一种基于震动压路机的路基均匀性检测系统及其检测方法与流程

本发明涉及路基检测技术领域，特别涉及一种基于震动压路机的路基均匀性检测系统及其检测方法。

背景技术：

客专轨道对路基填筑的均匀性及路基填筑质量要求较高，现有的客专轨道路基填筑均匀性及填筑质量的检测通常是路基填筑完成以后在填筑好的路基上采用多点采样抽查的方式进行抽样检测，检测不够全面，可能存在路基质量和均匀性不合格但却被漏检的情况，除此之外，若检测出路基存在质量和均匀性不合格的区域时，需要工作人员重新将填筑的区域进行修整，工作较为麻烦。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于震动压路机的路基均匀性检测系统及其检测方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种基于震动压路机的路基均匀性检测系统，包括数据采集模块、控制模块、数据处理与评价模块、显示模块、数据存储模块和电源模块；数据采集模块、数据处理与评价模块和显示模块均连接到控制模块；电源模块为数据采集模块、控制模块、数据处理与评价模块、显示模块和数据存储模块提供电能；

数据采集模块包括至少一个路基反作用力采集模块和至少一个激振力采集模块，其中，路基反作用力采集模块设置在震动压路机圆柱形震动轮上，且沿圆柱形震动轮的表面形成一个圆周，激振力采集模块设置在震动压路机圆柱形震动轮的侧面上。

为了使采集的路基反作用力数据更加准确，所述的路基反作用力采集模块为多个力传感器，且多个力传感器沿圆柱形震动轮的表面依次设置并在震动轮的侧面沿圆柱形震动轮的径向形成一个圆周。

为了使采集的激振力数据更加准确，所述的路基反作用力采集模块和激振力采集模块至少为两个。

为了控制的稳定性，所述的控制模块包括控制器及其外围电路，其中，控制器为微控制器、微处理器、FPGA或PLC。

为了更清楚地观测检测结果，所述的显示模块为液晶显示器。

一种基于震动压路机的路基均匀性检测系统的检测方法，包括按顺序进行的下列步骤：

1）设定压实遍数和均匀性目标值的S1阶段：在此阶段，根据路基的填料类型、填层高度、震动压路机类型及不同工况在控制模块中设定压实遍数、路基均匀性目标值以及路基质量合格目标值；

2）判断震动压路机是否达到压实遍数的S2阶段：在此阶段，震动压路机开始工作，并由控制模块判断震动压路机是否达到设定的压实遍数，若判断结果为“否”，则继续判断；若判断结果为“是”，则进入S3阶段；

3）采集模块开始工作的S3阶段：在此阶段，采集模块中的路基反作用力采集模块和激振力采集模块开始分别采集路基对震动压路机震动轮的反作用力和震动压力机自身产生的激振力；

4）采集模块将采集到的数据传送到控制器的S4阶段：在此阶段，采集模块将采集到的路基对震动压路机震动轮的反作用力和震动压力机自身产生的激振力传送到控制模块，控制模块将该数据一方面发送到数据存储模块进行存储，另一方面将该数据同时发送到数据处理与评价模块；

5）数据处理与评价模块对数据进行分析处理的S5阶段：在此阶段，数据处理与评价模块对采集模块采集到的路基对震动压路机震动轮的反作用力和震动压力机自身产生的激振力进行处理，并根据处理结果分析路基质量和均匀性是否合格，然后将分析结果发送到控制模块；

6）将分析结果显示的S6阶段：在此阶段，控制模块将数据处理与评价模块中分析的结果发送到显示模块中进行显示，根据显示模块显示的信息实时判断路基是否均匀，若显示模块显示路基均匀，则继续进行路基碾压；若显示模块显示路基不均匀，则重新对碾压过的路基进行修整，直到显示模块中显示路基均匀为止。

与现有技术相比，该基于震动压路机的路基均匀性检测系统实现了对路基填筑过程中路基均匀性及填筑质量地自动化检测，节省了大量的人力，提高了检测的效率；该基于震动压路机的路基均匀性检测系统检测方法将传统的路基上点的抽样检测转变为覆盖整个碾压面的实时全面检测，避免遗漏路基不均匀和路基质量不合格的区域，提高了路基的建筑质量。

附图说明

图1为基于震动压路机的路基均匀性检测系统的结构示意图；

图2为基于震动压路机均匀性监测系统的路基均匀性检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1所示，一种基于震动压路机的路基均匀性检测系统包括数据采集模块1、控制模块2、数据处理与评价模块3、显示模块4、数据存储模块5和电源模块；数据采集模块1、数据处理与评价模块3和显示模块4均连接到控制模块2；电源模块为数据采集模块1、控制模块2、数据处理与评价模块3、显示模块4和数据存储模块5提供电能，保证该路基均匀性监测系统能够正常工作；

数据采集模块1主要用来采集数据信息，包括至少一个路基反作用力采集模块101和至少一个激振力采集模块102，其中，路基反作用力采集模块101设置在震动压路机圆柱形震动轮上，且沿圆柱形震动轮的表面形成一个圆周，路基反作用力采集模块可为多个，激振力采集模块102设置在震动压路机圆柱形震动轮的侧面。

为了使采集的路基反作用力数据更加准确，所述的路基反作用力采集模块101为多个力传感器，且多个力传感器沿圆柱形震动轮的表面依次设置并在震动轮的侧面沿圆柱形震动轮的径向形成一个圆周。

为了使采集的激振力数据更加准确，所述的路基反作用力采集模块101和激振力采集模块102至少为两个。

为了控制的稳定性，所述的控制模块2包括控制器及其外围电路，其中，控制器为微控制器、微处理器、FPGA或PLC。

为了更清楚地观测检测结果，所述的显示模块4为液晶显示器。

一种基于震动压路机的路基均匀性检测系统的检测方法如图2所示，包括按顺序进行的下列步骤：

1）设定压实遍数和均匀性目标值的S1阶段：在此阶段，根据路基的填料类型、填层高度、震动压路机类型及不同工况在控制模块2中设定压实遍数、路基均匀性目标值以及路基质量合格目标值；

2）判断震动压路机是否达到压实遍数的S2阶段：在此阶段，震动压路机开始工作，并由控制模块2判断震动压路机是否达到设定的压实遍数，若判断结果为“否”，则继续判断；若判断结果为“是”，则进入S3阶段；

3）采集模块开始工作的S3阶段：在此阶段，采集模块1中的路基反作用力采集模块101和激振力采集模块102开始分别采集路基对震动压路机震动轮的反作用力和震动压力机自身产生的激振力；

4）采集模块将采集到的数据传送到控制器的S4阶段：在此阶段，采集模块1将采集到的路基对震动压路机震动轮的反作用力和震动压力机自身产生的激振力传送到控制模块2，控制模块2将该数据一方面发送到数据存储模块5进行存储，另一方面将该数据同时发送到数据处理与评价模块3；

5）数据处理与评价模块对数据进行分析处理的S5阶段：在此阶段，数据处理与评价模块3对采集模块1采集到的路基对震动压路机震动轮的反作用力和震动压力机自身产生的激振力进行处理，并根据处理结果分析路基质量和均匀性是否合格，然后将分析结果发送到控制模块2；

6）将分析结果显示的S6阶段：在此阶段，控制模块2将数据处理与评价模块3中分析的结果发送到显示模块4中进行显示，根据显示模块4显示的信息实时判断路基是否均匀，若显示模块4显示路基均匀，则继续进行路基碾压；若显示模块4显示路基不均匀，则重新对碾压过的路基进行修整，直到显示模块4中显示路基均匀为止。

本发明提供的基于震动压路机的路基均匀性检测系统及其检测方法的实施例如下：

实施例一：当基于震动压路机的路基均匀性检测系统的采集模块1中仅存在一个路基反作用力采集模块101和一个激振力采集模块102时，该基于震动压路机的路基均匀性检测系统的检测方法为首先在该基于震动压路机的路基均匀性检测系统的控制模块2中设定震动压路机需要对路基的压实遍数，并根据路基的填料类型、填层高度、震动压路机类型及不同工况设定路基的均匀性目标值和质量合格目标值；然后由工作人员驾驶震动压路机开始工作，并记录此时开始工作的位置，在压路机工作过程中，控制模块2不停地判断震动压路机是否达到设定的压实遍数，若判断结果为“否”，则继续判断；若判断结果为“是”，则控制模块2立即向数据采集模块1发送数据采集指令，则设置在震动轮上的路基反作用力采集模块101和激振力采集模块102分别开始采集路基对震动轮的反作用力和震动压路机自身产生的激振力，并将采集的数据实时地传送到控制模块2中，再由控制模块2一方面将采集的数据发送到数据存储模块5中进行存储，另一方面同时将采集的数据发送到数据处理与评价模块3中进行分析处理，此时检测的路基反作用力与激振力均为一个，此时若检测时受到干扰可能导致检测结果不准确，进一步会影响数据处理与评价模块3的评价结果，控制模块2将分析处理结果通过控制模块2发送到显示模块4进行显示，工作人员可以实时地通过显示模块4显示的信息了解路基的质量及其均匀性情况，当显示模块4中显示路基质量不合格、路基均匀性不合格或路基质量与均匀性均不合格的提示时，立即组织人员对路基进行修整，若数据处理与评价模块3的评价结果出现错误，会导致工作人员误操作，影响路基的填筑质量和填筑进度。

实施例二：当基于震动压路机的路基均匀性检测系统的采集模块1中存在一个路基反作用力采集模块101和两个激振力采集模块102时，该基于震动压路机的路基均匀性检测系统的检测方法为首先在该基于震动压路机的路基均匀性检测系统的控制模块2中设定震动压路机需要对路基的压实遍数，并根据路基的填料类型、填层高度、震动压路机类型及不同工况设定路基的均匀性目标值和质量合格目标值；然后由工作人员驾驶震动压路机开始工作，并记录此时开始工作的位置，在压路机工作过程中，控制模块2不停地判断震动压路机是否达到设定的压实遍数，若判断结果为“否”，则继续判断；若判断结果为“是”，则控制模块2立即向数据采集模块1发送数据采集指令，则设置在震动轮上的路基反作用力采集模块101和激振力采集模块102分别开始采集路基对震动轮的反作用力和震动压路机自身产生的激振力，并将采集的数据实时地传送到控制模块2中，再由控制模块2一方面将采集的数据发送到数据存储模块5中进行存储，另一方面同时将采集的数据发送到数据处理与评价模块3中进行分析处理，此时检测到的路基反作用力为一个，激振力为两个，激振力的取值为采集到的两个激振力的均值，若检测时存在干扰，会导致路基反作用力大小失真，激振力通过将两个激振力采集模块102的采集数据取平均值的方式降低干扰对采集结果的影响，由于激振力与路基的反作用力共同判定路基的填筑质量和填筑的均匀性，故路基反作用力失真同样会影响数据处理与评价模块3的评价结果，控制模块2将分析处理结果通过控制模块2发送到显示模块4进行显示，工作人员可以实时地通过显示模块4显示的信息了解路基的质量及其均匀性情况，当显示模块4中显示路基质量不合格、路基均匀性不合格或路基质量与均匀性均不合格的提示时，立即组织人员对路基进行修整，若数据处理与评价模块3的评价结果出现错误，会导致工作人员误操作，影响路基的填筑质量和填筑进度。

实施例三：当基于震动压路机的路基均匀性检测系统的采集模块1中存在两个路基反作用力采集模块101和一个激振力采集模块102时，该基于震动压路机的路基均匀性检测系统的检测方法为首先在该基于震动压路机的路基均匀性检测系统的控制模块2中设定震动压路机需要对路基的压实遍数，并根据路基的填料类型、填层高度、震动压路机类型及不同工况设定路基的均匀性目标值和质量合格目标值；然后由工作人员驾驶震动压路机开始工作，并记录此时开始工作的位置，在压路机工作过程中，控制模块2不停地判断震动压路机是否达到设定的压实遍数，若判断结果为“否”，则继续判断；若判断结果为“是”，则控制模块2立即向数据采集模块1发送数据采集指令，则设置在震动轮上的路基反作用力采集模块101和激振力采集模块102分别开始采集路基对震动轮的反作用力和震动压路机自身产生的激振力，并将采集的数据实时地传送到控制模块2中，再由控制模块2一方面将采集的数据发送到数据存储模块5中进行存储，另一方面同时将采集的数据发送到数据处理与评价模块3中进行分析处理，此时检测到的路基反作用力为两个，激振力为一个，路基反作用力的取值为采集到的两个路基反作用力的均值，若检测时存在干扰，会导致激振力大小失真，路基反作用力通过将两个路基反作用力采集模块101的采集数据取平均值的方式降低干扰对采集结果的影响，由于激振力与路基的反作用力共同判定路基的填筑质量和填筑的均匀性，故激振力失真同样会影响数据处理与评价模块3的评价结果，控制模块2将分析处理结果通过控制模块2发送到显示模块4进行显示，工作人员可以实时地通过显示模块4显示的信息了解路基的质量及其均匀性情况，当显示模块4中显示路基质量不合格、路基均匀性不合格或路基质量与均匀性均不合格的提示时，立即组织人员对路基进行修整，若数据处理与评价模块3的评价结果出现错误，会导致工作人员误操作，影响路基的填筑质量和填筑进度。

实施例四：当基于震动压路机的路基均匀性检测系统的采集模块1中存在一个路基反作用力采集模块101和两个激振力采集模块102、两个路基反作用力采集模块101和一个激振力采集模块102或两个路基反作用力采集模块101和两个激振力采集模块102时，该基于震动压路机的路基均匀性检测系统的检测方法为首先在该基于震动压路机的路基均匀性检测系统的控制模块2中设定震动压路机需要对路基的压实遍数，并根据路基的填料类型、填层高度、震动压路机类型及不同工况设定路基的均匀性目标值和质量合格目标值；然后由工作人员驾驶震动压路机开始工作，并记录此时开始工作的位置，在压路机工作过程中，控制模块2不停地判断震动压路机是否达到设定的压实遍数，若判断结果为“否”，则继续判断；若判断结果为“是”，则控制模块2立即向数据采集模块1发送数据采集指令，则设置在震动轮上的路基反作用力采集模块101和激振力采集模块102分别开始采集路基对震动轮的反作用力和震动压路机自身产生的激振力，并将采集的数据实时地传送到控制模块2中，再由控制模块2一方面将采集的数据发送到数据存储模块5中进行存储，另一方面同时将采集的数据发送到数据处理与评价模块3中进行分析处理，此时检测的路基反作用力与激振力均为两个，路基反作用力的大小与激振力的大小均取两个采集结果的均值，可以有效地减小外界干扰对采集结果的影响，若检测时受到干扰，也不会影响数据处理与评价模块3的评价结果，控制模块2将分析处理结果通过控制模块2发送到显示模块4进行显示，工作人员可以实时地通过显示模块4显示的信息了解路基的质量及其均匀性情况，当显示模块4中显示路基质量不合格、路基均匀性不合格或路基质量与均匀性均不合格的提示时，立即组织人员对路基进行修整，直到路基的质量与均匀性全符合标准时才继续进行剩余路基的修建，有效地避免了外界干扰对检测结果的影响。