一种公路路面平整度检测系统及其检测方法与流程

1.本发明涉及公路路面检测技术领域，具体为一种公路路面平整度检测系统及其检测方法。


背景技术：

2.路面平整度指的路面表面相对于理想平面的竖向偏差，衡量路面表面沿行车方向微量高低起伏的指标。测量路面平整度的方法有三种：定长度直尺法，即采用规定长度的平直尺搁置在路面表面，直接测量直尺与路面之间的间隙作为平整度指标；断面描绘法：即采用多轮小车式平整度仪沿道路推行而直接描绘出路面表面起伏状况，表征路面平整度；顺簸累积法：即在标准测定车上装置顺簸累积仪，记录汽车沿道路行驶时车厢的累积振动，表征路面平整度。路面不平整会影响行车的速度和安全、驾驶的平稳和乘客的舒适二同时会加剧路面损坏和汽车机件磨损。我国现行规范规定，可用3m直尺、连续式平整度仪或车载式颠簸累积仪测定路面平整。
3.常规使用的3m直尺依靠检测人员目视粗判平整度尺身与检测面的最大间隙，采用楔形塞尺对粗判位置进行尝试，确定3m范围内的最大间隙高度作为检测结果，进行目视粗判时，因通常间隙较小、间隙位置较低，检测人员需下蹲低头仔细观察间隙可能最大的位置并进行多次尝试，连续检测时劳动强度较大，检测效率较低，误差也比较大，对3m范围内间隙高度的变化情况较难观测，如申请号为202110657404.8所述的一种公路路基路面平整度检测系统，其通过阵列式检测杆与平整度尺身在重力下相对运动，使检测杆顶部翼板高度位置与检测面平整度变化一致，通过激光发射滑块发射激光信号，并推动滑块从下到上移动，搜寻最低翼板下缘位置，通过蜂鸣器声响变化确定最低翼板下缘位置后，记录刻度指针在刻度尺上的刻度读数，达到找寻平整度尺身与检测面最大间隙高度的目的，同时可对检测杆上部翼板形成的平整度曲线进行观察及定性判定。
4.针对于上述资料的检索，可以看出，其在进行公路路面平整度检测时，检测面较窄，无法保证测量结果的精准度，且其同样需要人工进行大距离的测量，工作量大的同时，数据记录也比较麻烦，容易出错，影响对公路路面平整度的有效判断。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种公路路面平整度检测系统及其检测方法，解决了常规直尺测量法检测面较窄，无法保证测量结果的精准度，且人工工作量大的同时，数据记录也比较麻烦，容易出错，影响对公路路面平整度有效判断的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种公路路面平整度检测系统，包括行走车架，所述行走车架的后侧从上至下依次固定连接有检测黑箱和限位板，检测黑箱的背部固定安装有把手，所述限位板的底部贯穿并滑动安装有若干个检测轮件，检
测轮件包括检测轮和方板，其中检测轮转动安装在方板上，所述方板的顶端贯穿限位板并固定安装有定位板，所述定位板的顶部固定安装有导引杆，所述导引杆的顶端贯穿检测黑箱并固定安装有与检测黑箱内腔相适配的均匀介质透光板，所述检测黑箱内腔的一侧固定连接有竖直阵列光源组件，所述竖直阵列光源组件包括若干个激光发射器，且若干个激光发射器呈对称分布的阶梯状设置，所述检测黑箱内腔的另一侧固定连接有与竖直阵列光源组件相适配的光强检测组件，所述光强检测组件包括若干个与激光发射器水平对应的光强检测仪。
9.通过采用上述技术方案，在检测轮件行走在公路路面的检测区域时，通过挤压的方式，带动导引杆使得均匀介质透光板在检测黑箱中上下移动，在竖直阵列光源组件和光强检测组件的配合设置下，通过光强强度的变化值来对均匀介质透光板的数量变化进行统计，从而实现对公路路面平整度的判断，使用方便的同时，检测面广，得出的路面平整度更加精准，且结果更加具有说服力。
10.本发明进一步设置为：所述行走车架的后侧且位于检测黑箱和限位板之间从上至下依次固定连接有两个安装板，两个所述安装板之间固定连接有螺纹柱，所述螺纹柱的外周套设并滑动连接有调节板，且调节板的表面开设有与若干个与导引杆相适配的通孔，所述螺纹柱的外表面且位于调节板的顶部和底部均螺纹连接有调节螺帽，所述导引杆的外表面且位于调节板和定位板之间套设有复位弹簧。
11.通过采用上述技术方案，利用调节板和复位弹簧的配合，对限位板进行挤压，在调节螺帽和螺纹柱的配合下，实现对调节板高度的调节，从而对复位弹簧对限位板的挤压作用力进行调节，使用方便的同时，保证检测轮件与公路路面之间的稳定接触。
12.本发明进一步设置为：所述行走车架包括顶板和两个侧板，两个侧板分别固定安装在顶板底部的左右两侧，所述顶板的正面固定安装有导引架，一个侧板的一侧固定安装有驱动电机，所述驱动电机输出轴的一端贯穿该侧板并固定连接有皮带轮，两个侧板相对一侧的底部之间贯穿并转动连接有驱动轴，所述驱动轴的两端且位于两个侧板的外侧均固定连接有行走轮，所述驱动轴的外表面且位于一个侧板和行走轮相对的一侧之间套设并固定连接有凸台，所述凸台的外周套设并固定连接有大齿轮，且皮带轮和凸台之间通过皮带传动连接，两个所述侧板相对的一侧之间贯穿并转动连接有清扫轴，所述清扫轴的一端固定连接有与大齿轮相适配的小齿轮，所述清扫轴的外表面且位于两个侧板之间套设并固定连接有清扫刷，两个所述侧板相对的一侧且位于驱动轴的后侧固定连接有横条，所述横条的正面通过螺栓固定连接有清扫橡胶板。
13.通过采用上述技术方案，利用驱动电机的设置，在与皮带轮、皮带和驱动轴的配合下，带动行走轮转动，使得装置进行自动移动的同时，在大齿轮和小齿轮的配合下，带动清扫轴进行加速旋转，进而使得清扫刷对装置前进方向的路面进行障碍松动清理，且在清扫橡胶板的设置下，进一步的避免了前进路面障碍物对装置测量过程的影响。
14.本发明进一步设置为：所述顶板的底部固定连接有l型工具箱，所述l型工具箱顶部的左侧开设有存放口，且l型工具箱内腔的底部开设有漏网，用于表面雨水的积累，所述顶板的顶部开设有与存放口连通的开口，所述l型工具箱正面的一侧开设有存放腔，且l型工具箱的正面通过螺栓固定连接有与存放腔相适配的封堵板，所述存放腔的内部固定安装有蓄电池和单片机，另一个所述侧板的外侧固定安装有显示屏，其中蓄电池用于向单片机、
显示屏、激光发射器、光强检测仪、驱动电机和气缸供能，单片机用于接收并存储光强检测仪检测的光强数据，并在显示屏中进行展示，其中l型工具箱的一侧开设有与存放腔连通的穿线孔。
15.通过采用上述技术方案，在开口和l型工具箱的设置下，使得行走车架具备工具存储的功能，为检测人员提供便利，且利用存放腔对蓄电池和单片机进行存放，使得光强检测组件测得的光强数据通过单片机进行存储，保证检测数据记录精准度的同时，有效避免了对公路路面产生错误的平整度判断。
16.本发明进一步设置为：所述导引架包括倾斜杆，所述倾斜杆位于高处的一端与顶板的正面固定连接，所述倾斜杆位于低处的一端固定连接有气缸，所述气缸的伸缩端固定连接有导向轮。
17.通过采用上述技术方案，利用气缸的伸缩，对导向轮的位置进行调节，在装置不进行测量时，保证装置可以进行稳定的人工推动，在装置进行测量时，保证行走轮与公路路面的有效接触，使得装置在测量状态和非测量状态下的自由切换。
18.本发明还公开了一种公路路面平整度检测系统的检测方法，具体包括以下步骤：
19.步骤一、数据采集：向上抬起一个检测轮件，使得导引杆带动均匀介质透光板向上移动，此时激光发射器发出固定光强为a的光线，被水平对应的光强检测仪检测到光线穿过均匀介质透光板的光强b后，计算a-b得到光线穿过一个均匀介质透光板的光强损耗c，同时记录不同激光发射器在检测黑箱中的高度h1、h2、、、hn；
20.步骤二、移动调节：控制气缸伸长，直至导向轮和若干个检测轮件与地面接触，而行走轮不与地面接触，推动行走车架移动至公路路面测量区域，控制气缸收缩，直至检测轮件、导向轮、行走轮与地面接触，随后控制驱动电机运行，驱动电机带动皮带轮转动，皮带轮通过皮带的传动，带动凸台转动，使得驱动轴带动行走轮转动，装置在公路路面测量区域前进；
21.步骤三、清扫：在步骤二中装置前进的过程中，大齿轮带动小齿轮转动，使得清扫轴带动清扫刷对测量区域的公路路面进行清扫，随着装置的前进，清扫橡胶板对清扫后的路面进行剐蹭，清除障碍物；
22.步骤四、数据采集：装置在公路路面测量区域前进过程中，打开竖直阵列光源组件中的若干个激光发射器和光强检测组件中的若干个光强检测仪，检测轮件与地面接触，在路面不平时，部分检测轮件向上挤压导引杆，导引杆带动均匀介质透光板向上移动，此时光强检测仪检测的光强发生变化，记录同一时间若干个光强检测仪检测的光强数值d；
23.步骤五、平整度生成：根据步骤四中记录的同一时间若干个光强检测仪检测的光强数值d，随后将无光强变化且最接近有光强变化的高处高度ht和低处高度hl，按照公式ht-hl，即可计算得出测量区域内的高度偏差值hv，作为平整度判断指标，随后按照公式(a-d)/c，计算出光线穿过均匀介质透光板的数量e，记录同一时间内处于h1、h2、、、hn高度的均匀介质透光板的数量，作为测量区域公路路面平滑度的判断指标。
24.(三)有益效果
25.本发明提供了一种公路路面平整度检测系统及其检测方法。具备以下有益效果：
26.(1)该公路路面平整度检测系统及其检测方法，通过在检测轮件行走在公路路面的检测区域时，通过挤压的方式，带动导引杆使得均匀介质透光板在检测黑箱中上下移动，
在竖直阵列光源组件和光强检测组件的配合设置下，通过光强强度的变化值来对均匀介质透光板的数量变化进行统计，从而实现对公路路面平整度的判断，使用方便的同时，检测面广，得出的路面平整度更加精准，且结果更加具有说服力。
27.(2)该公路路面平整度检测系统及其检测方法，通过利用调节板和复位弹簧的配合，对限位板进行挤压，在调节螺帽和螺纹柱的配合下，实现对调节板高度的调节，从而对复位弹簧对限位板的挤压作用力进行调节，使用方便的同时，保证检测轮件与公路路面之间的稳定接触。
28.(3)该公路路面平整度检测系统及其检测方法，通过利用驱动电机的设置，在与皮带轮、皮带和驱动轴的配合下，带动行走轮转动，使得装置进行自动移动的同时，在大齿轮和小齿轮的配合下，带动清扫轴进行加速旋转，进而使得清扫刷对装置前进方向的路面进行障碍松动清理，且在清扫橡胶板的设置下，进一步的避免了前进路面障碍物对装置测量过程的影响。
29.(4)该公路路面平整度检测系统及其检测方法，通过在开口和l型工具箱的设置下，使得行走车架具备工具存储的功能，为检测人员提供便利，且利用存放腔对蓄电池和单片机进行存放，使得光强检测组件测得的光强数据通过单片机进行存储，保证检测数据记录精准度的同时，有效避免了对公路路面产生错误的平整度判断。
30.(5)该公路路面平整度检测系统及其检测方法，通过利用气缸的伸缩，对导向轮的位置进行调节，在装置不进行测量时，保证装置可以进行稳定的人工推动，在装置进行测量时，保证行走轮与公路路面的有效接触，使得装置在测量状态和非测量状态下的自由切换。
附图说明
31.图1为本发明的外部结构示意图；
32.图2为本发明检测黑箱、行走轮件、调节板、限位板和行走车架结构的连接示意图；
33.图3为本发明行走车架、横条和清扫橡胶板的结构示意图；
34.图4为本发明l型工具箱的结构示意图；
35.图5为本发明大齿轮和小齿轮结构的连接示意图；
36.图6为本发明安装板、螺纹柱、调节板、通孔和调节螺帽的结构示意图；
37.图7为本发明检测黑箱的内部结构示意图；
38.图8为本发明竖直阵列光源组件的结构示意图；
39.图9为本发明限位板和调节板的结构示意图；
40.图10为本发明检测轮件的结构示意图；
41.图11为本发明驱动电机、皮带轮、凸台、大齿轮、皮带和小齿轮的结构示意图；
42.图12为本发明l型工具箱的内部结构示意图。
43.图中，1、行走车架；2、检测黑箱；3、限位板；4、检测轮件；5、定位板；6、导引杆；7、均匀介质透光板；8、竖直阵列光源组件；9、光强检测组件；10、安装板；11、螺纹柱；12、调节板；13、通孔；14、调节螺帽；15、复位弹簧；16、顶板；17、侧板；18、导引架；19、驱动电机；20、皮带轮；21、驱动轴；22、行走轮；23、凸台；24、大齿轮；25、皮带；26、清扫轴；27、小齿轮；28、清扫刷；29、清扫橡胶板；30、l型工具箱；31、存放口；32、开口；33、存放腔；34、封堵板；35、蓄电池；36、单片机；37、显示屏；38、倾斜杆；39、气缸；40、导向轮；41、激光发射器；42、光强检测
仪；43、横条。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
45.请参阅图1-12，本发明实施例提供以下技术方案：
46.实施例一、
47.一种公路路面平整度检测系统，包括行走车架1，如附图3所示，行走车架1包括顶板16和两个侧板17，两个侧板17分别固定安装在顶板16底部的左右两侧。
48.为了实现行走车架1的行走，一个侧板17的一侧固定安装有驱动电机19，驱动电机19输出轴的一端贯穿该侧板17并固定连接有皮带轮20，两个侧板17相对一侧的底部之间贯穿并转动连接有驱动轴21，驱动轴21的两端且位于两个侧板17的外侧均固定连接有行走轮22，驱动轴21的外表面且位于一个侧板17和行走轮22相对的一侧之间套设并固定连接有凸台23，且皮带轮20和凸台23之间通过皮带25传动连接。
49.作为优选方案，如附图1所示，顶板16的正面固定安装有导引架18，其中导引架18包括倾斜杆38，倾斜杆38位于高处的一端与顶板16的正面固定连接，倾斜杆38位于低处的一端固定连接有气缸39，气缸39的伸缩端固定连接有导向轮40。
50.行走车架1的后侧从上至下依次固定连接有检测黑箱2和限位板3，限位板3的底部贯穿并滑动安装有若干个检测轮件4，其中检测轮件4的结构如附图10所示，包括检测轮和方板，其中检测轮的数量设置为一个时，检测轮转动安装在方板一侧，检测轮的数量设置为者两个时，检测轮转动安装在方板的两侧，检测轮件4的顶端贯穿限位板3并固定安装有定位板5，定位板5的顶部固定安装有导引杆6，导引杆6的顶端贯穿检测黑箱2并固定安装有与检测黑箱2内腔相适配的均匀介质透光板7，均匀介质透光板7采用透明材料制作而成，并且透明材料调配均匀，用于保证光线穿过时不会发生方向变化，检测黑箱2内腔的一侧固定连接有竖直阵列光源组件8，如附图8所示，竖直阵列光源组件8包括若干个激光发射器41，且若干个激光发射器41呈对称分布的阶梯状设置，激光发射器41选择市面上常见的微型激光发射器，其中优选jap6505-091型号，其中激光发射器41发射出额定光强的水平线束，检测黑箱2内腔的另一侧固定连接有与竖直阵列光源组件8相适配的光强检测组件9，如附图7所示，光强检测组件9包括若干个与激光发射器41水平对应的光强检测仪42，其中若干个光强检测仪42堆叠放置在检测黑箱2的内部，具体的，光强检测仪42选择市面上常见的小型检测仪器即可。
51.本实施例中，利用检测轮件4行走在公路路面检测区域时的上下起伏变化，带动均匀介质透光板7在检测黑箱2中上下移动，在了解到光线穿过单一均匀介质透光板7的光强损耗后，即可通过光强检测仪42判断出同一水平方向上的均匀介质透光板7的数量和对应高处有无均匀介质透光板7存在，从而实现偏差的采集，为公路路面平整度的判断提供帮助，同时根据同一水平方向上均匀介质透光板7的数量，配合人眼的粗观察，为公路路面的平滑度判断提供帮助。
52.实施例二、
53.本实施例作为上一实施例的改进，一种公路路面平整度检测系统，还包括固定安
装在侧板17后侧的两个安装板10，如附图2和附图6所示，其中两个安装板10设置在检测黑箱2和限位板3之间，两个安装板10之间固定连接有螺纹柱11，螺纹柱11的外周套设并滑动连接有调节板12，且调节板12的表面开设有与若干个与导引杆6相适配的通孔13，螺纹柱11的外表面且位于调节板12的顶部和底部均螺纹连接有调节螺帽14，导引杆6的外表面且位于调节板12和定位板5之间套设有复位弹簧15。
54.实施例二相对于实施例一的优点在于：利用复位弹簧15的弹力，对定位板5进行挤压，从而保证检测轮件4与地面始终进行有效的接触，并且在调节螺帽14的设置下，使得调节板12的高度可调，进而实现对复位弹簧15弹力大小的调节，在部分复位弹簧15失效后，通过下调调节板12，可以长时间保证检测轮件4与地面的接触。
55.实施例三、
56.本实施例作为上一实施例的改进，一种公路路面平整度检测系统，还包括贯穿并转动连接在两个侧板17相对的一侧之间的清扫轴26，凸台23的外周套设并固定连接有大齿轮24，清扫轴26的一端固定连接有与大齿轮24相适配的小齿轮27，清扫轴26的外表面且位于两个侧板17之间套设并固定连接有清扫刷28。
57.进一步的，如附图3所示，为了保证对路面障碍物的有效清扫，两个侧板17相对的一侧且位于驱动轴21的后侧固定连接有横条43，横条43的正面通过螺栓固定连接有清扫橡胶板29。
58.本实施例相对于上述实施例的优点在于：利用凸台23的转动，使得大齿轮24转动，再通过大齿轮24带动小齿轮27加速转动，使得清扫轴26加速转动，令清扫刷28对公路路面的障碍物进行松动清理，配合清扫橡胶板29，将公路路面的障碍物清除，保证路面平整度测量结果的精准有效。
59.实施例四、
60.本实施例作为上一实施例的改进，一种公路路面平整度检测系统，还包括固定连接在顶板16的底部的l型工具箱30，如附图1、附图4和附图12所示，l型工具箱30顶部的左侧开设有存放口31，顶板16的顶部开设有与存放口31连通的开口32，l型工具箱30正面的一侧开设有存放腔33，其中，存放腔33的内部固定安装有蓄电池35和单片机36，另一个侧板17的外侧固定安装有显示屏37，且l型工具箱30的正面通过螺栓固定连接有与存放腔33相适配的封堵板34。
61.作为详细说明，蓄电池35用于向单片机36、显示屏37、激光发射器41、光强检测仪42、驱动电机19和气缸39供能，单片机36中存储有激光发射器41发出光线的光强，并用于接收并存储光强检测仪42检测的光强数据，同时记录光线经过单一均匀介质透光板7的光强损耗，并在显示屏37中进行数据展示。
62.一种公路路面平整度检测系统的检测方法，具体包括以下步骤：
63.步骤一、数据采集：向上抬起一个检测轮件4，使得导引杆6带动均匀介质透光板7向上移动，此时激光发射器41发出固定光强为a的光线，被水平对应的光强检测仪42检测到光线穿过均匀介质透光板7的光强b后，单片机36按照公式a-b计算得到光线穿过一个均匀介质透光板7的光强损耗c，同时单片机36记录不同激光发射器41在检测黑箱2中的高度h1、h2、、、hn；
64.步骤二、移动调节：控制气缸39伸长，直至导向轮40和若干个检测轮件4与地面接
触，而行走轮22不与地面接触，推动行走车架1移动至公路路面测量区域，控制气缸39收缩，直至检测轮件4、导向轮40、行走轮22与地面接触，随后控制驱动电机19运行，驱动电机19带动皮带轮20转动，皮带轮20通过皮带25的传动，带动凸台23转动，使得驱动轴21带动行走轮22转动，装置在公路路面测量区域前进；
65.步骤三、清扫：在步骤二中装置前进的过程中，大齿轮24带动小齿轮27转动，使得清扫轴26带动清扫刷28对测量区域的公路路面进行清扫，随着装置的前进，清扫橡胶板29对清扫后的路面进行剐蹭，清除障碍物；
66.步骤四、数据采集：装置在公路路面测量区域前进过程中，打开竖直阵列光源组件8中的若干个激光发射器41和光强检测组件9中的若干个光强检测仪42，检测轮件4与地面接触，在路面不平时，部分检测轮件4向上挤压导引杆6，导引杆6带动均匀介质透光板7向上移动，此时光强检测仪42检测的光强发生变化，记录同一时间若干个光强检测仪42检测的光强数值d；
67.步骤五、平整度生成：根据步骤四中记录的同一时间若干个光强检测仪42检测的光强数值d，随后将无光强变化且最接近有光强变化的高处高度ht和低处高度hl，按照公式ht-hl，即可计算得出测量区域内的高度偏差值hv，作为平整度判断指标，随后按照公式(a-d)/c，计算出光线穿过均匀介质透光板7的数量e，记录同一时间内处于h1、h2、、、hn高度的均匀介质透光板7的数量，作为测量区域公路路面平滑度的判断指标。