CN111121659A - 一种路面车辙断面曲线成像仪 - Google Patents

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吴星
肖鹏
吴正光
李波
寇长江
吴帮伟
范钊
潘晓慧
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Abstract

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种路面车辙断面曲线成像仪。包括成像仪框架；测量轮：沿着框架在路面横向上运动；测量轮行驶距离测量机构：用于测量测量轮的行驶距离；车辙深度测量机构：用于测量测量轮在垂直方向上的高度变化，即车辙的深度；数据采集机构：用于实时采集、记录测量轮的行驶距离和高度变化。本发明的成像仪通过可滑动的测量轮和与测量轮配套的测量轮行驶距离测量机构和车辙深度测量机构，能够对道路车辙进行详细的测量，测试操作便捷，软件可视化表征车辙。

Description

一种路面车辙断面曲线成像仪
技术领域
本发明属于道路工程领域，具体涉及一种路面车辙断面曲线成像仪。
背景技术
目前由于我国各等级道路上车辆的严重超载，路面车辙情况十分严峻，这对于道路交通安全有着十分大的影响。市场上对于实际沥青路面的车辙测量仪器较少，路面车辙反复的修复耗材耗力。
实际路面的车辙大小精确数值对于分析实际道路交通荷载情况对路面的实际车辙造成的影响，指导路面结构的设计与优化有着较为深远的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种路面车辙断面曲线成像仪。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种路面车辙断面曲线成像仪，包括成像仪框架；
测量轮：沿着框架在路面横向上运动；
测量轮行驶距离测量机构：用于测量测量轮的行驶距离；
车辙深度测量机构：用于测量测量轮在垂直方向上的高度变化，即车辙的深度；
数据采集机构：用于实时采集、记录测量轮的行驶距离和高度变化。
进一步的，所述成像仪框架包括四个框架直杆，两个横向滑轨，固定横梁和滑动横梁；
所述四个框架直杆分布在四个角，用于支撑横向滑轨；所述固定横梁设置在滑轨的一端，所述滑动横梁通过两端的滚轮可滑动的设置在滑轨上。
进一步的，所述成像仪框架还包括四个支撑斜杆，所述支撑斜杆和滑轨可转动连接，且分别和框架直杆配合一起固定滑轨；
所述框架直杆为高度可调式；所述支撑斜杆和框架直杆之间的角度可调。
进一步的，所述框架直杆分为两段，两段之间通过螺纹杆连接，框架之间内相对应的设有螺纹孔，通过调整螺纹杆实现框架直杆的高度可调；
所述支撑斜杆通过万向接头和滑轨连接，实现可转动连接。
进一步的，还包括接收器主体和升降套筒，所述接收器主体设置在滑动横梁上；所述接收器主体上部设有水准器。
进一步的，所述测量轮行驶距离测量机构包括测量轮行驶距离激光测距信号发射器和测量轮行驶距离激光测距信号接收器；
所述测量轮行驶距离激光测距信号发射器设置在固定横梁上，所述测量轮行驶距离激光测距信号接收器设置在接收器主体上，且测量轮行驶距离激光测距信号发射器和测量轮行驶距离激光测距信号接收器相对设置。
进一步的，所述测量轮行驶距离激光测距信号发射器包括发射孔和外框，所述发射孔设置在外框的中部；
所述测量轮行驶距离激光测距信号接收器设有接收孔，所述测量轮行驶距离激光测距信号发射器的发射孔和测量轮行驶距离激光测距信号接收器的接收孔相对设置。
进一步的，所述车辙深度测量机构包括车辙深度激光测距信号发射器和车辙深度激光测距信号接收器。
进一步的，所述测量轮包括测量轮主体、滚动轴和测量轮电机；
所述测量轮主体内部设有滚动轴，所述滚动轴的一端通过轴承连接有圆柱杆；
所述圆柱杆上部设有车辙深度激光测距信号发射器，所述车辙深度激光测距信号发射器在升降套筒内上下移动，所述车辙深度激光测距信号接收器设置在升降套筒和接收器主体之间。
进一步的，所述数据采集机构包括无线传输器和数据存储器，在测试过程中，数据存储器记录同一时刻下的车辙深度距离以及行驶距离，并同步将数据通过无线传输器传输至相配套电脑软件。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)本发明的成像仪通过可滑动的测量轮和与测量轮配套的测量轮行驶距离测量机构和车辙深度测量机构，能够对道路车辙进行详细的测量，测试操作便捷，软件可视化表征车辙，对于分析实际道路交通荷载情况对路面的实际车辙造成的影响，指导路面结构的设计与优化有着较为深远的意义；
(2)本发明的成像仪可用于各种形式的车辙的精确测量，车辙测量过程简便易操作，车辙断面曲线的精确图像对实际路面的车辙形成及力学响应模型有一定的支撑作用。
附图说明
图1为本发明路面车辙断面曲线成像仪使用示意图。
图2为本发明路面车辙断面曲线成像仪各部位设置示意图。
图3为本发明框架直杆示意图。
图4为本发明支撑斜杆示意图。
图5为本发明车辙测量轮行驶距离激光测距信号发射器示意图。
图6为本发明车辙信息采集器主体示意图。
图7为本发明路面车辙断面曲线成像仪主体滑轨示意图。
图8为本发明车辙信息采集器主体背面示意图。
附图标记说明：
1-路肩，2-路面，3-支撑斜杆，4-框架直杆，5-接收器主体，6-测量轮，7-滑轨，8-测量轮行驶距离激光测距信号发射器，9-车辙深度激光测距信号接收器，10-测量轮行驶距离激光测距信号接收器，11-车辙深度激光测距信号发射器，12-外框，13-框架直杆，14-支撑斜杆，15-固定横梁，16-发射孔，17-测量轮主体，18-滚动轴，19-电机，20-升降套筒，21-滚轮，22-水准器，23-无线传输器，24-数据存储器，25-滑动横梁，26-接收孔，27-圆柱杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图1和2所示，一种路面车辙断面曲线成像仪，它包括可转动支撑斜杆3、可升降框架直杆4、激光测距信号接收器主体5、车辙测量轮6、滑轨7、车辙测量轮行驶距离激光测距信号发射器8，在使用路面车辙断面曲线成像仪时，可转动支撑斜杆3和可升降框架直杆4横跨路面2架设在路肩1上，不同等级的道路需要使用不同长度类型的路面车辙断面曲线成像仪。
如图3所示，一种可升降框架直杆4，其共有4个，分别分布在四个角，用于支撑路面车辙断面曲线成像仪的主体结构。
如图4所示，一种可转动支撑斜杆3，其共有4个，分别和4个可升降框架直杆4采用转动斜杆转动装置14相连，和可升降框架直杆4一起来固定支撑路面车辙断面曲线成像仪的主体结构，使用时需不断调节可转动支撑斜杆3和可升降框架直杆4，使得激光测距信号接收器主体5上面的水准器22中的气泡处于正中部，以保证激光测距信号接收器主体5的水平。
如图5所示，车辙测量轮行驶距离激光测距信号发射器8固定于车辙测量轮行驶距离激光测距信号发射器固定横梁15中部，车辙测量轮行驶距离测距信号发射孔16与车辙测量轮行驶距离激光测距信号接收孔26正对，用以更准确地测量车辙测量轮的行驶距离。
如图6所示，一种车辙信息采集器主体，它包括车辙测量轮主体17、车辙测量轮电机19、车辙深度激光测距信号发射器升降套筒20、水准器22、无线传输器23、数据存储器24、滚动轴18、圆柱杆27，车辙测量轮主体17通过滚动轴18与圆柱杆27相连，滚动轴可在圆柱杆27中利用滚动轴承滚动而带动车辙信息采集器主体进行移动。在测试过程中，数据存储器24会记录同一时刻下的车辙深度距离Si(i＝1,2,3,…,n)以及行驶距离Li(i＝1,2,3,…,n)，并同步将数据通过无线传输器23传输至相配套电脑软件。
如图7所示，一种路面车辙断面曲线成像仪主体滑轨7，它与激光测距信号接收器滑动横梁25两端的滑轨滚轮21相嵌合，供车辙信息采集器主体前后移动。
如图8所示，车辙测量轮行驶距离激光测距信号接收器设置在激光测距信号接收器主体5的背面，与车辙测量轮行驶距离测距信号发射器8相对，其中车辙测量轮行驶距离测距信号发射孔16与车辙测量轮行驶距离激光测距信号接收孔26正对，以便更准确地测量车辙测量轮的行驶距离Li(i＝1,2,3,…,n)。
本发明工作过程如下：
第一步选取与所测路面等级相对应的长度的路面车辙断面曲线成像仪，将可转动支撑斜杆3和可升降框架直杆4放置于路肩1处，使其垂直横跨于路面2。将激光测距信号接收器主体5放置于车辙测量轮行驶距离激光测距信号发射器8一侧。通过升降框架直杆升降装置13、转动斜杆转动装置14来调节激光测距信号接收器主体5的水平，并通过水准器22中的气泡来判定激光测距信号接收器主体5是否水平。
第二步开启测试按钮，车辙测量轮6在车辙测量轮电机19的驱动下开始匀速转动，并通过滚动轴18带动激光测距信号接收器主体5通过滑轨7进行移动。在移动过程中，车辙测量轮主体17会随着车辙深度的大小而升高或降低，并在车辙深度激光测距信号发射器升降套筒20内上升或下降，从而测得的车辙深度距离Si(i＝1,2,3,…,n)会有区别，数据存储器会记录同一时刻下的车辙深度距离Si(i＝1,2,3,…,n)以及行驶距离Li(i＝1,2,3,…,n)，并同步将数据通过无线传输器23传输至相配套电脑软件。
第三步将在电脑软件中进行路面车辙断面曲线的绘图，电脑软件会先画一条水平线，接着以Si(i＝1,2,3,…,n)和Li(i＝1,2,3,…,n)为坐标点自动描绘出所有的测试点的位置，并连接成线，由此画出路面车辙断面曲线以精确测量实际路面车辙情况，每输入与初始位置间隔的距离Li,电脑会自动给出对应的Si。由于在实际路面上路肩1处没有机动车的行驶，因此一般不会有车辙存在，同时在选择初始位置时必须选择没有车辙的地点。电脑会以S1和Sn为基准画一条线(S1和Sn一般来说相差不大，因为路面坡度有一定的限值)，来代表路面本来的坡度，在此基础上来进行车辙大小及位置的表征。若Si-S1为正数则代表此点为车辙凹处，表现为路面凹陷，相反则为车辙凸处，表现为路面隆起。
本发明中，可转动支撑斜杆3和可升降框架直杆4结合为主体框架；激光测距信号接收器主体5上分别固定有车辙深度激光测距信号接收器9、车辙测量轮行驶距离激光测距信号接收器10；车辙测量轮行驶距离激光测距信号发射器8固定于车辙测量轮行驶距离激光测距信号发射器固定横梁15上；车辙测量轮行驶距离测距信号发射孔16与车辙测量轮行驶距离激光测距信号接收孔26正对；车辙测量轮主体17通过滚动轴18与车辙深度激光测距信号发射器11下方的圆柱杆27采用轴承相连；所述车辙测量轮电机19驱动车辙测量轮6的行驶；车辙深度激光测距信号发射器11可在车辙深度激光测距信号发射器升降套筒20内部升降；水准器22、数据存储器24和无线传输器23置于激光测距信号接收器主体5上部，分别用于调节激光测距信号接收器主体5的水平、存储数据、传输车辙测量轮行驶距离测距结果及车辙深度测距结果给配套电脑及软件；滑轨滚轮21设于激光测距信号接收器滑动横梁25两端，用于在滑轨7中进行滑动。本发明的优点在于：精确测量实际路面车辙情况，测试操作便捷，软件可视化表征车辙。
综上，本发明提供了一种可以精确测量实际路面车辙情况，测试操作便捷，软件可视化表征车辙，对于分析实际道路交通荷载情况对路面的实际车辙造成的影响，指导路面结构的设计与优化有着较为深远的意义。

Claims (10)

1.一种路面车辙断面曲线成像仪，其特征在于，包括
成像仪框架；
测量轮(6)：沿着框架在路面横向上运动；
测量轮行驶距离测量机构：用于测量测量轮(6)的行驶距离；
车辙深度测量机构：用于测量测量轮(6)在垂直方向上的高度变化，即车辙的深度；
数据采集机构：用于实时采集、记录测量轮的行驶距离和高度变化。
2.根据权利要求1所述的成像仪，其特征在于，所述成像仪框架包括四个框架直杆(4)，两个横向滑轨(7)，固定横梁(15)和滑动横梁(25)；
所述四个框架直杆(4)分布在四个角，用于支撑横向滑轨(7)；所述固定横梁(15)设置在滑轨(7)的一端，所述滑动横梁(25)通过两端的滚轮(21)可滑动的设置在滑轨(7)上。
3.根据权利要求2所述的成像仪，其特征在于，所述成像仪框架还包括四个支撑斜杆(3)，所述支撑斜杆(3)和滑轨可转动连接，且分别和框架直杆(4)配合一起固定滑轨；
所述框架直杆(4)为高度可调式；所述支撑斜杆(3)和框架直杆(4)之间的角度可调。
4.根据权利要求3所述的成像仪，其特征在于，所述框架直杆(4)分为两段，两段之间通过螺纹杆连接，框架之间(4)内相对应的设有螺纹孔，通过调整螺纹杆实现框架直杆的高度可调；
所述支撑斜杆(3)通过万向接头和滑轨连接，实现可转动连接。
5.根据权利要求2所述的成像仪，其特征在于，还包括接收器主体(5)和升降套筒(20)，所述接收器主体(5)设置在滑动横梁上；所述接收器主体(5)上部设有水准器(22)。
6.根据权利要求5所述的成像仪，其特征在于，所述测量轮行驶距离测量机构包括测量轮行驶距离激光测距信号发射器(8)和测量轮行驶距离激光测距信号接收器(10)；
所述测量轮行驶距离激光测距信号发射器(8)设置在固定横梁(15)上，所述测量轮行驶距离激光测距信号接收器(10)设置在接收器主体(5)上，且测量轮行驶距离激光测距信号发射器(8)和测量轮行驶距离激光测距信号接收器(10)相对设置。
7.根据权利要求6所述的成像仪，其特征在于，所述测量轮行驶距离激光测距信号发射器(8)包括发射孔(16)和外框(12)，所述发射孔(16)设置在外框(12)的中部；
所述测量轮行驶距离激光测距信号接收器(10)设有接收孔(26)，所述测量轮行驶距离激光测距信号发射器(8)的发射孔(16)和测量轮行驶距离激光测距信号接收器(10)的接收孔(26)相对设置。
8.根据权利要求6所述的成像仪，其特征在于，所述车辙深度测量机构包括车辙深度激光测距信号发射器(11)和车辙深度激光测距信号接收器(9)。
9.根据权利要求8所述的成像仪，其特征在于，所述测量轮(6)包括测量轮主体(17)、滚动轴(18)和测量轮电机(19)；
所述测量轮主体(17)内部设有滚动轴(18)，所述滚动轴(18)的一端通过轴承连接有圆柱杆(27)；
所述圆柱杆(27)上部设有车辙深度激光测距信号发射器(11)，所述车辙深度激光测距信号发射器(11)在升降套筒(20)内上下移动，所述车辙深度激光测距信号接收器(9)设置在升降套筒(20)和接收器主体(5)之间。
10.根据权利要求9所述的成像仪，其特征在于，所述数据采集机构包括无线传输器(23)和数据存储器(24)，在测试过程中，数据存储器(24)记录同一时刻下的车辙深度距离以及行驶距离，并同步将数据通过无线传输器(23)传输至相配套电脑软件。
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