传感器1、垂直加速度传感器2、电子转换器3、A/D接口 4固定在检测车前的横梁两端的箱体8内。激光传感器1与加速度传感器2 的信号输出端与电子转换器3的信号输入端相接，电子转换器3的信号输出端与A/D接口 4的信号输入端相接，A/D接口 4的信号输出端与车载式计算机7相接。安装在检测车后车轮上的箱体9内安装有电子数字编码器5与脉冲计数器6。电子数字编码器5的信号输出端与脉冲计数器6的信号输入端相接，脉冲计数器6的信号输出端将与车载式计算机7相接。当监测车以正常车速行驶时，激光传感器1、垂直加速度传感器2采集信号，通过电子转换器3、A/D接口 4将采集到的电信号转换成数字信号，再由信号输出电缆10将数字信号输入车载式计算机(工业控制机)7，同时当车轮旋转时，电子数字编码器5会输出一联串的电子脉冲信号，经脉冲计数器6，再由信号输出电缆10将数字信号输入车载式计算机(工业控制机)7。所有采集到的信号通过自主开发的专用处理软件，进行数学计算与分析，获得该段路整段路面的平整度曲线、相对于起始点的垂直距离，从而得到包括小斜坡在内的路面平整度指标。本实用新型采用的主要平整度指标分析模型包括由软件之中设有的必须依赖于解二阶动态方程才能得出的四分之一车辆仿真模型计算出的IRI值，路面纵断面标准均方差，超过给定决定高差累计次数，及正负单向累积高差等。现有的平整度测量仪是无法直接计算出IRI值，主要原因是无法测出包括长波长和短波长在内的路面纵断面曲线值。而IRI值则必须由包括长波长(30米以内波长)和短波长在内的路面纵断面曲线值计算出。本实用新型可实时获得各种路面评价指标，包括国际平整度指标(IRI)、平整度标准差(σ )、观测打分值(RN)、行驶质量指数(RQI)、路面构造深度(TD)。本实用新型实现了路面数据的自动化采集、处理、分析、保存，可在正常车速的条件下对路面进行长距离快速自动检测与现场计算机数据分析与评价，其适用范围广泛，主要用于城市道路及各等级公路或机场跑道路面施工质量验收；为响应式平整度检测仪及其它类平整度检测仪提供标定参照；路面管理系统(CPMQ或机场跑道路面周期性检测及评价。
权利要求1. 一种激光惯性高速路面平整度检测仪，该仪器由激光传感器、垂直加速度传感器、电子转换器、A/D接口、电子数字编码器、脉冲计数器、车载式计算机即工业控制机、以及分别装载传感器和编码器的箱体所组成，其特征在于安装在检测车前的横梁两端的箱体内安装有激光传感器、垂直加速度传感器、电子转换器、A/D接口，激光传感器与加速度传感器的信号输出端与电子转换器的信号输入端相接，电子转换器的信号输出端与A/D接口的信号输入端相接，A/D接口的信号输出端与车载式计算机相接；安装在检测车后车轮上的箱体内安装有电子数字编码器与脉冲计数器，电子数字编码器的信号输出端与脉冲计数器的信号输入端相接，脉冲计数器的信号输出端将与车载式计算机相接。
专利摘要一种激光惯性高速路面平整度检测仪，该仪器由激光传感器、垂直加速度传感器、电子转换器、A/D接口、电子数字编码器、脉冲计数器、车载式计算机以及分别装载传感器和编码器的箱体所组成。激光传感器与加速度传感器的信号输出端与电子转换器的信号输入端相接，电子转换器的信号输出端与A/D接口的信号输入端相接，A/D接口的信号输出端与车载式计算机相接。电子数字编码器的信号输出端与脉冲计数器的信号输入端相接，脉冲计数器的信号输出端将与车载式计算机相接。本实用新型可在正常车速的条件下对路面进行长距离快速自动检测与现场计算机数据分析与评价，实现了路面平整度、构造深度的高速自动化检测与评价。
文档编号E01C23/01GK202055155SQ20112005455
公开日2011年11月30日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者陆键 申请人:上海普勒斯道路交通技术有限公司