专利名称：路面弯沉的快速检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及路面弯沉检测领域，尤其涉及一种路面弯沉的快速检测装置。
背景技术：
弯沉是表征路基路面整体强度的参数，一般是指路基或路面表面在规定标准荷载作用下轮隙位置产生的总垂直变形(总弯沉)或垂直回弹变形值(回弹弯沉)，以0. Olmm 为单位，路面弯沉是表征路面结构强度的重要技术指标，是施工验收及路面评价和养护管理必须检测的重要项目。自从1951年，贝克曼为美国各州公路工作者西部协会(WASHO)在爱达荷州道路试验设计了一种结合千分表使用的梁臂式仪器贝克曼梁(BenkeLman Beam)，测定路面在一定轮荷载作用下的弯沉(垂直位移)来表征路面强度的测试方法后，这种方法迅速在世界许多国家得到推广应用，成为路面强度测试的一种主要方法。随着电子及计算机技术的快速发展，到了 20世纪70年代末，英法等国研制出了以拉克鲁瓦弯沉仪为代表的第二代激光自动弯沉仪有了较大的改进，这种设备以位移传感器自动测试弯沉信号，通过工业微机设置程序控制测量机构自动运作，消除了繁琐的人工操作，但是此类设备的测试速度一般较慢，最大的测试速度也只能达到3 4km/h。此类激光自动弯沉仪的基本测试原理是模仿了贝克曼梁的工作方式，只是采用位移传感器替换了百分表进行自动测量，同时改变了测臂的长度比例，通过工业微机固化程序控制测量机构自动运行，并将所测的弯沉值自动记录到微机中，消除了工作人员人工抬梁的繁琐工作量，极大的减轻了测试人员的劳动强度，保障了测试人员的人身安全，同时检测速度也相对人工贝克曼梁法有了一定的提高。我国虽然在弯沉检测技术方面起步较晚，但起点较高，通过设备引进，完成了技术的消化吸收，在国外自动弯沉仪的基础上设计并研发出来稳定性更好，测试精度更高，测试效率也有所提高的激光自动弯沉仪，目前此类设备的测试速度已经能提高至5 6km/h。此外还有一种落锤式自动弯沉仪(FWD)可以对路面弯沉进行检测，落锤式弯沉仪的工作原理是以冲击或震动方式对路面进行施加动力荷载的方法来获得路面弯沉值，它通过计算机控制下的液压系统提升并释放重锤，对路面施加一脉冲荷载，来模拟行车荷载对路面的作用。通过起落架上7 9个高频速度传感器测定距加载板不同距离处路面的弯沉。 目前被世界各国广泛应用于动态弯沉检测和结构性能评价中，这种测试方法检测速度约为 4 5km/h。现有的路面弯沉检测技术存在以下缺点1)测试速度低，目前此类的设备的检测速度均较慢，最快的速度也不会超过7km/h，相对道路路面的其它主要技术指标如平整度、 车辙、横向力系数等指标的检测速度(》50Km/h)仍有较大差距；2)测试人员的人身安全性得不到有效保证。由于测试速度较慢，或是需要静态条件下测试，因此在高速公路上检测时，容易发生后车追尾，引发严重的交通事故；幻此类检测设备得到的弯沉值是在慢速或是静态条件下得到的，与实际道路行车过程中的车辆对路面的作用效果有一定差异；4)此类设备在检测时，需要占用道路资源或是封闭交通，影响了道路的正常使用，造成道路资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种路面弯沉的快速检测装置，其具有能提高检测效率、能保证操作人员的安全、能提高弯沉检测时公路的有效使用率的优点。本发明的目的是通过以下技术方案来实现一种路面弯沉的快速检测装置，包括后拖式测试车和减震系统，所述测试车车厢内设置有钢梁支架，所述钢梁支架上纵向设置测试钢梁，所述测试钢梁上设置若干多普勒激光传感器，所述减震系统包括三级减震系统，第一级减震系统为测试车底盘减震系统，第二级减震系统为实时调节测试钢梁姿态的伺服控制系统，第三级减震系统包括设置在所述钢梁支架与车厢底部之间的隔振垫，以及设置在钢梁支架上的阻尼气缸。所述测试钢梁上设置4 6个多普勒激光传感器。所述测试车底盘减震系统为膜式空气弹簧减震系统。所述伺服控制系统包括伺服电机，所述伺服电机连接控制机柜，所述控制机柜连接供电装置、加速度仪、陀螺仪。所述测试车底盘设置有配重块，还连接有距离测量轮。所述钢梁支架上还设置有测距激光器。所述测试钢梁上设置四个多普勒激光传感器，且所述多普勒激光传感器均设置在测试车的后侧两车轮之间对应车厢内的位置。所述伺服电机、加速度仪、陀螺仪均设置在所述测试钢梁的上部，所述供电装置设置在测试车车厢外侧、且在测试车底盘上，所述控制机柜设置在测试车车厢内部、且在测试钢梁的一侧。在所述测试车最后侧车轮轴心对应车厢内位置依次向前均布三个多普勒激光传感器，并在测试钢梁的端部设置第四个多普勒激光传感器。本发明的有益效果为通过在测试车车厢内设置多普勒激光传感器，可以在路面弯沉检测时采用动态检测，不仅检测速度提高，还可以使检测数据更准确；通过设置三级减震系统，能最大限度的降低测试车在高速行驶过程中，因颠簸和车体振动对检测精确度的影响，对比现有技术，此检测装置提高了检测效率，节省了公路检测部门的时间和人力资源，而且以正常的行车速度在高速公路上检测，工作人员的人身安全得到有效的保证，同时还不用占用车道或封闭交通，节约了公路资源，提高了弯沉检测时公路的有效使用率。
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。图1为本发明所述的路面弯沉的快速检测装置的结构示意图；图2为本发明所述的路面弯沉的快速检测装置的工作原理示意图。图中1、测试车；2、距离测量轮；3、配重块；4、钢梁支架；5、测距激光器；6、隔振垫；7、 测试钢梁；8、多普勒激光传感器；9、加速度仪；10、陀螺仪；11、阻尼气缸；12、伺服电机；13、控制机柜；14、供电装置。
具体实施例方式如图1 2所示实施例中，本发明所述的路面弯沉的快速检测装置，包括后拖式测试车1和减震系统，测试车1车厢内设置有钢梁支架4，钢梁支架4上纵向设置测试钢梁7， 测试钢梁7上设置若干多普勒激光传感器8，减震系统包括三级减震系统，第一级减震系统为测试车底盘减震系统，第二级减震系统为实时调节测试钢梁姿态的伺服控制系统，第三级减震系统包括设置在钢梁支架4与车厢底部之间的隔振垫6，以及设置在钢梁支架4上的阻尼气缸11，降低振动对检测的影响，钢梁支架4上还设置有测距激光器5，测试车1底盘设置有配重块3，还连接有距离测量轮2。优选的方案，测试车1选用后轴为双侧四轮、后轴载荷为IOT的标准载重汽车。优选的方案，测试钢梁7上设置四个多普勒激光传感器8，在测试车1最后侧车轮轴心对应车厢内位置依次向前均布三个多普勒激光传感器8，并在测试钢梁7的端部设置第四个多普勒激光传感器8。优选的方案，测试车底盘减震系统为膜式空气弹簧减震系统。优选的方案，伺服控制系统包括伺服电机12，伺服电机12连接控制机柜13，控制机柜13连接供电装置14、加速度仪9、陀螺仪10，伺服电机12、加速度仪9、陀螺仪10均设置在测试钢梁7的上部，供电装置14设置在测试车1车厢外侧、且在测试车1底盘上，控制机柜13设置在测试车1车厢内部、且在测试钢梁7的右侧。路面弯沉值是通过多普勒激光测量原理来测量的，通过测量路面在标准轴轮荷载作用下发生变形的速度，进而反算出路面的变形值，激光多普勒效应的原理是，当一束频率为fdl的光波发射到测试表面时若测试表面以速度V发生垂直移动，那么反射光波的频率将发生变化为fd2，通过多普勒激光传感器8测出频率变化后，按以下公式可计算Vwe，公式为-y表面=(fdxx)/2，公式中的fd为多普勒频率，λ为发射光波波长，此处认为当测量表面达到最大弯沉时，表面速度应为零，通过对沿弯沉盆分布各点速度变化的分析与计算，能够得到最大弯沉值，该测试结果为动态弯沉，路面状况与实际行车作用完全一致。通过在测试车1最后侧车轮轴心对应车厢内位置依次向前均布三个多普勒激光传感器8，即弯沉盆内的三个多普勒激光传感器8测量指定位置的路面变形速率，弯沉盆之外的第四个多普勒激光传感器8作为一个基准测量点，分析同一时刻在相同的载荷作用下不同位置上的传感器的数据，准确测量出因加载车后轴轮载造成的路面垂直微小变形的速度，通过最终计算得到路面真实的弯沉值。通过在测试车1车厢底部设置多普勒激光传感器8，可以在路面弯沉检测时采用动态检测，不仅检测速度提高，还可以使检测数据更准确；通过在测试钢梁7上设置三级减震系统，能最大限度的降低测试车1在高速行驶过程中，因颠簸和车体振动对检测精确度的影响，此检测装置提高了检测效率，检测速度比国内现有的同类设备块十二倍以上；节省了公路检测部门的时间和人力资源，而且以正常的行车速度在高速公路上检测，工作人员的人身安全得到有效的保证，同时还不用占用车道或封闭交通，节约了公路资源，提高了弯沉检测时公路的有效使用率。
权利要求
1.一种路面弯沉的快速检测装置，其特征在于，包括后拖式测试车和减震系统，所述测试车车厢内设置有钢梁支架，所述钢梁支架上纵向设置测试钢梁，所述测试钢梁上设置若干多普勒激光传感器，所述减震系统包括三级减震系统，第一级减震系统为测试车底盘减震系统，第二级减震系统为实时调节测试钢梁姿态的伺服控制系统，第三级减震系统包括设置在所述钢梁支架与车厢底部之间的隔振垫，以及设置在钢梁支架上的阻尼气缸。
2.根据权利要求1所述的路面弯沉的快速检测装置，其特征在于，所述测试钢梁上设置4 6个多普勒激光传感器。
3.根据权利要求1所述的路面弯沉的快速检测装置，其特征在于，所述测试车底盘减震系统为膜式空气弹簧减震系统。
4.根据权利要求1所述的路面弯沉的快速检测装置，其特征在于，所述伺服控制系统包括伺服电机，所述伺服电机连接控制机柜，所述控制机柜连接供电装置、加速度仪、陀螺仪。
5.根据权利要求1所述的路面弯沉的快速检测装置，其特征在于，所述测试车底盘设置有配重块，还连接有距离测量轮。
6.根据权利要求1所述的路面弯沉的快速检测装置，其特征在于，所述钢梁支架上还设置有测距激光器。
7.根据权利要求2所述的路面弯沉的快速检测装置，其特征在于，所述测试钢梁上设置四个多普勒激光传感器，且所述多普勒激光传感器均设置在测试车的后侧两车轮之间对应车厢内的位置。
8.根据权利要求4所述的路面弯沉的快速检测装置，其特征在于，所述伺服电机、加速度仪、陀螺仪均设置在所述测试钢梁的上部，所述供电装置设置在测试车车厢外侧、且在测试车底盘上，所述控制机柜设置在测试车车厢内部、且在测试钢梁的一侧。
9.根据权利要求7所述的路面弯沉的快速检测装置，其特征在于，在所述测试车最后侧车轮轴心对应车厢内位置依次向前均布三个多普勒激光传感器，并在测试钢梁的端部设置第四个多普勒激光传感器。
全文摘要
本发明公开一种路面弯沉的快速检测装置，包括后拖式测试车和减震系统，所述测试车车厢内设置有钢梁支架，所述钢梁支架上纵向设置测试钢梁，所述测试钢梁上设置若干多普勒激光传感器，所述减震系统包括三级减震系统，第一级减震系统为测试车底盘减震系统，第二级减震系统为实时调节测试钢梁姿态的伺服控制系统，第三级减震系统包括设置在所述钢梁支架与车厢底部之间的隔振垫，以及设置在钢梁支架上的阻尼气缸。此装置提高了检测效率，节省了公路检测部门的时间和人力资源，而且以正常的行车速度在高速公路上检测，工作人员的人身安全得到有效的保证，同时还不占用车道或封闭交通，节约了公路资源，提高了弯沉检测时公路的有效使用率。
文档编号E01C23/01GK102535317SQ201210003679
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者候君辉, 吴智山, 呼六福, 李孝兵 申请人:北京市路兴公路新技术有限公司