[發明專利]高速路平儀

無效

• 申請號: 91100337.1
• 申請日: 1991-01-24
• 公開（公告）號: CN1020774C
• 公開（公告）日: 1993-05-19
• 發明（設計）人: 李繼領;劉秋實;李建中;羅恩生;孫振國;王晶晶;劉元安
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: E01C23/01
• 分類號: E01C23/01
• 代理公司: 中國科學院聲學研究所專利辦公室
• 代理人: 劉文意

本發明屬于一種公路路面的檢測裝置。

在我國，通常測量公路路面平整度是采用三米的直尺由人工方式進行，也有采用位移傳感器的路平儀。在國外，還有采用美國專利“檢測路面的裝置與方法”（US????3353404）所提供的儀器設備來檢測路面的平整度以及對所檢測到信號由信號處理系統的累積給出其結果。其中所采用的檢測設備，主要由一端連接有測輪并與水平面成夾角的測桿，側桿的另一端通過壓力彈簧與車體連接，并且在測桿上和其上方分別安裝里程傳感器和加速度傳感器。采用這種裝置測量路面面平整度，則需要專用車，同時，信號處理系統中的模擬處理動態范圍小，累積結果與我國公路評價標準不符。因此，很難推廣使用。

本發明的目的在于提出一種包含有水平絲杠，垂直絲杠、上下卡板所組成的卡緊機構以及信號處理系統構成的裝置，從而可以實時，快速，準確地動態測量各種公路路面平整度及進行路譜分析。

本發明主要由卡緊固定機構、信號測量機構和處理信號的電子設備所組成。

卡緊固定機構主要由固定卡板、垂直絲杠（15）和水平絲杠（12）等組成，采用絲杠螺紋進程形式將卡緊機構固定在運動載體上。旋轉垂直絲杠（15）可改變上下卡板（11）、（16）開口大小，旋轉水平絲杠（12）可改變橫向卡緊深度。滑架（13）是連接卡頭與測量機構用的，由于各種車輛的被卡處與地面高度不等，調節卡頭在滑架（13）上的位置，可以適應各種車輛使用。

測量機構裝在滑架（13）底部，主要由轉動架（10）、立軸（7）、測桿鉸接軸（6）、測桿（17）、壓力彈簧（8）、壓力卡桿（9），導向提升桿（4）和測輪（1）等部件組成。測桿的上端與轉動架（10）用鉸接軸（6）連接，實現牽引測輪（1）時的轉彎運動，同時實現各向力的改變方向功能。測桿（17）中部是壓力彈簧（8）及導向提升桿（4）和壓力卡桿（9），實現壓緊與提起測輪（1）的功能;壓力彈簧（8）可以采用彈簧系數為5至20公斤/厘米范圍;測桿（17）上裝有轉速傳感器（3），通過軟軸與測輪軸（18）連接，完成里程計量;加速度傳感器（2）置于測輪軸套上方，結構設計保證在測量時單向加速度計能夠真實反映路面的起伏。本發明的測量機構采用彈簧壓緊滾輪形式，使緊壓在地面上的測輪（1）在前進時隨地面起伏而起伏并且滾動前進，將路面平整度轉化為振動信號提取出來，通過測輪（1）的轉數計算出測量里程。

本發明的測桿（17）與水平面的夾角大小直接影響測量精度。夾角越小，測量精度越高，根據不同路面要求，這個角度一般在15°至35°范圍。測量機構的尺度可以通過150至300毫米路面起伏為宜。

測輪（1）直徑的大小也關系到測量精度，對路面起伏信號，測輪（1）就象低通濾波器，它的直徑大小決定對路面起伏的靈敏度。所以，理論上講測輪（1）直徑越小越好。考慮到測量速度及測量精度的要求，可選用直徑線度在100至250毫米范圍內。具體選用參數要依路面條件及測量精度和速度而定。測輪（1）外緣為實心橡膠胎，除保證滾動摩擦力外，還可方便地更換。

立軸（7）可360°自由旋轉，它可保證測量時自由轉向，又可在不測量時提起測輪（1），這樣可在不必卸下卡緊機構的情況下提起測輪（1），避免不必要磨損。

為了防止所用車輛振動對傳感器的干擾，在測桿鉸接軸（6）和彈簧壓力軸（5）處裝有隔振膠套（19），以減少載體振動造成不必要的測量誤差。

加速度傳感器（2）所獲得的信號，經必要的電子設備預處理變為位移信號如圖2所示。經采樣轉化為數字信號再做分析處理，為適應公路三米直尺評價標準和獲得路面其它信息，信號處理算法達到這一目的，可實現路面起伏方差和坑槽超差的統計運算及路譜分析等。

轉速傳感器（3）所獲得的信號表征測量行程，可做為采樣的觸發信號，對采到的路面起伏數字信號按行程分組，如三米為一組，就象用三米直尺做一次測量所得的數據，對該組數據取算術平均，即：

可獲得理想路面的擬合三米線段表示，路面的不平整性以該線段為標準進行比較獲得。由此可計算出路面的統計方差和超差，采到的數字信號直接做譜分析，便可獲得所測公路的路譜。