专利名称：一种自动化检测路面平整度的装置的制作方法
技术领域：
一种自动化检测路面平整度的装置，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。
由于路面平整度直接影响车辆、飞机等运载装置运行的安全，以及乘坐者的舒适程度，所以一直是路面质量评价及路面施工验收中的一个重要指标之一。高速公路、引桥路面、飞机机场跑道等，特别是大斜坡的路面平整度除直接反映车辆行驶的舒适度外，也能间接地反映现有路面的安全性及使用期限。路面平整度的检测应包括短波长的路面检测和长波长的路面检测。短波长的路面主要是指高低变化较陡的路面，长波长的路面主要是稍大斜坡的路面。
但是，现有的两类路面平整度检测装置均不能检测长波长路面。第一类是采用三米直尺平放在需检测的路面上，然后找出三米直尺与路面之间的最大间隙，从间隙的大小来分析该路面的平整程度。这种检测装置结构简单，但检测速度极慢，费时费力，且无法对长波长大斜坡的路面进行检测；而且由于三米直尺的跨度为3米，因此只能检测3米波长以内的短波长路面的平整度，即只能测量3米小斜坡内的路面平整度。为了减轻劳动强度，中国公路界采用了连续式平整度检测仪，使上述人工测量变成机械化。该仪器的跨梁长度也是3米，但该仪器以前、后脚轮作为前、后支点，可连续向前移动，然后由设置在跨梁中点的测定轮测出间隔为3米的跨梁与路面之间的间隙，同时由固结在跨梁中间与测定轮连接为一体的记录计记录此间隙数据。但仍无法检测超过3米波长的斜坡，即长波长路面。
第二类平整度检测装置是基于车辆的车体与车轴之间的距离会随着路面的不平整而发生位移变化现象，此装置称为颠簸累积仪。但是，由于车辆机械特性会随着时间的变化而发生变化，而且平整度指标还受到车辆机械特性及车速的影响，因此要经常用更精确的第一类平整度仪对其进行标定，且在测量时要求行车的速度非常稳定，一但偏离给定的车速，此颠簸累积仪将会产生检测误差。除此之外，颠簸累积仪在应用上有两个根本的局限首先，由于是响应式的检测方法，颠簸累积仪无法测出路面纵断面曲线，也就不适用于新路面施工的平整度验收；第二个局限主要是无法对长波长的路面进行平整度检测。
中国专利ZL87212325、ZL91100337分别对颠簸累积仪进行了改进，或增加位移定量轮、单向转动轴承和光电脉冲仪以提高其可靠性和测量精度；或增加加速传感器和转速传感器以提高其自动化程度。但是，颠簸累积仪在应用上仍存在上述两个根本的局限。
综上所述，现有的路面平整度检测装置在应用方面有其很大的局限性，主要是无法用于对新路面施工质量的验收与评价，同时操作困难。另外，对平整度检测仪进行标定时，国际和国内目前都采用国际平整度指标(IRI)作为标定的参照值。为取得IRI值，则必须要有一种装置检测出带有长波长和短波长的路面纵向曲线(波长为30米以内的纵断面曲线)。
本实用新型的目的是提供一种既能测量包括长波长和短波长在内的路面平整度指标，又能对其它路面平整度测量仪进行核定和校正的精度高、操作简便的自动化路面平整度检测装置。
为了达到上述目的，本实用新型是这样进行的它是由电脑及检测平台组成，电脑内设高通数字滤波器及用于数据采集和数据分析的程序，其结构要点是检测平台由底板与面罩固定或活动组装而成，面罩上面放置电脑，检测平台后侧设有固定或可拆卸的推杆，与路面相对应的底板的中间固有角度传感器和距离传感器，其前、后部通过固结其上的轴承和传动轴分别配有前轮和后轮，前、后轮支点之间的间距等于后轮的周长；两个后轮之间的传动轴上固有单凹齿轮，单凹齿轮的唯一凹齿与距离传感器对应，如此达到后轮走一周，后轮上的单凹齿轮上的唯一凹齿就对应距离传感器产生一个脉冲信号，通过电脑上的232串行接口直接接入电脑；同时角度传感器也同步检测出前轮支点与后轮支点形成的平面与水平面的仰角差，并通过角度传感器内的电子转换器将角度模拟信号转换成相对应的串行数字信号，也通过电脑上的232串行接口接入电脑；高通数字滤波器滤去从电脑232接口接收的串行数字信号的低频误差信号，电脑中的数据采集和数据分析程序完成数据采集和分析功能，即电脑中的软件将232接口输入的数字信号转换成相应的角度信号，由计算机换算出路面纵断面剖面曲线及相对于起始点的各采样点的水平高度，并通过软件分析程序直接计算出包括含有短波长路面和长波长路面的各项路面平整度指标。
本实用新型具有如下优点1.由于本实用新型采用了角度传感器和距离传感器，可测得连续的距离信号，同时还可测得各采样点相对于水平面的水平夹角数据，从而能直接获得包括长波长和短波长成份在内的路面纵断面剖面曲线，并能根据路面纵断面剖面曲线直接计算出包括IRI在内的各种路面平整度指标，使本实用新型既能用于检测路面平整度，又能用于校正其它路面平整度检测仪。
2.由于本实用新型采用了电脑化检测技术，所有的数据检测和分析都能在现场立即完成，并能进行实时现场平整度分析，从而不但可用于对现存路面的平整度检测与评价，而且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施工质量的验收与评价。
3.本实用新型结构合理、份量轻、能随身携带；操作简便，省时、省力、精度高。
附图为本实用新型的一个实施例，其中
图1为本实用新型的外形示意图图2为本实用新型的底板结构示意图图3为本实用新型的底板的A-A结构剖视图图4为本实用新型的底板的B-B结构剖视图图5为本实用新型的角度传感器C向示意图
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包括前轮1、面罩2、电脑3、底板4、后轮5、推杆6、后轮传动轴7、轴承8、单凹齿轮9、距离传感器10、支架11、固定螺丝12、角度传感器13、前轮传动轴14、螺母15。电脑3采用笔记本电脑，将其放置在由面罩2、底板4组成的检测平台上。在电脑3内设有高通数字滤波器及数据采集程序和数据分析程序，推杆6固结在检测平台后侧，面罩2、底板4、推杆6可以是固定的，也可以使用时当场组装，不用时折开装箱存放，便于携带。
在底板4上方的面上中部装有角度传感器13和距离传感器10，其前、后部通过螺母15装有两组轴承8，两组轴承8内分别装有前轮传动轴14和后轮传动轴7，前轮传动轴14和后轮传动轴7上分别固有前轮1和后轮5，前、后轮支点之间的间距等于后轮5的周长，后轮5的周长可取20-30厘米；两个后轮5之间的传动轴7上固有一个单凹齿轮9，单凹齿轮9前正对的水平方向的底板4上通过支架11与固定螺丝12装有的距离传感器10能达到后轮5走一周，后轮5上的单凹齿轮9上的唯一凹齿所对应的距离传感器10产生一个脉冲信号，由此得到距离信号，该信号通过电脑3上的232串行接口接入电脑，同时角度传感器13检测出前轮1支点与后轮5支点形成的平面与水平面之间的仰角差，通过角度传感器13内设的与角度传感器13配套的电子转换器将角度模拟信号转换成相对应的串行数字信号，也通过电脑上的232串行接口接入电脑，完成数据采集。(上述角度传感器13为电子式的更好，角度传感器13的电信号输出即反映了角度传感器13平面与水平面的夹角)。
从电脑232接口接收的串行数字信号，通过电脑的高通数字滤波器滤去低频误差信号，进入存储器内设有的数据采集样程序，再进入数据分析处理程序，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和大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，超过给定绝对高差累积次数，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。由此可直接得出原始的IRI值。按需要通过电脑显示屏和打印机将曲线或计算结果显示出来或打印出来，并结束。本实用新型小巧、轻便、检测速度快，因而适用于高速检测和连续长达3000米距离检测。同时可在检测完成时立即计算出所有的平整度指标(包括IRI，纵断面平整度标准差，纵断面曲线振幅大于某一定值的次数，纵断面曲线振幅的单向累积值，纵断面曲线和每一采样点的高度，及其它数据结果)。
权利要求1.一种自动化检测路面平整度的装置，包括电脑和检测平台，电脑内设有高通滤波器，电脑存储器内预先设置用于数据采集和数据分析的程序，通过这些程序将数字信号转换成相应的角度信号，并计算出各种路面平整度指标及换算出路面纵断面剖面曲线或相对于起始点的各采样点的水平高度，其特征在于由前轮(1)、面罩(2)、电脑(3)、底板(4)、后轮(5)、推杆(6)、后轮传动轴(7)、轴承(8)、单凹齿轮(9)、距离传感器(10)、支架(11)、固定螺丝(12)、角度传感器(13)、前轮传动轴(14)、螺母(15)组成；检测平台由底板(4)与面罩(2)固定或活动组装而成，面罩(2)的上面置有电脑(3)，检测平台后侧设有固定或可拆卸的推杆(6)，底板(4)的中间装有角度传感器(13)和距离传感器(10)，底板(4)的前、后部各装有轴承(8)，轴承(8)内分别装有与前轮(1)固结的前轮传动轴(14)和与后轮(5)固结的后轮传动轴(7)；前、后轮支点之间的间距等于后轮(5)的周长；两个后轮(5)之间的后轮传动轴(15)上装有单凹齿轮(9)，单凹齿轮(9)上的凹齿与距离传感器(10)对应，由此达到后轮(5)走一周，后轮(5)上的单凹齿轮(9)上的唯一凹齿所对应的距离传感器(10)产生一个脉冲信号，通过电脑上的232串行接口直接接入电脑(3)；同时角度传感器(13)检测出的前轮(1)支点与后轮(5)支点形成的平面相对于水平面的仰角差，并通过角度传感器(13)上的电子转换器将角度模拟信号转换成相对应的串行数字信号，由电脑上的232串行接口接入电脑。
专利摘要一种自动化检测路面平整度的装置,由检测平台及置于其上的电脑构成。检测平台包括面罩和底板,在底板上装有角度传感器、距离传感器、前轮和后轮。前、后轮的间距等于后轮周长。后轮的轴上固有单凹齿轮。距离传感器产生的脉冲信号和角度传感器检测出的仰角差转换成串行数字信号输入电脑,通过程序计算和分析直接获得该段路面的纵断面剖面曲线、IRI以及正负向累积值等平整度指标。本实用新型小巧便携、运行可靠、操作简便直观,可广泛用于检测路面平整度以及对其它路面平整度检测仪的标定。
文档编号E01C23/00GK2474570SQ0123912
公开日2002年1月30日 申请日期2001年4月29日 优先权日2001年4月29日
发明者陆键, 杨熙章 申请人:陆键, 杨熙章