NO169309B - Maaling av jevnhet av veioverflate - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et utstyr for måling av jevnhet langs overflaten av et trafikkareal, f.eks. en vei eller en flystripe.

Nærmere bestemt dreier oppfinnelsen seg om måling av den langsgående dimensjon av veien, dvs. langs et "hjulspor", og ikke på tvers av veien (f.eks. i den hensikt å måle hjulsporets tverrprofil).

Tidligere kjente teknikker for måling av jevnhet langs veibane omfatter hovedsakelig mekaniske avfølingsteknikker. I de senere årene er også optiske teknikker tatt i bruk. F.eks. viser US patent nr. 4 653 316 et kjøretøy med to påmonterte laseranordninger i longitudinal avstand fra hverandre, som kaster lys loddrett ned mot veibanen. Lysflekkene avleses av tilhørende detektorer (fokus-deteksjon).

US patent nr. 4 685 806 viser et system hvor stasjonære laserkilder genererer vertikale og horisontale laser-plan til referanse for et kjøretøy som også har påmontert "laser-kameraer" eller lignende på kjøretøyet, dvs. en tverrstilt rekke lasere/detektorer eller eventuelt ultralyd-trandusere rettet ned mot veilegémet. Man oppnår her en kartlegging av todimensjonal type langs veibanen, men bruken av ekstra lasere for å definere f.eks. et horisontalplan er fordyrende og tidkrevende.

Fra US patent 4 653 316 er kjent et system som er basert på optisk måleteknikk, hvor et kjøretøy har tre påmonterte laser-anordninger i samme longitudinale avstand fra hverandre. Imidlertid er den fremre av disse laseranordningene anordnet høyt over de to andre, dvs. "transduserne" ligger ikke i noen lineær rekke, og det må være åpenbart at den vesentlig lengre avstanden mellom veilegémet og den fremre transduseren i et slikt tilfelle vil gi opphav til relativt store målefeil.

Fra EP 215 948, som også angir en optisk måleteknikk, er kjent et system med tre nivåmålere, men disse er anordnet på en lite gunstig måte på kjøretøyet. Antallet transdusere er forøvrig eksplisitt begrenset til tre.

Foreliggende oppfinnelse benytter bare en enkelt rekke av ultralydtrandusere, hvilket innebærer kostnadsbesparelser i forhold til laser-anordninger. Dessuten elimineres behovet for faste referanseplan når foreliggende oppfinnelse tas i bruk, og målingene kan foretas raskt og sikkert.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved å ta i bruk en fremgangsmåte for måling av overflatejevnhet langs en langsgående dimensjon av et trafikkareal, f.eks. langs en veibane, hvor et måleutstyr under bruk fraktes på et kjøretøy eller en vogn trukket av et kjøretøy, hvor det medfølger styrings-, energiserings- og registreringsanordninger for utførelse av målingene, samt måleinnretninger for vognens/kjøretøyets hastighet og tilbakelagte veilengde, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at det under fart samtidig utsendes ultralydbølger ned mot trafikkarealets overflate fra et antall N > 3 ultralydtransdusere som befinner seg i rekke på undersiden av og langs en rett og i langsgående retning hovedsakelig parallelt med veibanens overflate anordnet bjelke på vognen/kjøretøyet, hvilke ultralydtransdusere er anbragt med lik avstand x mellom hver suksessiv tranduser, og at hver transduser mottar det ultralyd-ekko fra overflaten som skyldes transduserens egen utsendelse.

Fortrinnsvis kjennetegnes fremgangsmåten videre ved at målingene stadig gjentas under fart på en slik måte at en ny ultralydbølgeutsendelse foretas når vognen/kjøretøyet har avansert en veilengde nx i forhold til foregående måling, hvor n er et heltall og n < N-2, slik at det oppnås overlapping i tre eller flere målepunkter med foregående måling.

Det er videre et fordelaktig trekk ved oppfinnelsen at de suksessive målinger tatt under fart, etter registreringen sammenkjedes ved hjelp av en forhåndsprogrammert regnemaskin til et sammenhengende høydeprofil av trafikkarealets langsgående dimensjon.

Fortrinnsvis testes også ultralydtransduserne for korrekt funksjon ved automatisk styrt sammenligning av måleresultater på samsvarende posisjoner ved overlappings-målinger.

Oppfinnelsen angår også et utstyr for måling av overflatejevnhet langs den langsgående dimensjon av trafikkarealet, innrettet for anbringelse på kjøretøyet/vognen, omfattende styrings-, energiserings- og registreringsanordninger for målingene, samt måleinnretninger for vognens/kjøretøyets hastighet og tilbakelagte veilengde, og utstyret er kjennetegnet ved en rett og i langsgående retning hovedsakelig parallelt med veibanens overflate anordnet bjelke på vognen/kjøretøyet, på hvilken bjelkes underside og langs bjelken det befinner seg et antall N > 3 ultralydtransdusere i rekke med lik avstand x mellom hver suksessiv tranduser, innrettet for samtidig utsendelse under fart av ultralydbølger ned mot trafikkarealets overflate og oppfanging av de reflekterte bølger, idet hver tranduser er innrettet for å motta bare det ultralyd-ekko som skyldes dens egen utsendelse.

Fortrinnsvis har utstyret videre anordnet en ytterligere ultralydtransduser på bjelken for korreksjon med hensyn til endringer i lufttrykk, - temperatur og - fuktighet.

Utstyret er fortrinnsvis innrettet for gjentatt utsendelse av ultralydbølger under fart på en slik måte at en ny utsendelse foretas fra ultralydtranduserne når vognen/kjøretøyet har avansert en veilengde nx i forhold til foregående måling, hvor n er et heltall og n < N - 2, slik at det oppnås overlapping i tre eller flere målepunkter med foregående måling.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere med henvisning til den vedføyde figuren. Figuren viser skjematisk en hovedsakelig vannrett bjelke I, anordnet i passende avstand (ca. 20 cm) over et veilegeme II. Eksempelvis har bjelken en lengde på 4 m, og den er i det viste tilfelle utstyrt med 17 ultralydtransdusere rettet ned mot veiens overflate, men antall transdusere og bjelkens lengde kan selvfølgelig varieres innen vide grenser.

I utgangspunktet antas at bjelken I har stilling som er hovedsakelig parallell ved veioverflaten og peker i farts-retningen for kjøretøyet/vognen den er opphengt på. Ultralyd-bølger utsendes samtidig fra samtlige transdusere loddrett ned mot veibanen, og refleksene som detekteres, gir opphav til signaler som registreres i medbragt registreringsutstyr. Typiske parametre som måles kan være gangtid eller fasedreining for de mottatte lydbølgene. Apparat-dimensjoner, avstander og bølgelengder velges hensiktsmessig slik at uønsket påvirkning av sideliggende transdusere minimaliseres eller kan fjernes under signalbehandlingen. Bare den del av en ultralydrefleks som går hovedsakelig loddrett opp til utsendelsestransduseren, skal i prinsipp benyttes ved målingen. Forplantningshastigheten for ultralydbølgene er så mye høyere enn de aktuelle hastigheter som kjøretøyet/vognen med bjelken beveger seg med, at det ikke oppstår problemer på grunn av at transduserne flytter seg mens ultralydbølgene er underveis mellom bjelken og veibanens overflate. Avstanden mellom transduserne er i det eksemplifiserte tilfellet lik 25 cm. Avstanden mellom veioverflaten og de 17 ultralydtransduserne måles således simultant for alle transdusere mens bjelken er i bevegelse. På denne måten kan utstyret brukes som en "automatisert rettholdt". Et beregnings-program vil senere kunne omforme de registrerte data, slik at man får beregnet maksimal pilhøyde når bjelken "berører" overflaten i to punkter. (Med "berøring" menes her bare at det tas utgangspunkt i de to posisjoner hvor de korteste avstander er målt mellom bjelke og veioverflate.)

Kjøretøyet eller vognen beveger seg hele tiden mot høyre på figuren. En ny måling foretas ved samtidig utsendelse av ultralydbølger fra samtlige transdusere idet bjelken befinnner seg en avstand til høyre for utgangsposisjonen, som er et helt multiplum av avstanden mellom to suksessive transdusere. I det eksemplifiserte tilfellet er avstanden fra en transduser til den neste lik 25 cm, og det er valgt et intervall mellom to påfølgende målinger som er lik 4 x 25 cm = 1 m. Valg av slikt måle-intervall foretas etter avveining mellom ønsket om høy nøyaktighet, hvilket tilsier stor grad av overlapping, dvs. korte intervaller, eller hurtig gjennomføring av målingen av et lengre veistykke, hvilket tilsier øket kjørehastighet, noe som betinger lengre registrerings-intervaller. I det viste tilfellet med intervaller på 1 m, ligger maksimal kjørehastighet i praksis i området 40 km pr. time.

Overlappings-registreringsteknikken som er beskrevet foran, gir grunnlag for sammenkjeding av suksessive registreringer, ved hjelp av en datamaskin, til et sammenhengende høydeprofil av overflaten, gitt som beregnede "høyder" med avstand lik den faste innbyrdes avstand mellom ultralydtransduserne. De beregnede høydeverdiene representerer ikke den reelle høyde over havet, men de kan benyttes for å beskrive ujevnheter med bølgelengde opptil 50 m. Det beregnede høyde-profil danner grnnlag for beregning av forskjellige jevnhets-indekser for overflaten av veien.

Overlappings-målingene benyttes også for å kontrollere at alle transdusere fungerer korrekt. Den overlappende delen av profilet fra to påfølgende registreringer må være identisk (ihvertfall etter at korreksjoner for eventuell skråstilling av hele bjelken i forhold til forrige registrering er utført), og dette kan benyttes for undersøkelse av at alle transdusere er kalibrert korrekt. Man kan også på samme måte studere nøyaktig-heten av målingene, og hvordan nøyaktigheten påvirkes av veioverflatens tekstur.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for måling av overflatejevnhet langs en langsgående dimensjon av et trafikkareal, f.eks. langs en veibane, hvor et måleutstyr under bruk fraktes på et kjøretøy eller en vogn trukket av et kjøretøy, hvor det medfølger styrings-, energiserings- og registreringsanordninger for utførelse av målingene, samt måleinnretninger for vognens/ kjøretøyets hastighet og tilbakelagte veilengde, karakterisert ved at det under fart samtidig utsendes ultralydbølger ned mot trafikkarealets overflate (II) fra et antall N > 3 ultralydtransdusere (1-17) som befinner seg i rekke på undersiden av og langs en rett og i langsgående retning hovedsakelig parallelt med veibanens overflate anordnet bjelke (I) på vognen/kjøretøyet, hvilke ultralydtransdusere (1-17) er anbragt med lik avstand x mellom hver suksessiv transduser, og at hver transduser mottar det ultralyd-ekko fra overflaten (II) som skyldes transduserens egen utsendelse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at målingene stadig gjentas under fart på en slik måte at en ny ultralydbølge-utsendelse foretas når vognen/kjøretøyet har avansert en veilengde n x i forhold til foregående måling, hvor n er et heltall og n < N - 2, slik at det oppnås overlapping i tre eller flere målepunkter med foregående måling.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at suksessive målinger tatt under fart, etter registreringen sammenkjedes ved hjelp av en forhåndsprogrammert regnemaskin til et sammenhengende høydeprofil av trafikkarealets langsgående dimensjon.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at ultralydtransduserne (1-17) testes for korrekt funksjon ved automatisk styrt sammenligning av måleresultater på samsvarende posisjoner ved overlappings-målinger.

5. Utstyr for måling av overflatejevnhet langs en langsgående dimensjon av et trafikkareal, f.eks. langs en veibane, innrettet for anbringelse på et kjøretøy eller en vogn trukket av et kjøretøy, omfattende styrings-, energiserings- og registreringsanordninger for målingene, samt måleinnretninger for vognens/- kjøretøyets hastighet og tilbakelagte veilengde, karakterisert ved en rett og i langsgående retning hovedsakelig parallelt med veibanens overflate anordnet bjelke (I) på vognen/kjøretøyet, på hvilken bjelkes underside og langs bjelken det befinner seg et antall N > 3 ultralydtransdusere (1-17) i rekke med lik avstand x mellom hver suksessiv transduser, innrettet for samtidig utsendelse under fart av ultralydbølger ned mot trafikkarealets overflate (II) og oppfanging av de reflekterte bølger, idet hver transduser (1-17) er innrettet for å motta bare det ultralyd-ekko som skyldes dens egen utsendelse.

6. Utstyr ifølge krav 5, karakterisert ved en ytterligere ultralydtransduser anordnet på bjelken (I) for korreksjon med hensyn til endringer i lufttrykk,- temperatur og - fuktighet.

7. Utstyr ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at det er innrettet for gjentatt utsendelse av ultralydbølger under fart på en slik måte at en ny utsendelse foretas fra ultralydtransduserne (1-17) når vognen/kjøretøyet har avansert en veilengde n x i forhold til foregående måling, hvor n er et heltall og n < N - 2, slik at det oppnås overlapping i tre eller flere målepunkter med foregående måling.