用于确定压路机的碾压滚轮的滑转状态的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种方法，借助该方法能够在通过具有至少一个碾压滚轮的压路机所进行的碾压过程中求得表示这种碾压滚轮相对于待碾压地基的滑转的数值。
【背景技术】
[0002]为了在土木工程或者在道路工程中实施碾压过程、例如为了碾压沥青通常使用压路机，该压路机具有至少一个碾压滚轮。借助这种碾压滚轮，该压路机在待碾压地基上运动，其中通过碾压滚轮的静态载荷来实现碾压。为了更加有效地实施碾压，已知在压路机的相当于基本均匀前行的过程中在碾压滚轮的基本上均匀的转动上叠加周期运动。在碾压滚轮的转动上叠加了摆动运动的情况下，碾压滚轮例如通过布置在其内部中的非平衡质量而引起周期性地往复转动或者说向前-向后转动。通过在碾压滚轮的滚轮外壳和待碾压地基的表面之间的摩擦将推力导入地基中。由此所引起的推动变形导致对以这种碾压滚轮驶过的地基的加强碾压。
[0003]DE 35 90 610 C2公开了一种方法，借助该方法，根据在碾压滚轮的这种摆动运动的过程中获取的、碾压滚轮的水平加速度(即基本上沿平行于待碾压地基的表面的方向的加速度)能够求出待碾压地基的压实度。在此要注意，在这种周期性的摆动运动过程中出现这样的相位，在该相位中碾压滚轮的加速度如此大，使得在滚轮外壳的表面和地基之间出现滑转。在这种相位中，碾压滚轮的水平加速度保持恒定，而在碾压滚轮相对于待碾压地基基本上没有滑转的相位中，加速度基本上遵循周期性变化曲线、例如正弦曲线的模式。在这个已知的方法中，基于摆动运动本身的频率和在碾压滚轮相对于地基没有滑转的相位中水平加速度的走向，能够得出待压实的地基的压实度。
[0004]在采用碾压滚轮的周期性的摆动运动的情况下实施碾压过程时、在滚轮外壳的外表面和待碾压地基之间出现的滑转随着压实度的增加、通常也随着待碾压地基的硬度或者说刚度的增加而增加。因为该地基通常用磨蚀材料、即岩石材料或岩石成分构造，所以在碾压滚轮和待碾压地基之间的过分强烈的滑转会导致这种碾压滚轮的滚轮外壳的过度磨损。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种用于确定压路机的碾压滚轮的由碾压滚轮的摆动运动所引起的滑转状态的方法，借助该方法能够以简单并且可靠的方式和方法推断出在碾压过程的进程中所出现的、碾压滚轮相对于待碾压地基的滑转。
[0006]根据本发明，该目的通过一种用于确定压路机的碾压滚轮的由碾压滚轮的摆动运动所引起的滑转状态的方法得以实现，该方法包括以下措施:
[0007]a)提供与碾压滚轮的摆动运动相关联的加速度值；
[0008]b)在该加速度值的基础上提供加速度频谱；
[0009]c)在该加速度频谱的基础上确定碾压滚轮的滑转状态。
[0010]本发明采用这种知识点，当这种碾压滚轮和待碾压地基之间出现滑转时，经过一段时间所接收或者说提供的加速度值中所包含的、加速度频谱的频率部分发生变化。在摆动周期的过程中在向前运动或向后运动时，所出现滑转的程度和滑转的不同特性反映在加速度频谱中。基于该加速度频谱可以推论出，是否碾压滚轮在周期性摆动运动的过程中基本上无滑转地在待碾压地基上运动，或者是否例如由于已经达到相对高的压实度而出现滑转或者说以怎样的程度出现滑转。根据本发明所规定的关于存在滑转或者滑转程度的知识点例如能够用于调整摆动运动的振幅或/和频率，以减小所出现的滑转。
[0011]为了证明所限定的、特别是关于在碾压滚轮和待碾压地基之间所出现的滑转的量化结论可以进一步规定，措施C)包括确定表示碾压滚轮的滑转状态的滑转指示。
[0012]在根据本发明的方法的一个有利的扩展方案中可以规定，在措施a)中根据碾压滚轮的基本上在平行于待碾压地基的表面的方向上的加速度提供加速度值。通常在碾压滚轮的圆周加速度超过规定大小时，通常在碾压滚轮的摆动运动过程中出现到滑转状态的过渡。这导致在相对大的圆周加速度的情况下，在过渡到滑转状态时由于之后碾压滚轮的推进力减小而使得该碾压滚轮的基本上平行于待碾压地基的加速度在滑转阶段几乎保持恒定。滑转的出现表示为周期性的、在水平方向上主要通过几乎恒定的加速度的区域的加速度值，这相应地也反映在加速度频谱中。
[0013]例如基本上平行于待碾压地基的、即例如近乎在水平方向上的加速度能够由此获取或求得，即，在至少一个主要获取碾压滚轮旋转轴线的加速度的加速度传感器的输出信号的基础上求得加速度值。在这里需要指出，碾压滚轮旋转轴线表示可旋转地支承在压路机机架上的碾压滚轮的几何形状的转动中心以及假想的值。同样地，该碾压滚轮旋转轴线的加速度相当于整个碾压滚轮的在基本上平行于待碾压地基的方向上的加速度。
[0014]在措施b)中，能够以特别简单的方式通过对加速度值进行傅立叶变换、优选快速傅立叶变换(FFT)而求得加速度频谱。
[0015]在碾压滚轮相对于待碾压地基基本上没有滑转的状态下，加速度频谱的唯一组成部分或者主要组成部分是与碾压滚轮的摆动频率相符的频率。因为在过渡到滑转状态中时原则上需要从在摆动频率情况下的振幅中出现变化开始，所以根据本发明规定，在措施c)中根据在碾压滚轮的摆动频率情况下的振幅的变化求得滑转状态。
[0016]根据本发明的方法的一个特别有利的扩展方案，在措施c)中根据加速度频谱的在第一频率情况下的振幅与加速度频谱的在第二频率情况下的振幅之比求得滑转指示。特别地可以在此规定，第一频率和第二频率中的一个频率基本上相当于碾压滚轮的摆动频率。摆动频率在加速度频谱中是这样的频率，该频率以最大振幅出现。就这点而言，碾压滚轮的摆动频率特别好地适合作为参照，是否或者说以何种程度碾压滚轮的基本运动、即具有摆动频率的周期性地往复转动上叠加了其他的运动状态、例如滑转状态，该其他运动状态在加速度频谱中引起其他频率部分。
[0017]例如还可以规定，第一频率和第二频率中的一个频率基本上相当于碾压滚轮的摆动频率的奇数倍或者偶数倍。
【附图说明】
[0018]下面参考附图详细说明本发明。在附图中:
[0019]图1示出了在待碾压地基上运动的碾压滚轮的原理性示意图；
[0020]图2在其示意图a)中示出了在时间上表示的、图1的碾压滚轮的水平加速度，并且在其示意图b)中示出了通过对加速度进行傅立叶变换所得到的加速度频谱；
[0021]图3在其示意图a)中示出了在时间上表示的、在碾压滚轮和待碾压地基之间对称地出现滑转时碾压滚轮的水平加速度，并且在其示意图b)中示出了加速度频谱；
[0022]图4在其示意图a)中示出了在时间上表示的、在碾压滚轮和待碾压地基之间非对称地出现滑转时碾压滚轮的水平加速度，并且在其示意图b)中示出了加速度频谱；
[0023]图5根据通过滑转所引起的振幅限幅的程度示出了在摆动频率f情况下的振幅、在摆动频率f的三倍情况下的振幅和滑转指示。
【具体实施方式】
[0024]图1在原理性示意图中示出了在待碾压地基12上朝行驶方向F前行的压路机的碾压滚轮10。碾压滚轮10在此可围绕碾压滚轮旋转轴线A旋转地支承在压路机的机架上并且在压路机朝行驶方向F运动时朝旋转方向R围绕碾压滚轮旋转轴线A旋转。
[0025]通过例如布置在碾压滚轮10的内部中的摆动质量组件，碾压滚轮10能够进行周期性的摆动运动O，该摆动运动在压路机朝行驶方向F前行时并且同时在碾压滚轮10朝旋转方向R围绕碾压滚轮旋转轴线A旋转时作为周期性运动而叠加在旋转方向R上的转动上。
[0026]在图1中可以看出，碾压滚轮10通过其承重重量压入待碾压地基12中，其中形成接触区域K。在待碾压地基12的朝行驶方向F在接触区域K之前的区域W中形成待碾压地基12的建筑材料的轮前波浪。也将在位于行驶方向F的后方的区域H中形成相应的、但是明显较小程度的材料积聚。
[0027]碾压滚轮10配置有用14概括地表示的加速度质量组件。该加速度质量组件例如可以包括安装在滚轮轴承套16上的加速度传感器18。该加速度传感器18例如构造为单轴加速度传感器或多轴加速度传感器，并且布置成使得该加速度传感器能够获取碾压滚轮10或者碾压滚轮旋转轴线A在与待碾压地基12的表面基本上平行的、不仅朝行驶方向F而且反向于行驶方向F的方向上的、通过箭头B表示的加速度，并且该加速度传感器能够给出通过图1中的曲线S所表示的相应的传感器信号。
[0028]如果碾压滚轮10在没有沿旋转方向R的转动上叠加摆动O的情况下运动经过待碾压地基12，那么由于缺少运动状态的变化所以加速度传感器18没有获取到加速度。如果在沿旋转方向R的转动上叠加了摆动运动O，那么加速度传感器18获取根据碾压滚轮10的摆动频率而周期性变化的加速度。因为碾压滚轮10或者说可旋转地支承该碾压滚轮的轴承套16通过弹性的悬架装置支承在压路机的机架上，所以碾压滚轮10可以相对于压路机的支承该碾压滚轮的机架实施相应周期性的、朝行驶方向F或者与行驶方向F相反的运动，该运动通过摆动运动O引起。
[0029]图2a)示出了在时间上表示出由加速度传感器18输出的信号S或者说可能已经经过滤波的信号，以消除高频的和低频的干扰部分。表示加速度值b的传感器信号S在理想情况下是遵循正弦函数的周期信号。该周期信号基本上仅具有在摆动运动O的摆动频率的区域中的频率部分。在图2b)中示出了该摆动频率f作为加速度频谱在频率为1Hz时的唯一频率部分。需要指出，该加速度频谱例如能够由传感器信号S或者说加速度值b通过傅立叶变换、优选通过快速傅立叶变换(FFT)而得到。在图2b)中，在唯一频率情况下的振幅例如被标准化到数值1.00。代替标准化的数值也可以使用原始数值。
[0030]图2a)表明了:在该碾压滚轮的滚轮外壳20的外表面和待碾压地基12之间没