CN101929125B - 一种路面车辙检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种路面车辙检测方法，在测量车的横梁钢体上安装13至25个激光测距装置，包括：激光测距装置按照预定的距离或时间间隔检测至路面的距离；处理器通过接收到激光测距装置获得的距离信号、及其与车体横梁的夹角，运算出相应的地面至测量车横梁钢体的垂直距离；通过获得的各个激光测距装置的垂直距离，获得路面车辙的形变轨迹曲线；通过所述路面车辙的形变轨迹曲线获得路面的车辙深度；通过上述方法快速检测各断面的路面车辙数据。上面详细描述了本发明的方法，本发明测量过程简单、准确，且省去安装加速仪和陀螺仪等装置，降低了车辙检测成本，提高了检测速度和检测结果的准确性、可信度，提高了公路养护的速度。

Description

一种路面车辙检测方法
技术领域
本发明涉及公路维护技术领域，特别是指一种路面车辙检测方法。
背景技术
路面车辙数据是高速公路和一级公路技术状况评定、路面养护需求分析和养护资金优化分配的重要依据之一。路面车辙的准确检测对公路养护与管理具有极其重要的现实意义。
随着激光技术的广泛应用，针对路面车辙快速、准确检测问题，英国、美国、丹麦、瑞典等国家的公路研究机构作了大量的技术研究与设备开发工作，开发提出了一系列的路面车辙快速检测方法、装置和相关标准，其中包括基于激光技术的路面车辙检测装置。
目前的车辙检测过程是利用7-25个激光测距装置，测量320-350cm宽度的路面横向断面高程(激光测距装置与路面的距离)；利用加速度位移装置，矫正承载7-25个激光测距装置的横梁钢体震动位移；有些国家还利用陀螺定姿装置，矫正横梁钢体的角度位移。根据矫正后的路面横断面高程，形成路面横断面曲线，利用二米或三米直尺，计算车道的最大车辙深度RD(Rutting Depth)，根据RD确定路面的车辙深度指数RDI(Rutting Depth Index)。
上述的检测方案存在的问题是，路面横断面高程检测必须经过复杂的矫正过程，由于加速度位移检测装置或陀螺定姿态检测装置都存在检测漂移或误差，矫正后的路面高程的准确性大大降低，从而导致设备制造成本增加、技术难度增大、检测准确性降低，造成许多车辙检测装置可靠型性低、操作困难、使用效果差、检测效率低。车辙检测数据的不准确性严重影响了公路技术状况评定的客观性和养护分析决策的可信性。上述的基于激光技术的路面车辙检测问题，长期困扰着我国公路技术状况自动化检测技术的广泛推广应用。
发明内容
有鉴于此，本发明在于提供一种路面车辙检测方法，以解决上述由于加速度位移检测装置或陀螺定姿态检测装置都存在检测误差，矫正后的路面高程的准确性大大降低，检测数据不准确的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种路面车辙检测方法，在测量车的横梁钢体上安装多个激光测距装置，所该方法包括以下步骤：
激光测距装置按照预定的距离或时间间隔检测至路面的距离；
通过接收到每个激光测距装置获得的距离、及其与车体横梁的夹角α，运算出相应的地面至测量车横梁钢体的垂直距离；
通过各个激光测距装置的垂直距离，获得路面车辙的形变轨迹曲线；
通过所述路面车辙的形变轨迹曲线获得路面的车辙深度。
优选地，所述运算出相应的地面至测量车横梁钢体的垂直距离的过程包括：
通过激光测距装置获得的距离与所述夹角α的正弦乘积得到所述垂直距离。
优选地，所述获得路面车辙的形变轨迹曲线的过程包括：
比较所述获得的各个激光测距装置的垂直距离，以最大的垂直距离建立平行于所述横梁钢体的二维坐标系，在所述二维坐标系上通过各个垂直距离与所述最大的垂直距离的差值获得所述形变轨迹曲线。
优选地，所述通过所述路面车辙的形变轨迹曲线获得路面的车辙深度的过程包括：
获得所述最大的垂直距离在所述曲线上的坐标点，获得该坐标点至所述形变轨迹曲线中的两个凸圆弧的同一切线的距离，将此距离作为车辙深度。
优选地，该方法还包括，记录被测量的路面在公路中的位置，获得测量路面的车辙深度曲线。
优选地，所述激光测距装置的数量为13-25个。
上面详细描述了本发明的方法，本发明测量过程简单、准确，且省去安装加速仪和陀螺仪，降低了车辙检测成本，提高了检测速度和检测结果的准确性、可信度，提高了公路养护的速度。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图；
图2是获得车辙深度曲线的示意图。
具体实施方式
为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
本发明的车辙检测方案取消了加速度位移检测装置或陀螺定姿态检测装置，在测量车的横梁钢体上安装13-25个激光测距装置，安装的数量可以任意设定，并且激光测距装置不能垂直于车体的横梁钢体，需要与横梁的钢体形成一定的角度α，以便于后续的运算测量的垂直距离。在车辆行驶的过程中，按照预定的距离间隔(1cm至10cm之间)不断测量，CPU不断接收激光测距装置的距离信号，并执行以下运算步骤。
参见图1，本发明的车辙检测过程包括：
步骤1：通过接收到激光测距装置获得的距离信号、及其与车体横梁的夹角α，运算出相应的地面至测量车横梁钢体的垂直距离。
运算过程如下，根据激光测距装置与横梁钢体的角度(α)关系，利用式1计算激光距离(Li)到横梁钢体延长线的垂直距离hi；
hi＝Lisinα            (1)
其中，α的角度可以任意调节，α越接近90度，测量的宽度越窄，越接近零度，测量的宽度越宽；当α为90度时，hi＝Li。
步骤2：通过获得的各个激光测距装置的垂直距离hi，获得路面车辙的形变轨迹；
在获得的各个垂直距离hi后，比较出最大垂直测量值hmax，以hmax为间距平行于横梁钢体，建立直角坐标系(X-Y)，以hmax为坐标轴Xi的点；
通过式(2)计算路面到坐标轴(X，横断面方向)的垂直距离(Yi)；
Yi＝hmax-hi    (2)
连接各个Yi，获得路面车辙的形变轨迹曲线，即图2中曲线F，即路面横断面的包罗线，两个相邻Yi之间的间隔为两个激光测量装置之间的间隔。
步骤3：利用三米直尺，计算路面横断面包罗线到三米直尺的最大垂直距离及位置；并得到最大左车辙深度(RDleft)和最大右车辙深度(RDright)。
运算时，可通过坐标系中形成的包罗线的两个凸圆弧，连接同一条切线，将此切线作为三米直尺，运算点hmax至三米直尺的距离，即得出车辙的最大深度，由于已经测量出Xi和Yi，则可运算出曲线F上的每个点到切线的垂直距离。通过运算出的各个垂直距离，比较出最大的垂直距离作为车辙的最大深度。
测量出当前曲线的最大左车辙深度(RDleft)和最大右车辙深度(RDright)。
在车辆行驶过程中，记录车辆在公路宽度方向的位置，可得出车辙在公路上的位置；按照预定的时间或距离间隔，如每秒20至30次测量，运算出路面的车辙深度曲线，最终得出所检测过路面的车辙深度曲线，如左车辙深度曲线或右车辙深度曲线。
上述的方案中，测量车的横梁钢体为水平状态，安装的激光测距装置与横梁钢体倾斜角度α，通过调节角度α，从而可以调节测量路面的宽度。特别是对于一些路面，在测量过程中，需要测量的范围较宽，而测量车的横梁钢体如果超出车辆的宽度，容易出现行驶过程中的危险，通过调节角度α，可测量较宽的路面，从而既保证了测量范围，又避免行驶过程中出现意外。
另外，激光测量装置可以与横梁钢体固定连接，并且使其之间的夹角α为预先设定的角度，如45度、90度等，还可以活动连接，并在激光测距装置上安装旋转装置，在旋转装置内具有旋转齿轮、以及受控的微电机，微电机在测量车的单片机的控制下，受控旋转，从而带动激光测量装置转动，改变其与横梁钢体之间的夹角α。横梁钢体呈直线型，激光测距装置在转动过程中沿其直线方向调节。从而调节角度α。
上述测量过程中，测量车在测量过程中，横梁钢体与路面呈近似的水平状态，激光测量装置虽然会导致一些误差，但不会影响最终测量的车辙深度的误差。
上面详细描述了本发明的方法，本发明测量过程简单、准确，且省去安装加速仪和陀螺仪等装置，降低了车辙检测成本，提高了检测速度和检测结果的准确性、可信度，提高了公路养护的速度。
对于本发明各个实施例中所阐述的方法，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种路面车辙检测方法，在测量车的横梁钢体上安装多个激光测距装置，其特征在于，该方法包括以下步骤：
激光测距装置按照预定的距离或时间间隔检测至路面的距离；
通过接收到每个激光测距装置获得的距离、及其与车体横梁的夹角α，运算出相应的地面至测量车横梁钢体的垂直距离；
通过各个激光测距装置的垂直距离，比较所述获得的各个激光测距装置的垂直距离，以最大的垂直距离建立平行于所述横梁钢体的二维坐标系，在所述二维坐标系上通过各个垂直距离与所述最大的垂直距离的差值获得形变轨迹曲线；
获得所述最大的垂直距离在所述曲线上的坐标点，获得该坐标点至所述形变轨迹曲线中的两个凸圆弧的同一切线的距离，将此距离作为车辙深度。
2.根据权利要求1所述的路面车辙检测方法，其特征在于，所述运算出相应的地面至测量车横梁钢体的垂直距离的过程包括：
通过激光测距装置获得的距离与所述夹角α的正弦乘积得到所述垂直距离。
3.根据权利要求1所述的路面车辙检测方法，其特征在于，该方法还包括，记录被测量的路面在公路中的位置，获得测量路面的车辙深度曲线。
4.根据权利要求1所述的路面车辙检测方法，其特征在于，所述激光测距装置的数量为13-25个。
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