道路表面不平度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设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】
[0002] 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。
[0003] 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。采用该一 原理的典型仪器有水平仪及标杆测量等，标杆测量法是W仪器给出的水平基准线作为固定 基准，该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。
[0004] 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AI^L道路纵断面分析仪，该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，该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】
[0005] 本发明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设问题，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。 本发明为解决相应技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 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、巧螺仪、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，巧螺仪、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，巧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。
[0007] 上述的道路表面不平度测量装置的导向机构，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。
[000引上述的道路表面不平度测量装置的测量行走装置，其特征在于，测量行走装置包 括测量装置架、前轴、后轴W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。
[0009] 上述的道路表面不平度测量装置的巧螺仪、非接触式速度传感器、激光测距装置、 计算存储装置，其特征在于上述装置直接固定在测量装置架上，巧螺仪测量的道路坡度角、 非接触式速度传感器测量的行驶车速和激光测距仪所测距离值输入到计算存储装置，由该 装置计算并输出被测道路的路面不平度。
[0010] 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Ats，由巧螺仪测出的坡度角为a，上 坡时巧螺仪+X方向与道路水平巧方向之间逆时针形成的夹角为正值，下坡时巧螺仪+X方 向与道路水平巧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： 巧 =之(V, ?cosa, ?Af) 0) /=0 y=S(v,.sina,.A〇 口） /：=0 (二） 假设初始时激光测距装置离地高度为h。，后续各时刻点测得的对地距离为hi，贝。 该段道路各测点的道路表面不平度累加为 巧 又=Z(Vcosa,.Af)-(片。.sina,巧 /=0 巧 r=之的.sirm/ ?A〇 + (/2〇 -A,).cosa, (4) /=0 由公式（1)~（4)即可根据测量所得道路坡度角和各测点道路微观结构高度差求出的 道路表面不平度。
[0011] 本发明的道路表面不平度测量装置，与现有技术相比，所产生的有益效果是；通过 设立纵向牵引杆、横向牵引杆W及导向块等机构，可W有效消除汽车车身的俯仰、侧倾、垂 向振动对巧螺仪、非接触式速度传感器W及激光测距装置产生的牵连运动，使道路不平度 测量装置运动姿态不受影响并能展开独立测量，保证了巧螺仪测量道路坡度角和激光测距 装置测量距离的准确性，从而使道路表面不平度结果与实际值更吻合。
【附图说明】
[0012] 图1是表示本发明的一实施方式的道路表面不平度测量装置正视图。
[0013] 图2是表示本发明上述实施方式的俯视图。
[0014] 图3