RU210793U1 - Устройство определения продольного микропрофиля дорожного покрытия - Google Patents

Устройство определения продольного микропрофиля дорожного покрытия Download PDF

Info

Publication number
RU210793U1
RU210793U1 RU2021103660U RU2021103660U RU210793U1 RU 210793 U1 RU210793 U1 RU 210793U1 RU 2021103660 U RU2021103660 U RU 2021103660U RU 2021103660 U RU2021103660 U RU 2021103660U RU 210793 U1 RU210793 U1 RU 210793U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensors
distance
road surface
equal
measuring
Prior art date
Application number
RU2021103660U
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Павлович Варятченко
Николай Александрович Лушников
Петр Александрович Лушников
Денис Игоревич Ковалев
Андрей Викторович Кочетков
Сергей Сергеевич Тюник
Михаил Львович Ермаков
Original Assignee
Федеральное автономное учреждение "Российский дорожный научно-исследовательский институт" (ФАУ "РОСДОРНИИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное автономное учреждение "Российский дорожный научно-исследовательский институт" (ФАУ "РОСДОРНИИ") filed Critical Федеральное автономное учреждение "Российский дорожный научно-исследовательский институт" (ФАУ "РОСДОРНИИ")
Priority to RU2021103660U priority Critical patent/RU210793U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU210793U1 publication Critical patent/RU210793U1/ru

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/01—Devices or auxiliary means for setting-out or checking the configuration of new surfacing, e.g. templates, screed or reference line supports; Applications of apparatus for measuring, indicating, or recording the surface configuration of existing surfacing, e.g. profilographs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C7/00—Tracing profiles
    • G01C7/02—Tracing profiles of land surfaces
    • G01C7/04—Tracing profiles of land surfaces involving a vehicle which moves along the profile to be traced

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к определению показателей ровности дорожного покрытия с помощью базового автомобиля, движущегося по дороге, например при строительстве или эксплуатации дорог.Задачей настоящего технического решения является расширение функциональных возможностей использования устройства.Заявляемое устройство выполнено в виде измерительной балки 1 с жестко закрепленными на ней последовательно расположенными первым, вторым, третьим, четвертым и пятым датчиками 2 и компьютером 3, принимающим сигналы от лазерных датчиков 2.При этом расстояния между датчиками 2 связанными соотношениемгде L1-5- расстояние между первым d1и пятым d5датчиками;L1-4- расстояние между первым d1и четвертым d4датчиками, равное половине расстояния между первым d1и пятым d5датчиками;L1-3- расстояние между первым d1и третьим d3датчиками, равное половине расстояния между первым d1и четвертым d4датчиками;L1-2- расстояние между первым d1и вторым d2датчиками, равное половине расстояния между первым d1и третьим d3датчиками.Размещение датчиков на расстояниях, связанных заявляемым соотношением, позволяет повысить точность измерения путем измерения неровности дорожного покрытия с шагом, совпадающим с минимальным расстоянием между датчиками 2, что дает возможность определять микропрофиль поверхности дорожного покрытия в диапазоне, включающем короткие, средние и длинные неровности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к определению показателей ровности дорожного покрытия с помощью базового автомобиля, движущегося по дороге, например при строительстве или эксплуатации дорог.
На данный момент для контроля показателей ровности покрытия автомобильных дорог применяются различные методы обследования, например:
измерение с помощью трехметровой рейки и клин-промерника, который предусматривает измерение величины просвета под рейкой; измерения таким способом весьма трудоемки и небезопасны.
измерение с помощью нивелира (тахеометра) методом амплитуд, при котором вычисляют модуль разности вертикальных отметок поверхности с шагом 5, 10 и 20 м; измерения таким способом весьма трудоемки и небезопасны.
измерение с применением специального прибора на базовом автомобиле, при котором определяют амплитуды вертикальных колебаний прибора относительно подрессоренного кузова, выражаемое в виде суммарного перемещения неподрессоренной массы относительно подрессоренной на 1 км дороги (см/км); измеренные таким способом показатели ровности зависят не только от геометрии дорожного покрытия, но и от характеристик подвески используемого для измерений автомобиля.
измерение с помощью специального прибора - профилометра, устанавливаемого на автомобиль.
Существует конструкция профилометра, в состав которого входят два датчика на базе акселерометра, устанавливаемые на колесе и кузове автомобиля для определения их вертикальных перемещений. Конструкция позволяют определять показатели ровности только в определенном диапазоне скоростей, как правило 30-90 км/ч, их использование весьма затруднительно например в городских условиях.
измерение с помощью специального прибора - профилометра, устанавливаемого на автомобиль.
Известен индикатор неровностей для измерения профиля поверхности дороги, включающий в себя два или более бесконтактных датчика расстояния по высоте, таких как ультразвуковые датчики, лазерные датчики и т.п. Бесконтактные датчики расстояния по высоте расположены попарно, включая ведомый бесконтактный датчик расстояния по высоте и ведущий бесконтактный датчик расстояния по высоте, расположенный на известном расстоянии от ведомого бесконтактного датчика расстояния по высоте. Также имеется датчик наклона для измерения угла наклона переднего и заднего бесконтактных датчиков расстояния возвышения относительно горизонтальной плоскости. Индикатор неровностей создает профиль поверхности дороги путем вычисления высоты для второго местоположения с использованием высоты, назначенной первому местоположению, и разности высот между первым местоположением и вторым местоположением (см. патент US №7845878, МПК Е01С 11/24; Е01С 23/07; опубл. 07.12.2010 г.).
Недостатком известного технического решения является необходимость использования дополнительных датчиков уклонов и общая громоздкость конструкции, что не позволяет использовать ее мобильных лабораториях.
Известно устройство для измерения свойств дорожного покрытия, имеющее множество функций, в частности, измерение ровности дорожного покрытия, в виде ручной тележки, имеющей часть рамы с длиной соответствующую первой контрольной длине 3 метра или более, и оснащенную измерительным блоком, размещенным по центру рамы, и включающим измеритель высоты в виде лазерного датчика (см. патент JP №2005227249, МПК Е01С 23/01; G01B 21/00; G01C 7/04; опубл. 06.11.1998 г.).
Недостатком известного технического решения является необходимость ручных измерений, т.к. используется ручная тележка, измерения таким способом весьма трудоемки и небезопасны.
Известно устройство для измерения профиля продольного профиля дороги в виде бортового профилометра, содержащего три бесконтактных датчика измерения расстояния, установленные в передней части транспортного средства, а также систему для измерения положения датчиков относительно горизонта, включающую акселерометр для измерения вертикального ускорения и инклинометры для измерения углов наклона шасси относительно фиктивного горизонта по крену и тангажу (см. патент WO №9824977, МПК Е01С 23/01; G01B 21/00; G01C 7/04; опубл. 06.11.1998 г.).
Известный профилометр позволяет воссоздать профиль по трем следам на проезжей части, следу справа от транспортного средства, следу слева и центральному следу, используя компьютер, подключенный к различным устройствам.
Известное техническое решение, ввиду наличия акселерометра, позволяет определять показатели ровности только в ограниченном диапазоне скоростей движения автомобиля с профилометром.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство измерения профиля дороги, содержащее несущую раму, которую можно перемещать по проезжей части, продольную балку, удерживаемую указанной рамой таким образом, чтобы она была по существу горизонтальной, три бесконтактных датчика измерения расстояния, установленные горизонтально и равноудалено на упомянутую балку и способные передавать сигналы, отражающие их высоту над проезжей частью, устройство для измерения расстояния, пройденного рамой, и компьютер, принимающий сигналы от устройства для измерения расстояния, пройденного рамой, и бесконтактного расстояния датчики измерения. При этом передний датчик (Cav) и задний датчик (Car) расположены на расстоянии L от среднего датчика (Cmi). Таким образом, балка имеет длину, равную 2L. (см. патент WO №0144754, МПК Е01С 23/01; G01C 7/04; опубл. 21.06.2001 г.).
Недостатком известной конструкции является низкая точность измерения профиля дорожного покрытия, что снижает функциональные возможности его использования.
Кроме того, в известной конструкции для поддержания несущей балки в горизонтальном положении необходимо использовать специальное устройство, что также оказывает негативное влияние на расширение функциональных возможностей его использования.
Задачей настоящего технического решения является расширение функциональных возможностей использования устройства.
Техническим результатом, достигаемым в результате решения поставленной задачи, является повышение точности измерения профиля дорожного покрытия за счет возможности расширения диапазона измерения геометрических показателей продольной ровности дорожного покрытия.
Поставленный технический результат достигается тем, что устройство определения продольного микропрофиля дорожного покрытия, содержащее измерительную балку с жестко закрепленными на ней тремя лазерными датчиками, и компьютером, принимающим сигналы от лазерных датчиков, при этом третий средний датчик размещен между крайними датчиками на расстоянии, равном половине длины балки, согласно технического решения, устройство дополнительно снабжено двумя датчиками, размещенными между первым и средним датчиками, при этом расстояние между последовательно расположенными первым, вторым, третьим, четвертым и пятым датчиками связаны соотношением
L1-5=2 L1-4=4 L1-3=8 L1-2,
где L1-5 - расстояние между первым и пятым датчиками;
L1-4 - расстояние между первым и четвертым датчиками, равное половине расстояния между первым и пятым датчиками;
L1-3 - расстояние между первым и третьим датчиками, равное половине расстояния между первым и четвертым датчиками;
L1-2 - расстояние между первым и вторым датчиками, равное половине расстояния между первым и третьим датчиками.
При этом измерительная балка жестко установлена на шасси базового транспортного средства и ориентирована по ходу его движения.
Заявляемая совокупность признаков позволяет расширить функциональные возможности использования устройства, за счет повышения точности измерения профиля дорожного покрытия, путем расширения диапазона измерения геометрических показателей продольной ровности дорожного покрытия.
Это обусловлено тем, что размещение дополнительных датчиков на измерительной балке на расстояниях определяемых заявляемым соотношением позволяет измерять неровности дорожного покрытия с длиной, меньшей, чем расстояния между соседними датчиками, что дает возможность оценивать микропрофиль поверхности дорожного покрытия без перенастройки базы измерения как функцию расстояния, и осуществлять измерения показателей неровности дорожного покрытия независимо от вариации (разброса) скорости движения устройства и вариации сочетаний коротких, средних и длинных неровностей поверхности проезжей части автомобильной дороги.
Заявляемое техническое решение проиллюстрировано чертежами, где на фиг. 1 изображена общая схема устройства; на фиг. 2 - пример осуществления измерения; на фиг. 3 - иллюстрация дискретной зависимости результата измерений.
Позиции на чертежах означают следующее: 1 - несущая балка, 2 - датчики, 3 - персональный компьютер; 4 - транспортное средство.
Обозначения на чертежах означают следующее: L - расстояния между датчиками 2; d1, d2, d3, d4 и d5 - первый, второй, третий, четвертый и пятый датчики 2; «А» - направление движения транспортного средства.
Заявляемое устройство выполнено в виде измерительной балки 1 с жестко закрепленными на ней последовательно расположенными первым, вторым, третьим, четвертым и пятым датчиками 2 и компьютером 3, принимающим сигналы от лазерных датчиков 2.
Расстояния между датчиками 2 связанными соотношением
Figure 00000001
где L1-5 - расстояние между первым d1 и пятым d5 датчиками;
L1-4 - расстояние между первым d1 и четвертым d4 датчиками, равное половине расстояния между первым d1 и пятым d5 датчиками;
L1-3 - расстояние между первым d1 и третьим d3 датчиками, равное половине расстояния между первым d1 и четвертым d4 датчиками;
L1-2 - расстояние между первым d1 и вторым d2 датчиками, равное половине расстояния между первым d1 и третьим d3 датчиками.
Для осуществления измерений продольного профиля дорожного покрытия устройство может быть жестко установлено на базовом транспортном средстве 4, например, автомобиле или тележке, и ориентировано в направлении «А» по ходу его движения, т.е расположено по продольной оси транспортного средства 4 (фиг. 2).
Измерения заявляемым устройством осуществляют следующим образом.
Лазерные датчики 2 измеряют вертикальные расстояния от неподвижной балки 1 до определенных точек покрытия, расположенных вдоль траектории движения колеса автомобиля сначала с постоянным шагом, равным расстоянию L1-2 - между первым d1 крайним и вторым d2 датчиками.
Полученные расстояния обрабатываются с помощью итерационной формулы в результате реализации вычислительного алгоритма
Figure 00000002
где ƒj, j=1, …, n - ординаты продольного профиля,
b1j, b2j, b3j - результаты измерений на j-м шаге (фиг. 3). Формула (2) представляет собой дискретную реализацию зависимости
Figure 00000003
,
где s - расстояние (по траектории движения), h(s) - известная функция измерений, ее дискретная реализация: hj=2b2j-b3j-b1j, ƒ(s) - продольный профиль дороги, дискретная реализация второй производной профиля:
Figure 00000004
Далее, решая дифференциальное уравнение (3) стандартными методами, определяют продольный микропрофиль, измеренный с шагом L1-2.
Рассмотрим этот процесс подробнее. Возьмем датчики d1, d4 и d5.
Расстояния между датчиками d1, d4 и d4, d5 равны, т.к. L1-5=2L1-4. При перемещении измерительной балки вдоль дороги на расстояние L1-4, датчик d1 перемещается на место, которое занимал датчик d4, а датчик d4 на место датчика d5. Это позволяет записать итерационное соотношение (2), из которого последовательно определяют ординаты микропрофиля дорожного покрытия.
Аналогично рассматривают датчики d1, d3, d4 и затем d1, d2, d3 (2 и 3 итерации).
На 2 итерации мы уменьшаем шаг измерений в два раза, т.к. L1-4=2L1-3, т.е. расстояние между первым d1 и четвертым d4 датчиками 2 в два раза больше расстояния между первым d1 и третьим d3 датчиками 2.
На 3 итерации мы уменьшаем шаг измерений в два раза по сравнению со второй итерацией, т.к. L1-3=2L1-2, т.е. расстояние между первым d1 и третьим d3 датчиками 2 в два раза больше расстояния между первым d1 и вторым d2 датчиками 2, что проиллюстрировано на фиг. 3.
Таким образом, размещение датчиков на расстояниях, связанных заявляемым соотношением, позволяет повысить точность измерения путем измерения неровности дорожного покрытия с шагом, совпадающим с минимальным расстоянием между датчиками 2, что дает возможность определять микропрофиль поверхности дорожного покрытия в диапазоне, включающим короткие, средние и длинные неровности.

Claims (7)

1. Устройство определения продольного микропрофиля дорожного покрытия, содержащее измерительную балку с жестко закрепленными на ней тремя лазерными датчиками и компьютером, принимающим сигналы от лазерных датчиков, при этом третий средний датчик размещен между крайними датчиками на расстоянии, равном половине длины балки, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено двумя датчиками, размещенными между первым и средним датчиками, при этом расстояние между последовательно расположенными первым, вторым, третьим, четвертым и пятым датчиками связаны соотношением
L1-5=2 L1-4=4 L1-3=8 L1-2,
где L1-5 - расстояние между первым и пятым датчиками;
L1-4 - расстояние между первым и четвертым датчиками, равное половине расстояния между первым и пятым датчиками;
L1-3 - расстояние между первым и третьим датчиками, равное половине расстояния между первым и четвертым датчиками;
L1-2 - расстояние между первым и вторым датчиками, равное половине расстояния между первым и третьим датчиками.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измерительная балка жестко установлена на шасси базового транспортного средства и ориентирована по ходу его движения.
RU2021103660U 2021-02-12 2021-02-12 Устройство определения продольного микропрофиля дорожного покрытия RU210793U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021103660U RU210793U1 (ru) 2021-02-12 2021-02-12 Устройство определения продольного микропрофиля дорожного покрытия

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021103660U RU210793U1 (ru) 2021-02-12 2021-02-12 Устройство определения продольного микропрофиля дорожного покрытия

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU210793U1 true RU210793U1 (ru) 2022-05-04

Family

ID=81459077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021103660U RU210793U1 (ru) 2021-02-12 2021-02-12 Устройство определения продольного микропрофиля дорожного покрытия

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU210793U1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4048849A (en) * 1974-07-22 1977-09-20 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Method and apparatus for measuring surface flatness of material
US5753808A (en) * 1995-09-11 1998-05-19 Quest Integrated, Inc. Self-compensating rolling weight deflectometer
US6925859B2 (en) * 2001-03-08 2005-08-09 Peugeot Citroen Automobiles Sa Device for detecting a running surface and vehicle using same
CN201381467Y (zh) * 2009-02-20 2010-01-13 长安大学 多功能对称式激光路面检测装置
RU2439487C2 (ru) * 2009-03-25 2012-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Люмента" Устройство и способ бесконтактного измерения кривизны длинномерного объекта
US8596116B2 (en) * 2009-10-16 2013-12-03 Dynatest International A/S Triangulation of pavement deflections using more than four sensors

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4048849A (en) * 1974-07-22 1977-09-20 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Method and apparatus for measuring surface flatness of material
US5753808A (en) * 1995-09-11 1998-05-19 Quest Integrated, Inc. Self-compensating rolling weight deflectometer
US6925859B2 (en) * 2001-03-08 2005-08-09 Peugeot Citroen Automobiles Sa Device for detecting a running surface and vehicle using same
CN201381467Y (zh) * 2009-02-20 2010-01-13 长安大学 多功能对称式激光路面检测装置
RU2439487C2 (ru) * 2009-03-25 2012-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Люмента" Устройство и способ бесконтактного измерения кривизны длинномерного объекта
US8596116B2 (en) * 2009-10-16 2013-12-03 Dynatest International A/S Triangulation of pavement deflections using more than four sensors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103115581B (zh) 多功能轨道测量系统及方法
JP4220929B2 (ja) 路面平坦性測定装置
CN101644023B (zh) 一种路面平整度检测方法
EP0575327B1 (en) A method and an apparatus for measuring curvature and crossfall of ground surfaces
CN102162217B (zh) 激光动态弯沉测量车
JP5808656B2 (ja) 三次元レーザ計測システムおよび路面の縦断プロファイルの作成方法
CN101251380B (zh) 随动式手推平整度测量装置
CN101619968B (zh) 一种路面平整度检测方法和装置
US6688167B2 (en) Measuring the profile of a pavement by moving three contactless distance-measuring sensors
CN2938028Y (zh) 路面平整度测量装置
CN104929024A (zh) 路面平整度检测仪及路面平整度测量方法
CN201530980U (zh) 一种路面平整度检测装置
CN105527165A (zh) 一种沥青路面裂缝荷载响应相对位移测试方法及测试装置
CN102535317A (zh) 路面弯沉的快速检测装置
CN110940286A (zh) 一种用于隧道围岩变形非接触监测的优化装置
CN111877108A (zh) 一种基于线激光的路面平整度测量方法
RU210793U1 (ru) Устройство определения продольного микропрофиля дорожного покрытия
CN104949649A (zh) 道路表面不平度测量装置
CN102564333A (zh) 铁路路基动态弯沉测试方法
CN113062182A (zh) 一种基于多传感器融合的精细路面平顺性检测系统及方法
Setiawan et al. Road quality assessment using international roughness index method and accelerometer on android
JP4386985B2 (ja) 路面の延長方向形状の車載測定装置
CN110552278A (zh) 一种沥青路面弯沉快速检测方法
CN202559215U (zh) 路面弯沉的快速检测装置
Gan et al. Bridge continuous deformation measurement technology based on fiber optic gyro