[發(fā)明專利]車(chē)載式高精度彎沉測(cè)量裝置及其伺服控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210162680.8
• 申請(qǐng)日: 2012-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102677578B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳智山;呼六福;侯君輝;孫成來(lái);李孝兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京市路興公路新技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): E01C23/01
• 分類號(hào): E01C23/01
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 楊小雙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種車(chē)載式彎沉測(cè)量裝置，尤其涉及一種同時(shí)具有主動(dòng)和被動(dòng)震動(dòng)控制系統(tǒng)的車(chē)載式高精度彎沉測(cè)量裝置及其伺服控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

彎沉是表征路基路面整體強(qiáng)度的參數(shù)，一般是指路基或路面表面在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下輪隙位置產(chǎn)生的總垂直變形（總彎沉）或垂直回彈變形值（回彈彎沉），以0.01mm為單位，路面彎沉是表征路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要技術(shù)指標(biāo)，是施工驗(yàn)收及路面評(píng)價(jià)和養(yǎng)護(hù)管理必須檢測(cè)的重要項(xiàng)目。

自從1951年，貝克曼為美國(guó)各州公路工作者西部協(xié)會(huì)(WASHO)在愛(ài)達(dá)荷州道路試驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種結(jié)合千分表使用的梁臂式儀器貝克曼梁(BenkeLman?Beam)，測(cè)定路面在一定輪荷載作用下的彎沉（垂直位移）來(lái)表征路面強(qiáng)度的測(cè)試方法后，這種方法迅速在世界許多國(guó)家得到推廣應(yīng)用，成為路面強(qiáng)度測(cè)試的一種主要方法。

隨著電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，到了20世紀(jì)70年代末，英法等國(guó)研制出了以拉克魯瓦彎沉儀為代表的第二代激光自動(dòng)彎沉儀有了較大的改進(jìn)，這種設(shè)備以位移傳感器自動(dòng)測(cè)試彎沉信號(hào)，通過(guò)工業(yè)微機(jī)設(shè)置程序控制測(cè)量機(jī)構(gòu)自動(dòng)運(yùn)作，消除了繁瑣的人工操作，但是此類設(shè)備的測(cè)試速度一般較慢，最大的測(cè)試速度也只能達(dá)到3～4km/h。此類激光自動(dòng)彎沉儀的基本測(cè)試原理是模仿了貝克曼梁的工作方式，只是采用位移傳感器替換了百分表進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，同時(shí)改變了測(cè)臂的長(zhǎng)度比例，通過(guò)工業(yè)微機(jī)固化程序控制測(cè)量機(jī)構(gòu)自動(dòng)運(yùn)行，并將所測(cè)的彎沉值自動(dòng)記錄到微機(jī)中，消除了工作人員人工抬梁的繁瑣工作量，極大的減輕了測(cè)試人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障了測(cè)試人員的人身安全，同時(shí)檢測(cè)速度也相對(duì)人工貝克曼梁法有了一定的提高。

我國(guó)雖然在彎沉檢測(cè)技術(shù)方面起步較晚，但起點(diǎn)較高，通過(guò)設(shè)備引進(jìn)，完成了技術(shù)的消化吸收，在國(guó)外自動(dòng)彎沉儀的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并研發(fā)出來(lái)穩(wěn)定性更好，測(cè)試精度更高，測(cè)試效率也有所提高的激光自動(dòng)彎沉儀，目前此類設(shè)備的測(cè)試速度已經(jīng)能提高至5～6km/h。

此外還有一種落錘式自動(dòng)彎沉儀（FWD）可以對(duì)路面彎沉進(jìn)行檢測(cè)，落錘式彎沉儀的工作原理是以沖擊或震動(dòng)方式對(duì)路面進(jìn)行施加動(dòng)力荷載的方法來(lái)獲得路面彎沉值，它通過(guò)計(jì)算機(jī)控制下的液壓系統(tǒng)提升并釋放重錘，對(duì)路面施加一脈沖荷載，來(lái)模擬行車(chē)荷載對(duì)路面的作用。通過(guò)起落架上7～9個(gè)高頻速度傳感器測(cè)定距加載板不同距離處路面的彎沉。目前被世界各國(guó)廣泛應(yīng)用于動(dòng)態(tài)彎沉檢測(cè)和結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)中，這種測(cè)試方法檢測(cè)速度約為4～5km/h。

現(xiàn)有的路面彎沉檢測(cè)技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：1）測(cè)試速度低，目前此類的設(shè)備的檢測(cè)速度均較慢，最快的速度也不會(huì)超過(guò)7km/h，相對(duì)道路路面的其它主要技術(shù)指標(biāo)如平整度、車(chē)轍、橫向力系數(shù)等指標(biāo)的檢測(cè)速度（≥50Km/h）仍有較大差距；2）測(cè)試人員的人身安全性得不到有效保證。由于測(cè)試速度較慢，或是需要靜態(tài)條件下測(cè)試，因此在高速公路上檢測(cè)時(shí)，容易發(fā)生后車(chē)追尾，引發(fā)嚴(yán)重的交通事故；3）此類檢測(cè)設(shè)備得到的彎沉值是在慢速或是靜態(tài)條件下得到的，與實(shí)際道路行車(chē)過(guò)程中的車(chē)輛對(duì)路面的作用效果有一定差異；4）此類設(shè)備在檢測(cè)時(shí)，需要占用道路資源或是封閉交通，影響了道路的正常使用，造成道路資源的浪費(fèi)。

為了解決上述路面彎沉檢測(cè)裝置存在的缺點(diǎn)，提出了一種車(chē)載式高精度彎沉測(cè)量裝置，其通過(guò)將安裝有多普勒激光傳感器的承載體鋼梁放置在檢測(cè)車(chē)上，利用多普勒激光傳感器對(duì)路面彎沉進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)利用車(chē)載式，提高了其檢測(cè)的效率，從而解決了上述傳統(tǒng)路面彎沉檢測(cè)裝置存在的問(wèn)題。但隨之而來(lái)的是：由于采用車(chē)載式，安裝多普勒激光傳感器的承載體鋼梁由于受到車(chē)輛震動(dòng)干擾而會(huì)導(dǎo)致激光傳感器聚焦失效，要使得激光傳感器應(yīng)對(duì)準(zhǔn)指定的彎沉盆，并且不受車(chē)輛震動(dòng)的影響，承載體鋼梁的穩(wěn)定是保證精確測(cè)量的前提。

目前，解決承載體鋼梁震動(dòng)控制措施一般分為兩種：

一種是被動(dòng)震動(dòng)控制系統(tǒng)，也就是彈性減震器。通常采用無(wú)源控制方法，包括隔震、吸震和耗能三大控制形式,采用直接減少、隔離、轉(zhuǎn)移、消耗能量的方法達(dá)到減小結(jié)構(gòu)震動(dòng)的目的，但其往往存在控制效果較差,達(dá)不到減震隔震要求的缺點(diǎn)。盡管可以在承載體鋼梁上采用陀螺儀監(jiān)測(cè)，并在對(duì)彎沉計(jì)算時(shí)進(jìn)行相關(guān)修正補(bǔ)償，但其不易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)測(cè)量結(jié)果也不精確。如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102162217A公開(kāi)一種激光動(dòng)態(tài)彎沉測(cè)量車(chē)，其只加裝了被動(dòng)減震裝置，并在承載體鋼梁上設(shè)置了三個(gè)光纖陀螺儀，且三個(gè)光纖陀螺儀成空間正交布置，用于在對(duì)彎沉計(jì)算時(shí)進(jìn)行相關(guān)修正補(bǔ)償，但會(huì)使得其得出的計(jì)算值偏差更大。