一种路拱横坡测量仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种路拱横坡测量仪，包括测量尺，所述的测量尺采用卷尺，卷尺安装在一个测量盒中，测量盒的侧壁上开设有窗口，所述的卷尺由窗口中伸出；位于窗口外部的卷尺端部设置有固定板，在窗口内部的测量盒中设置有测量球，窗口上活动式安装有用于限制测量球移动挡板，测量盒上还安装有计时器。本实用新型利用测量球和卷尺构成测量球自由滑落的通道，根据测量球滑落时间和破体长度计算路拱横坡，整个过程尽可能低避免了人为误差因素，为路拱横坡坡度测量提供了一种新思路；本装置的计算过程可通过自动化实现，通过显示屏呈现计算结果，整个过程操作方便，自动控制，误差小并且数据准确可靠。
【专利说明】 一种路拱横坡测量仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于道路工程领域，具体涉及一种路拱横坡测量仪。
【背景技术】
[0002]为了保证路表面的雨水及时排出路面，减少雨水对路面的浸润和渗透而减弱路面结构强度，路面表面应做成具有一定坡度的路拱形式。路拱横坡的大小关系到雨水在路面的停留时间，直接影响路面使用的耐久性和行车安全，所以路拱横坡坡度是高等级公路交工验收的一项重要指标。
[0003]一般路段是以路中线或中央分隔带为中心，做成中间高、两侧低的路面形式，路拱平均横坡度为1%?4%，检测较为困难。现有路拱检测方法是使用水准仪测量道路中心和边线的高差，再用人工测量中线至边线距离，计算路拱横坡。此方法需架设水准仪及多次测量、读数，需要测量人数多，效率低、花费大且容易产生人为误差。
【发明内容】
[0004]针对上述现有测量方法中的不足，本实用新型的目的是，提供一种路拱横坡测量仪，解决现有测量方法中效率低、花费大、容易产生人为误差等问题。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]一种路拱横坡测量仪，包括测量尺，所述的测量尺采用卷尺，卷尺安装在一个测量盒中，测量盒的侧壁上开设有窗口，所述的卷尺由窗口中伸出；位于窗口外部的卷尺端部设置有固定板，在窗口内部的测量盒中设置有测量球，窗口上活动式安装有用于限制测量球移动的挡板，测量盒上还安装有计时器。
[0007]进一步地，所述的卷尺的横截面为弧形，测量球设置在测量盒中的卷尺上。
[0008]进一步地，在测量盒上设置有用于控制挡板打开或关闭窗口的开关。
[0009]进一步地，在测量盒上安装有带有显示屏的单片机，单片机与计时器连接；单片机上还连接有键盘。
[0010]进一步地，所述的固定板上靠近卷尺的一侧安装有压力传感器，测量球位于卷尺端部时可与压力传感器接触，压力传感器与所述的单片机连接。
[0011]进一步地，所述的测量盒外部设置有与测量盒内卷尺连接的手柄，摇动手柄可对卷尺进行伸缩。
[0012]进一步地，在固定板的底部设置有钢钎。
[0013]本实用新型与现有检测方法相比有以下技术特点:
[0014]1.本实用新型利用测量球和卷尺构成测量球自由滑落的通道，根据测量球滑落时间和破体长度计算路拱横坡，整个过程尽可能低避免了人为误差因素，为路拱横坡坡度测量提供了一种新思路；
[0015]2.本装置的计算过程可通过自动化实现，通过显示屏呈现计算结果，整个过程操作方便，自动控制，误差小并且数据准确可靠；
[0016]3.本装置体积小，便于携带、安装和使用，仅需少量人员配合操作，提高了工程技术人员的作业效率，保证工程作业的顺利进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型整体结构示意图；
[0018]图2为本实用新型俯视示意图；
[0019]图3为图2中A-A剖面示意图；
[0020]图4为本实用新型卷尺和测量球示意图；
[0021]图中标号的含义:I一卷尺，2—测量球，3 —开关，4一挡板，5—计时器，6—键盘，7—显不屏，8—单片机,9一测量盒，10—固定板，11一钢钎，12一手柄，13一数据线；
[0022]以下结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。
【具体实施方式】
[0023]遵从上述技术方案，如图1至图4所示，一种路拱横坡测量仪，包括测量尺，所述的测量尺采用卷尺1，卷尺I安装在一个测量盒9中，测量盒9的侧壁上开设有窗口，所述的卷尺I由窗口中伸出；位于窗口外部的卷尺I端部设置有固定板10，在窗口内部的测量盒9中设置有测量球2，窗口上活动式安装有用于限制测量球2移动的挡板4。
[0024]如图1所示，本实用新型的工作原理如下:
[0025]在图1的具体使用示例中，卷尺I从测量盒9中抽出，垂直于道路中线设置，拉伸卷尺I使固定板10位于道路边线处，并使测量盒9的窗口位置(测量球2的起始位置)位于路中线上，则通过卷尺I上的刻度可以读出路中线至路边线的距离S。通过挡板4打开窗口，使窗口中的测量球2沿着卷尺I自由滑落，并在打开窗口的同时通过计时器5开始计时，测量球2撞击固定板10时停止计时，则从路中线至路边线小球的滑落时间为t。
[0026]记路面与水平面之间的夹角为α，路中线与水平面之间的垂直距离为H，路中线至路边线的水平距离为L，路拱横坡(路中线至路边线)的长度为S，小球从窗口中出来后，自由滑落过程中，受到重力作用，初速度为0，则存在关系:
I 2
[0027]S = —at(1)
[0028]上式中，t和S已知，则可求出测量球2滑落时的加速度a为:
2夕
[0029]α = ~^ (2)
[0030]小球滑落时的加速度为其受的重力g在横坡方向上的分量，即:
[0031]a = g.sin α(3)
[0032]联合⑵和⑶式，可得到:
2S
[0033]CC = arcsin —■-(^)
[0034]因此，路拱横坡值i %为:
[0035]/% = —XlOO = I 00 tan a
L(5)
[0036]根据上述测量原理，在进行测量仪的设置时，应保证尽量排除小球滑落时可能产生误差的因素。
[0037]为了保证小球直线下落并且受到的摩擦力尽可能的小，本方案中进一步提出以下优选和附加技术特征:
[0038]卷尺I的横截面为弧形，测量球2设置在测量盒9中的卷尺I上；
[0039]卷尺I可采用弹性钢尺，并将其表面打磨光滑，将卷尺I紧贴路面设置，卷尺I有一定的弹性和硬度，不影响其收缩，并能作为测量球2的滚动轨道。而测量球2采用钢球，则可忽略卷尺I与小球之间的摩擦力。将小球放置在测量盒9中的卷尺I上，打开挡板4后，小球就会顺着卷尺I向下滑落，并最终撞击到卷尺I端部的固定板10。卷尺I的横截面是指垂直于卷尺I长度方向的截面。小球的半径应与卷尺I横截面的弧形对应的圆的半径相仿，防止小球半径过小而在卷尺I上滑落时产生曲线轨迹。
[0040]在测量盒9上设置有用于控制挡板4打开或关闭窗口的开关3 ；
[0041]测量盒9窗口上的挡板4可以通过手动移开，为了使操作更加方便，可在测量盒9侧面设置开关3，按压开关3挡板4打开。这种联动机构有多种，属于常规结构，在此不赘述。
[0042]在测量盒9上安装有带有显示屏7的单片机8，单片机8与计时器5连接；单片机8上还连接有键盘6。
[0043]由于本方案中进行坡度的测量时要进行许多计算过程，因此采用自动化的方式计算更加方便直观。通过键盘6输入路拱横坡的长度值，而将单片机8与计时器5连接后，可通过单片机8对计时器5进行开关3控制，并且采集计时器5的数据，通过这两个数据即可计算出坡度值，并在显示屏7上进行直观的显示。
[0044]作为更优的方案，可将挡板4的开关3与键盘6上进行计时器5计时的开始键联动，则按压一个开关3，可同时释放测量球2，并开始计时。
[0045]当然，计时器5单独设置而不与单片机8连接时，只需要将通过键盘6数据计时数据即可通过单片机8进行计算。
[0046]对于计时器5的停止计时，可以采用按压计时器5上的按键或键盘6上的对应按键来进行，但仍可能存在一定误差，因此:
[0047]固定板10上靠近卷尺I的一侧安装有压力传感器，测量球2位于卷尺I端部时可与压力传感器接触；
[0048]S卩，当测量球2滑落到路边线部位与固定板10撞击时，撞击到固定板10上的压力传感器，此时压力传感被触发，通过数据线13发送信号给单片机8，单片机8可控制计时器5停止计时，至此，可实现通过一个开关3进行整体控制得到测量结果的过程。
[0049]由于固定板10需要拉伸卷尺I并对卷尺I进行相对的固定，因此在固定板10底部设置有钢钎11，可插入到路边线的泥土中，对固定板10进行方便、有效的固定。
[0050]测量盒9外部设置有与测量盒9内卷尺I连接的手柄12，该手柄12穿过盒体侧壁固结于测量盒9中卷尺I环绕的转轴上，摇动手柄12对卷尺I进行方便的伸缩。
[0051]本实用新型保证测量结果的误差在控制范围内的条件有:
[0052]1.卷尺I表面尽可能光滑，保证测量球2和卷尺I的摩擦力可以忽略不计；
[0053]2.卷尺I底部应紧贴地面，保证卷尺I倾斜的角度和路表面相同；
[0054]3.测量球2应采用实心球，具有一定的质量，这样才能保证其快速直线行驶，避免和卷尺I碰撞，受到外力，影响测量结果。
【权利要求】
1.一种路拱横坡测量仪，包括测量尺，其特征在于，所述的测量尺采用卷尺(1)，卷尺(I)安装在一个测量盒(9)中，测量盒(9)的侧壁上开设有窗口，所述的卷尺(I)由窗口中伸出；位于窗口外部的卷尺(I)端部设置有固定板(10)，在窗口内部的测量盒(9)中设置有测量球(2)，窗口上活动式安装有用于限制测量球(2)移动的挡板(4)，测量盒(9)上还安装有计时器(5)。
2.如权利要求1所述的路拱横坡测量仪，其特征在于，所述的卷尺(I)的横截面为弧形，测量球⑵设置在测量盒(9)中的卷尺⑴上。
3.如权利要求1所述的路拱横坡测量仪，其特征在于，在测量盒(9)上设置有用于控制挡板⑷打开或关闭窗口的开关(3)。
4.如权利要求1所述的路拱横坡测量仪，其特征在于，在测量盒(9)上安装有带有显示屏(7)的单片机(8)，单片机(8)与计时器(5)连接；单片机(8)上还连接有键盘(6)。
5.如权利要求4所述的路拱横坡测量仪，其特征在于，所述的固定板(10)上靠近卷尺(I)的一侧安装有压力传感器，测量球(2)位于卷尺(I)端部时可与压力传感器接触，压力传感器与所述的单片机(8)连接。
6.如权利要求1所述的路拱横坡测量仪，其特征在于，所述的测量盒(9)外部设置有手柄(12)，摇动手柄(12)可对卷尺(I)进行伸缩。
7.如权利要求1所述的路拱横坡测量仪，其特征在于，在固定板(10)的底部设置有钢钎(11)。
【文档编号】G01C9/10GK204115722SQ201420588204
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】王选仓, 王枝枝, 郑瑞君, 王咏梅, 张宏君, 李明欣 申请人:长安大学