CN105241420B - 一种移动式路面平整度在线测定设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式路面平整度在线测定设备，包括前皮带轮、后皮带轮和上皮带轮，所述上皮带轮、所述前皮带轮和所述后皮带轮上共同套装有弹性传动带，所述弹性传动带分为检测部和循环部；所述检测部的上方设置有安装支架，所述安装支架固设于所述整体支架上，所述安装支架与所述检测部的上表面之间设置有弹性顶轮，所述弹性顶轮包括上端连接所述安装支架的弹性安装杆和设置于所述弹性安装杆底部的滚轮，所述弹性安装杆具有伸长弹性使所述滚轮的底面始终紧贴所述检测部的上表面；所述安装支架上还设置有检测所述检测部上表面的平整度检测器。本发明能够降低检测轮的磨损，并且减少检测轮发生水平方向上的撞击。

Description

一种移动式路面平整度在线测定设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种移动式路面平整度在线测定设备及其工作方法，属于路桥行驶面平整度测试技术领域。

背景技术

现有技术中，移动式路面平整度的在线检测设备从工作原理上主要分为两类：一类是通过检测轮物理接触路面，采集检测轮的动量或位移等运动状态参数，从而获知路面的平整度情况；另一类是通过朝向路面发射光信号，采集路面反射的光信号反射角或高程参数，从而获知路面的平整度情况。

通过采集检测轮的运动状态参数检测路面平整度的方法存在的不足在于：首先，通常设备的机械结构较为复杂，设备的整体体积较大，移动过程中即测量作业的驱动能耗较高；其次，由于路面结构的光滑性较差，检测轮物理接触路面存在较严重的磨损，当检测设备移动速度过快时还会导致检测轮与路面的不平整位置之间发生水平方向上的撞击，不仅加剧了磨损甚至会导致检测轮支撑结构的变形，从而影响检测设备的使用寿命和测量准确性；再次，现有技术中的检测轮通常只设置有同轴的一组，通过结合检测轮的移动速度推算出不平整区域的长度，由于受路面不平整造成的距离变化的影响，实际上检测轮的移动速度在不平整路面上的水平移动速度也发生了改变，因此影响了不平整区域长度推算的准确性。

通过发射光信号并采集其反射角或高程参数检测路面平整度的方法存在的不足在于：首先，由于路桥行驶面从微观上来看，实际其表面平整度是极差的，能够满足车辆平稳行驶的平整路面，但是其被检测的平面并不满足光线反射意义上的平整度，因此采用光信号检测路面平整度的方式，需要采集的数据量极大，并且需要开发合理的数据模拟处理方法，对数据中的干扰数据加以辨别和剔除，因此虽然用光信号检测路面平整度具有设备结构精简、采集效率高等优点，但是也存在数据处理方式复杂的不足，且模拟获取的最终检测结果与车辆行驶意义上的平整度结果存在一定的出入；其次，由于路面不同位置处的光学性质差异较大，如不同质地的路面或采用不同漆料涂绘的路面行驶线，这些都会对测量结果造成一定的影响。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种移动式路面平整度在线测定设备，能够降低检测轮物理接触路面导致的磨损，并且减少检测轮与路面的不平整位置之间发生水平方向上的撞击。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种移动式路面平整度在线测定设备，包括：安装在前轴上的前皮带轮和安装在后轴上的后皮带轮，所述前轴和所述后轴的上方还设置有上轴，所述前轴、所述后轴和所述上轴均相互平行且通过整体支架固定连接，所述上轴上设置有上皮带轮，所述上皮带轮、所述前皮带轮和所述后皮带轮上共同套装有弹性传动带，所述弹性传动带分为检测部和循环部，所述弹性传动带位于所述前皮带轮和所述后皮带轮之间的部分为所述检测部，除所述检测部外，所述弹性传动带的其余部分为所述循环部；

所述检测部的上方设置有安装支架，所述安装支架固设于所述整体支架上，所述安装支架与所述检测部的上表面之间设置有弹性顶轮，所述弹性顶轮包括上端连接所述安装支架的弹性安装杆和设置于所述弹性安装杆底部的滚轮，所述弹性安装杆具有伸长弹性使所述滚轮的底面始终紧贴所述检测部的上表面；所述安装支架上还设置有检测所述检测部上表面的平整度检测器。

所述平整度检测器即为现有技术中所公开的路面平整度检测设备，其检测的参数包括但不限于所述检测部上表面与所述安装支架之间的距离及其变化值、所述检测部弯折形变的长度和角度等。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明所述的一种移动式路面平整度在线测定设备，平整度检测器通过所述弹性传动带间接地接触路面，因此能够降低检测轮物理接触路面导致的磨损，并且通过设置所述弹性传动带，可以避免检测轮与路面的不平整位置之间发生水平方向上的撞击。

作为上述技术方案的具体优选，所述弹性安装杆包括管状的套筒杆和一端位于所述套筒杆内的内插杆，所述内插杆上设置有限位环凸一，所述套筒杆的外侧壁上设置有限位环凸二，所述限位环凸一和所述限位环凸二之间设置有弹簧，所述弹簧套装在所述内插杆上、或所述内插杆和所述套筒杆上。上述方案提供了一种具有伸长弹性的所述弹性安装杆的具体结构。

作为上述技术方案的改进，所述套筒杆的中空部、以及所述内插杆的截面形状为多边形或椭圆形。上述改进可以使所述套筒杆和所述内插杆之间不会发生相对转动，从而可以保证所述滚轮的安装方向的稳定性。

作为上述技术方案的改进，所述前轴、所述后轴和所述上轴上同轴设置有多组所述前皮带轮、所述后皮带轮、所述上皮带轮和所述弹性传动带，且每个所述弹性传动带的所述检测部的上表面与所述安装支架之间均设置有所述弹性顶轮，每个所述弹性传动带的所述检测部的上表面均对应设置有所述平整度检测器。上述改进可以同时检测更大宽度的路面平整度情况。

作为上述技术方案的改进，位于所述前轴、所述后轴和所述上轴两端的两组所述前皮带轮、所述后皮带轮、所述上皮带轮和所述弹性传动带为驱动轮带组，位于两组所述驱动轮带组之间的若干组所述前皮带轮、所述后皮带轮、所述上皮带轮和所述弹性传动带为从动轮带组。上述改进便于通过所述驱动轮带组使检测设备进行转向移动，且转向时对于所述从动轮带组的磨损小。

作为上述技术方案的改进，所述平整度检测器包括分别设置于所述内插杆和所述套筒杆外侧壁上的环形电容极板一和环形电容极板二。上述改进可以通过测定所述环形电容极板一和所述环形电容极板二之间电容的变化获知所述环形电容极板一和所述环形电容极板二之间的距离变化，从而获知所述检测部上表面的高度变化。

作为上述技术方案的改进，所述弹性顶轮沿着所述检测部的循环运动方向设置有多个。所述改进可以直接地测定长度较小的不平整区域的具体长度，对于长度较长的不平整区域，依然通过常规方法即结合检测设备移动速度的方式测定不平整区域的长度，由于长度较小的不平整区域其高度变化所导致的检测设备实测位移量与水平位移量的偏差比值较大，因此采用上述方案能够显著地降低测定误差。

作为上述技术方案的改进，所述平整度检测器还包括分别设置于相邻所述弹性顶轮上的光信号发射机构和光信号采集机构，所述光信号发射机构和所述光信号采集机构相向设置且均朝向相邻所述弹性顶轮之间的所述检测部的上表面。

上述改进可以克服常规光信号检测方式受路面微观不平整以及路面不同位置处的光学性质差异的影响，其测定的对象始终是所述检测部的上表面，光反射效果好，从而显著地提高了测量的准确性，降低了采集数据的处理工作量。

作为上述技术方案的改进，所述光信号发射机构的通过调节转轴设置于所述弹性顶轮，所述调节转轴与所述前轴平行。

上述改进可以根据实际需要调节所述光信号发射机构的光线发射角度，从而可以使所述光信号采集机构能够更好地采集所述检测部的上表面反射的光信号。

本发明还提供了所述的一种移动式路面平整度在线测定设备的工作方法，其包括以下步骤：

步骤一、通过采集相邻所述弹性顶轮上所述环形电容极板一和所述环形电容极板二之间的电容测算其间距；

步骤二、当设置所述光信号发射机构的所述弹性顶轮上的所述环形电容极板一和所述环形电容极板二之间的间距大于设置所述光信号采集机构的所述弹性顶轮上的所述环形电容极板一和所述环形电容极板二之间的间距时，所述调节转轴减小所述光信号发射机构的发射光线与所述弹性安装杆的夹角；当设置所述光信号发射机构的所述弹性顶轮上的所述环形电容极板一和所述环形电容极板二之间的间距小于设置所述光信号采集机构的所述弹性顶轮上的所述环形电容极板一和所述环形电容极板二之间的间距时，所述调节转轴增大所述光信号发射机构的发射光线与所述弹性安装杆的夹角。

上述工作方法使所述光信号发射机构的光线发射角度可以进行自动调节，从而可以减小所述光信号采集机构所需要设置的光信号采集角度，使得所述弹性顶轮的设置可以更为紧凑。

附图说明

图1为具体实施例一所述的一种移动式路面平整度在线测定设备结构示意图；

图2为图1中A—A处的剖面放大结构示意图；

图3为具体实施例一所述的弹性顶轮的结构示意图；

图4为具体实施例二所述的一种移动式路面平整度在线测定设备结构示意图；

图5为具体实施例二所述的弹性顶轮的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

具体实施例一

如图1至图3所示，为本实施例所述的一种移动式路面平整度在线测定设备结构示意图。本实施例所述一种移动式路面平整度在线测定设备，包括：安装在前轴11上的前皮带轮12和安装在后轴21上的后皮带轮22，前轴11和后轴21的上方还设置有上轴31，前轴11、后轴21和上轴31均相互平行且通过整体支架41固定连接，上轴31上设置有上皮带轮32，上皮带轮32、前皮带轮12和后皮带轮22上共同套装有弹性传动带，弹性传动带分为检测部421和循环部422，弹性传动带位于前皮带轮12和后皮带轮22之间的部分为检测部421，除检测部421外，弹性传动带的其余部分为循环部422；检测部421的上方设置有安装支架43，安装支架43固设于整体支架41上，安装支架43与检测部421的上表面之间设置有弹性顶轮，弹性顶轮包括上端连接安装支架43的弹性安装杆51和设置于弹性安装杆51底部的滚轮52，弹性安装杆51具有伸长弹性使滚轮52的底面始终紧贴检测部421的上表面；安装支架43上还设置有检测检测部421上表面的平整度检测器。

具体地，弹性安装杆51包括管状的套筒杆511和一端位于套筒杆511内的内插杆512，内插杆512上设置有限位环凸一513，套筒杆511的外侧壁上设置有限位环凸二514，限位环凸一513和限位环凸二514之间设置有弹簧515，弹簧515套装在内插杆512上、或内插杆512和套筒杆511上。且套筒杆511的中空部、以及内插杆512的截面形状为多边形或椭圆形。

进一步地，如图2所示，前轴11、后轴21和上轴31上同轴设置有多组前皮带轮12、后皮带轮22、上皮带轮32和弹性传动带，且每个弹性传动带的检测部421的上表面与安装支架43之间均设置有弹性顶轮，每个弹性传动带的检测部421的上表面均对应设置有平整度检测器。具体地，位于前轴11、后轴21和上轴31两端的两组前皮带轮12、后皮带轮22、上皮带轮32和弹性传动带为驱动轮带组，位于两组驱动轮带组之间的若干组前皮带轮12、后皮带轮22、上皮带轮32和弹性传动带为从动轮带组。具体地，平整度检测器包括分别设置于内插杆512和套筒杆511外侧壁上的环形电容极板一61和环形电容极板二62。如图1所示，弹性顶轮沿着检测部421的循环运动方向设置有多个。

工作时，当路面出现凸起时，弹性顶轮下端的滚轮52经过时会向上运动，从而缩小环形电容极板一61和环形电容极板二62之间的间距，采集电路可获得环形电容极板一61和环形电容极板二62之间的电容增大值；当路面出现凹陷时，弹性顶轮下端的滚轮52经过时会向下运动，从而增加环形电容极板一61和环形电容极板二62之间的间距，采集电路可获得环形电容极板一61和环形电容极板二62之间的电容减小值。通过持续采集环形电容极板一61和环形电容极板二62之间的电容变化值，即可分析获得路面平整度状态。

由于弹性顶轮沿着检测部421的循环运动方向设置有多个，当不平整区域的长度小于多个弹性顶轮的总长度时，通过各弹性顶轮的实时高度变化情况即可直接测定出不平整区域的长度，当不平整区域的长度大于多个弹性顶轮的总长度时，则通过常规的结合检测设备移动速度的方式测定不平整区域的长度。

具体实施例二

如图4至图5所示，为本实施例所述的一种移动式路面平整度在线测定设备结构示意图。本实施例所述一种移动式路面平整度在线测定设备，包括：安装在前轴11上的前皮带轮12和安装在后轴21上的后皮带轮22，前轴11和后轴21的上方还设置有上轴31，前轴11、后轴21和上轴31均相互平行且通过整体支架41固定连接，上轴31上设置有上皮带轮32，上皮带轮32、前皮带轮12和后皮带轮22上共同套装有弹性传动带，弹性传动带分为检测部421和循环部422，弹性传动带位于前皮带轮12和后皮带轮22之间的部分为检测部421，除检测部421外，弹性传动带的其余部分为循环部422；检测部421的上方设置有安装支架43，安装支架43固设于整体支架41上，安装支架43与检测部421的上表面之间设置有弹性顶轮，弹性顶轮包括上端连接安装支架43的弹性安装杆51和设置于弹性安装杆51底部的滚轮52，弹性安装杆51具有伸长弹性使滚轮52的底面始终紧贴检测部421的上表面；安装支架43上还设置有检测检测部421上表面的平整度检测器。

具体地，弹性安装杆51包括管状的套筒杆511和一端位于套筒杆511内的内插杆512，内插杆512上设置有限位环凸一513，套筒杆511的外侧壁上设置有限位环凸二514，限位环凸一513和限位环凸二514之间设置有弹簧515，弹簧515套装在内插杆512上、或内插杆512和套筒杆511上。平整度检测器包括分别设置于内插杆512和套筒杆511外侧壁上的环形电容极板一61和环形电容极板二62。

进一步地，弹性顶轮沿着检测部421的循环运动方向设置有多个。且平整度检测器还包括分别设置于相邻弹性顶轮上的光信号发射机构63和光信号采集机构64，光信号发射机构63和光信号采集机构64相向设置且均朝向相邻弹性顶轮之间的检测部421的上表面。再进一步地，光信号发射机构63的通过调节转轴65设置于弹性顶轮，调节转轴65与前轴11平行。

工作时，首先在弹性顶轮的作用下，检测部421能够实时地反应出路面的宏观平整度状况，路面上较小尺寸的凹陷则不反应在检测部421的上表面，实际上路面上较小尺寸的凹陷对于车辆行驶而言影响并不大，采集路面上较小尺寸的凹陷只会增加数据分析的工作量，在实际平整度分析时反而需要通过降噪和平滑等方式剔除较小尺寸的凹陷数据；此外，检测部421的上表面始终处于平滑状态，采集的数据中干扰数据少，使得分析的结果更为准确。

本实施例的一种移动式路面平整度在线测定设备还可以通过下述工作方法进行自动调节光信号发射机构63的光线发射角度，以减小光信号采集机构64所需要设置的光信号采集角度，使得弹性顶轮的设置可以更为紧凑；具体地包括以下步骤：

步骤一、通过采集相邻弹性顶轮上环形电容极板一61和环形电容极板二62之间的电容测算其间距；

步骤二、当设置光信号发射机构63的弹性顶轮上的环形电容极板一61和环形电容极板二62之间的间距大于设置光信号采集机构64的弹性顶轮上的环形电容极板一61和环形电容极板二62之间的间距时，调节转轴65减小光信号发射机构63的发射光线与弹性安装杆51的夹角；当设置光信号发射机构63的弹性顶轮上的环形电容极板一61和环形电容极板二62之间的间距小于设置光信号采集机构64的弹性顶轮上的环形电容极板一61和环形电容极板二62之间的间距时，调节转轴65增大光信号发射机构63的发射光线与弹性安装杆51的夹角。

以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种移动式路面平整度在线测定设备，其特征是，包括：安装在前轴（11）上的前皮带轮（12）和安装在后轴（21）上的后皮带轮（22），所述前轴（11）和所述后轴（21）的上方还设置有上轴（31），所述前轴（11）、所述后轴（21）和所述上轴（31）均相互平行且通过整体支架（41）固定连接，所述上轴（31）上设置有上皮带轮（32），所述上皮带轮（32）、所述前皮带轮（12）和所述后皮带轮（22）上共同套装有弹性传动带，所述弹性传动带分为检测部（421）和循环部（422），所述弹性传动带位于所述前皮带轮（12）和所述后皮带轮（22）之间的部分为所述检测部（421），除所述检测部（421）外，所述弹性传动带的其余部分为所述循环部（422）；

所述检测部（421）的上方设置有安装支架（43），所述安装支架（43）固设于所述整体支架（41）上，所述安装支架（43）与所述检测部（421）的上表面之间设置有弹性顶轮，所述弹性顶轮包括上端连接所述安装支架（43）的弹性安装杆（51）和设置于所述弹性安装杆（51）底部的滚轮（52），所述弹性安装杆（51）具有伸长弹性使所述滚轮（52）的底面始终紧贴所述检测部（421）的上表面；所述安装支架（43）上还设置有检测所述检测部（421）上表面的平整度检测器。

2.如权利要求1所述的一种移动式路面平整度在线测定设备，其特征是，所述弹性安装杆（51）包括管状的套筒杆（511）和一端位于所述套筒杆（511）内的内插杆（512），所述内插杆（512）上设置有限位环凸一（513），所述套筒杆（511）的外侧壁上设置有限位环凸二（514），所述限位环凸一（513）和所述限位环凸二（514）之间设置有弹簧（515），所述弹簧（515）套装在所述内插杆（512）上、或所述内插杆（512）和所述套筒杆（511）上。

3.如权利要求2所述的一种移动式路面平整度在线测定设备，其特征是，所述套筒杆（511）的中空部、以及所述内插杆（512）的截面形状为多边形或椭圆形。

4.如权利要求1所述的一种移动式路面平整度在线测定设备，其特征是，所述前轴（11）、所述后轴（21）和所述上轴（31）上同轴设置有多组所述前皮带轮（12）、所述后皮带轮（22）、所述上皮带轮（32）和所述弹性传动带，且每个所述弹性传动带的所述检测部（421）的上表面与所述安装支架（43）之间均设置有所述弹性顶轮，每个所述弹性传动带的所述检测部（421）的上表面均对应设置有所述平整度检测器。

5.如权利要求4所述的一种移动式路面平整度在线测定设备，其特征是，位于所述前轴（11）、所述后轴（21）和所述上轴（31）两端的两组所述前皮带轮（12）、所述后皮带轮（22）、所述上皮带轮（32）和所述弹性传动带为驱动轮带组，位于两组所述驱动轮带组之间的若干组所述前皮带轮（12）、所述后皮带轮（22）、所述上皮带轮（32）和所述弹性传动带为从动轮带组。

6.如权利要求2所述的一种移动式路面平整度在线测定设备，其特征是，所述平整度检测器包括分别设置于所述内插杆（512）和所述套筒杆（511）外侧壁上的环形电容极板一（61）和环形电容极板二（62）。

7.如权利要求6所述的一种移动式路面平整度在线测定设备，其特征是，所述弹性顶轮沿着所述检测部（421）的循环运动方向设置有多个。

8.如权利要求7所述的一种移动式路面平整度在线测定设备，其特征是，所述平整度检测器还包括分别设置于相邻所述弹性顶轮上的光信号发射机构（63）和光信号采集机构（64），所述光信号发射机构（63）和所述光信号采集机构（64）相向设置且均朝向相邻所述弹性顶轮之间的所述检测部（421）的上表面。

9.如权利要求8所述的一种移动式路面平整度在线测定设备，其特征是，所述光信号发射机构（63）的通过调节转轴（65）设置于所述弹性顶轮，所述调节转轴（65）与所述前轴（11）平行。

10.如权利要求9所述的一种移动式路面平整度在线测定设备的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一、通过采集相邻所述弹性顶轮上所述环形电容极板一（61）和所述环形电容极板二（62）之间的电容测算其间距；

步骤二、当设置所述光信号发射机构（63）的所述弹性顶轮上的所述环形电容极板一（61）和所述环形电容极板二（62）之间的间距大于设置所述光信号采集机构（64）的所述弹性顶轮上的所述环形电容极板一（61）和所述环形电容极板二（62）之间的间距时，所述调节转轴（65）减小所述光信号发射机构（63）的发射光线与所述弹性安装杆（51）的夹角；当设置所述光信号发射机构（63）的所述弹性顶轮上的所述环形电容极板一（61）和所述环形电容极板二（62）之间的间距小于设置所述光信号采集机构（64）的所述弹性顶轮上的所述环形电容极板一（61）和所述环形电容极板二（62）之间的间距时，所述调节转轴（65）增大所述光信号发射机构（63）的发射光线与所述弹性安装杆（51）的夹角。