RU2400594C1 - Method for measurement and registration of road surface coating operation data and functional complex for its realisation - Google Patents
Method for measurement and registration of road surface coating operation data and functional complex for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2400594C1 RU2400594C1 RU2009102175/03A RU2009102175A RU2400594C1 RU 2400594 C1 RU2400594 C1 RU 2400594C1 RU 2009102175/03 A RU2009102175/03 A RU 2009102175/03A RU 2009102175 A RU2009102175 A RU 2009102175A RU 2400594 C1 RU2400594 C1 RU 2400594C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- subsystem
- coating layer
- subsystems
- analysis
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к области строительства и эксплуатации улично-дорожных сетей, а также к средствам и способам комплексной диагностики эксплуатационных показателей объектов дорожного хозяйства и организации мониторинга за их технико-эксплуатационным состоянием в режиме реального времени.The inventions relate to the field of construction and operation of road networks, as well as to the means and methods of comprehensive diagnostics of operational indicators of road facilities and the organization of monitoring of their technical and operational status in real time.
Из уровня техники известен способ измерения и регистрации технико-эксплуатационных показателей поверхности покрытия дорожной одежды, в процессе которого осуществляют мониторинг улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории. Лабораторию оснащают контрольно-измерительной системой с функциональным комплексом на основе оптико-механической компоненты. Для осуществления мониторинга упомянутую систему стационарно устанавливают на базовом транспортном средстве и функционально связывают выходные каналы соответствующих подсистем контрольно-измерительной системы с бортовым вычислительным комплексом. Упомянутый комплекс функционально является средством обработки полученной информации и передачи результатов обработки на центральную ЭВМ в режиме реального времени (RU, №2170298, C2, 2001 г., кл. E01C 23/07).The prior art method of measuring and recording technical and operational indicators of the surface of the pavement, in the process of which they monitor the road network through a mobile road laboratory. The laboratory is equipped with a control and measuring system with a functional complex based on the optical-mechanical components. For monitoring, the said system is permanently installed on the base vehicle and the output channels of the corresponding subsystems of the control and measuring system are functionally connected to the on-board computer system. The mentioned complex is functionally a means of processing the received information and transmitting the processing results to the central computer in real time (RU, No. 2170298, C2, 2001,
Из уровня техники известен функциональный комплекс для измерения и регистрации технико-эксплуатационных показателей поверхности покрытия дорожной одежды в процессе осуществления мониторинга улично-дорожной сети. Данный комплекс включает предназначенную для стационарной установки на базовом транспортном средстве оптико-механическую компоненту, функционально являющуюся составляющей частью комплексной контрольно-измерительной системы. Выходные каналы соответствующих подсистем оптико-механической компоненты функционально связаны с бортовым вычислительным комплексом. Упомянутый комплекс функционально является средством обработки полученной информации и передачи результатов обработки на центральную ЭВМ в режиме реального времени (RU, №2170298, C2, 2001 г., кл. E01C 23/07).The prior art functional complex for measuring and recording technical and operational indicators of the pavement surface in the process of monitoring the road network. This complex includes an optical-mechanical component intended for stationary installation on a basic vehicle, which is functionally part of an integrated control and measuring system. The output channels of the corresponding subsystems of the optical-mechanical component are functionally connected to the on-board computer complex. The mentioned complex is functionally a means of processing the received information and transmitting the processing results to the central computer in real time (RU, No. 2170298, C2, 2001,
К недостаткам данных известных из уровня техники технических решений (как в отношении объекта «способ», так и в отношении объекта «устройство») можно отнести ограниченные эксплуатационные возможности вследствие:The disadvantages of the data of technical solutions known from the prior art (both in relation to the object “method” and in relation to the object “device”) include limited operational capabilities due to:
- отсутствия дублирующих функционально схожих, но структурно различных подсистем измерения и регистрации идентичных технико-эксплуатационных показателей дорожного объекта, в результате чего снижаются показатели достоверности и точности результатов исследования за счет исключения возможности получения усредненных параметров упомянутых идентичных показателей на базе данных, полученных несколькими структурно различными подсистемами контрольно-измерительной системы;- the absence of duplicate functionally similar, but structurally different subsystems for measuring and recording identical technical and operational indicators of a road object, as a result of which reliability and accuracy of the research results are reduced by eliminating the possibility of obtaining averaged parameters of the mentioned identical indicators on the basis of data obtained by several structurally different subsystems control and measuring system;
- обеспечения контроля и регистрации исключительно одного технико-эксплуатационного параметра дорожного объекта;- ensuring control and registration of only one technical and operational parameter of a road object;
- отсутствия возможности контроля и регистрации состояния элементов обустройства дорожного объекта, в том числе подземных и надземных коммуникаций.- the lack of control and registration of the state of the elements of the arrangement of the road object, including underground and aboveground communications.
В основу заявленных технических решений была поставлена задача расширения функциональных возможностей передвижной дорожной лаборатории посредством обеспечения комплексного контроля и регистрации ряда основных технико-эксплуатационных параметров дорожных одежд (а также контроля и регистрации состояния элементов обустройства дорожного объекта) в реальном режиме времени при повышении точности и достоверности измерения и привязки к относительной и абсолютной системам координат (посредством использования дублирующих функционально схожих, но структурно различных подсистем для осуществления исследования идентичных показателей), а также повышении производительности процесса комплексного мониторинга улично-транспортной сети в целом посредством расширения номенклатуры функционально-технологических средств контроля и регистрации, синхронно работающих в процессе осуществления мониторинга.The claimed technical solutions were based on the task of expanding the functionality of a mobile road laboratory by providing integrated monitoring and recording of a number of basic technical and operational parameters of road pavements (as well as monitoring and recording the state of elements of a road object arrangement) in real time with increased accuracy and reliability of measurement and binding to relative and absolute coordinate systems (through the use of duplicate functionally similar, but structurally different subsystems for the study of identical indicators), as well as improving the performance of the process of comprehensive monitoring of the road transport network as a whole by expanding the range of functional and technological monitoring and registration tools that work simultaneously in the process of monitoring.
Таким образом, технический результат - повышение точности и достоверности результатов измерений при повышении производительности.Thus, the technical result is an increase in the accuracy and reliability of the measurement results while increasing productivity.
Кроме того, еще одной технической задачей (обеспечиваемой посредством заявленного способа) является обеспечение возможности функционирования с заданной точностью и разрешающей способностью таких подсистем, как подсистемы регистрации дефектов проезжей части и элементов обустройства дорожного полотна (функционально являющейся средством двухмерной оценки упомянутых дефектов дорожного покрытия) и подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта (функционально являющейся средством оценки состояния элементов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства) в условиях освещенности элементов дорожного объекта, не соответствующих заданным параметрам освещенности (регламентируемым свойствами оптоэлектронных каналов линейных камер сканирования соответствующей подсистемы), за счет использования в указанных подсистемах средств (определенной конструкции) локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта без ухудшения условий повседневной регулярной эксплуатации дорожного объекта иными транспортными средствами (т.е. исключается возможность создания на дорожном объекте аварийных ситуаций в процессе осуществления мониторинга).In addition, another technical task (provided by the claimed method) is the provision of the ability to operate with a given accuracy and resolution of such subsystems as subsystems for registering defects of the roadway and elements of the arrangement of the roadway (functionally a means of two-dimensional assessment of the mentioned defects of the road surface) and subsystem registering the state of arrangement of a road object (which is functionally a means of assessing the state of elements of to the right, left, and above the trajectory of the base vehicle) in the conditions of illumination of elements of a road object that do not correspond to specified illumination parameters (regulated by the properties of the optoelectronic channels of linear scanning cameras of the corresponding subsystem), due to the use of local illumination in the indicated subsystems the studied areas of the surfaces of the elements of the road object without deteriorating the conditions of the daily regular operation of the road object and other vehicles (i.e. it excludes the possibility of creating emergencies at a road facility during monitoring).
То есть дополнительный технический результат - обеспечение заданных параметров освещенности исследуемых структурных элементов дорожного объекта в условиях естественной освещенности, не соответствующей заданным параметрам освещенности, регламентируемым свойствами оптоэлектронных каналов линейных камер сканирования соответствующей подсистемы, что повышает точность и достоверность результатов измерений.That is, an additional technical result is the provision of the specified illumination parameters of the investigated structural elements of the road object in natural light conditions that do not correspond to the specified illumination parameters regulated by the properties of the optoelectronic channels of the linear scanning cameras of the corresponding subsystem, which increases the accuracy and reliability of the measurement results.
Поставленная задача в отношении объекта изобретения «способ» решается посредством того, что в способе измерения и регистрации технико-эксплуатационных показателей поверхности покрытия дорожной одежды, в процессе которого осуществляют мониторинг улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории, которую оснащают контрольно-измерительной системой с функциональным комплексом на основе оптико-механической компоненты; для чего упомянутую систему стационарно устанавливают на базовом транспортном средстве и функционально связывают выходные каналы соответствующих подсистем контрольно-измерительной системы с бортовым вычислительным комплексом (функционально являющимся средством обработки полученной информации и передачи результатов обработки на центральную ЭВМ в режиме реального времени), согласно изобретению, в качестве исследуемых показателей выбирают, по меньшей мере, физико-химические показатели покровного слоя (включая его толщину) дисперсной системы, образующейся на поверхности покрытия дорожной одежды (преимущественно, под воздействием искусственно наносимой в зимнее время антигололедной композиции); процессы качественного и количественного анализа химического состава дисперсных фаз (растворенных в дисперсной среде) упомянутой дисперсной системы осуществляют в режиме экспресс-анализа спектрально-оптическими методами одновременно несколькими функционально схожими, но структурно различными подсистемами функционального комплекса; при этом конечный результат экспресс-анализа формируют на основе усреднения величин идентичных показателей (независимо полученных посредством структурно различных подсистем упомянутого функционального комплекса контрольно-измерительной системы); для чего в составе последней используют, по меньшей мере:The problem with the object of the invention, the “method” is solved by the fact that in the method of measuring and recording technical and operational indicators of the surface of the pavement, during which the road network is monitored by means of a mobile road laboratory, which is equipped with a control and measuring system with a functional a complex based on an optical-mechanical component; why the said system is permanently installed on the base vehicle and the output channels of the corresponding subsystems of the control and measuring system are functionally connected to the on-board computer complex (functionally being a means of processing the received information and transmitting the processing results to a central computer in real time), according to the invention, as of the studied parameters, at least the physicochemical parameters of the coating layer (including its thickness) are selected minutes system formed on the coating surface of the pavement (preferably, under the influence of applied artificial icing in winter formulation); processes of qualitative and quantitative analysis of the chemical composition of dispersed phases (dissolved in a dispersed medium) of the dispersed system are carried out in the express analysis mode by spectral-optical methods simultaneously by several functionally similar, but structurally different subsystems of the functional complex; the final result of the express analysis is formed on the basis of averaging the values of identical indicators (independently obtained by means of structurally different subsystems of the mentioned functional complex of the control and measuring system); why in the composition of the latter use at least:
- подсистему оптического определения и регистрации исследуемых физико-химических показателей (включая толщину покровного слоя), которую организуют на основе импульсного источника оптического излучения (направленного под заданным углом к поверхности исследуемого покровного слоя) и приемника отраженного излучения;- a subsystem of optical determination and registration of the studied physicochemical parameters (including the thickness of the coating layer), which is organized on the basis of a pulsed source of optical radiation (directed at a given angle to the surface of the studied coating layer) and a reflected radiation receiver;
- первую и вторую подсистемы спектрального экспресс-анализа, каждую из которых организуют на основе собственного оптического газоанализатора и импульсных оптических излучателей различного диапазона длин волн, а именно в виде квантового генератора в первой подсистеме и в виде светодиодного излучателя во второй подсистеме, которые функционально являются средствами трансформации фазового состояния вещества дисперсной системы покровного слоя (в зоне импульсного экспонирования этого слоя генерируемыми вышеуказанными излучателями потоками излучения) в пыле-, газо-, парообразную смесь, которую транспортируют в рабочие камеры газоанализаторов, причем упомянутую трансформацию осуществляют преимущественно в режиме оптически реализуемого взрыва, ударную волну которого искусственно, конструктивными средствами направляют в зону соответствующих рабочих камер газоанализаторов, функционально используя кинетическую энергию этой волны в качестве средства направленной транспортировки упомянутой пыле-, газо-, парообразной смеси в зону исследования;- the first and second subsystems of spectral express analysis, each of which is organized on the basis of its own optical gas analyzer and pulsed optical emitters of various wavelength ranges, namely in the form of a quantum generator in the first subsystem and in the form of an LED emitter in the second subsystem, which are functionally means transformations of the phase state of the substance of the dispersed system of the coating layer (in the zone of pulsed exposure of this layer by the above radiation) into a dusty, gas-, vaporous mixture, which is transported into the working chambers of gas analyzers, the above-mentioned transformation being carried out mainly in the mode of an optically realized explosion, the shock wave of which is artificially, structurally directed to the zone of the corresponding working chambers of the gas analyzers, using kinetic energy this wave as a means of directional transportation of the aforementioned dust-, gas-, vaporous mixture to the study area;
кроме того, в упомянутом функциональном комплексе контрольно-измерительной системы используют подсистему организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях, сформированную на основе вакуумного насоса и блока кассетных накопителей; посредством данной подсистемы (в процессе указанного экспресс-анализа в промежутки времени между импульсами оптических излучателей первой и/или второй подсистем спектрального анализа) осуществляют отбор проб вещества упомянутого покровного слоя дисперсной системы в естественном фазовом состоянии; причем структурные элементы данной подсистемы (в частности, вакуумный насос с его транспортировочными магистралями) и подсистем спектрального экспресс-анализа пространственно и конструктивно организуют на базовом транспортном средстве таким образом, что упомянутый вакуумный насос одновременно используют и в качестве дополнительного средства направленной транспортировки упомянутой пыле-, газо-, парообразной смеси в рабочие камеры оптических газоанализаторов в процессе осуществления экспресс-анализа; причем результаты лабораторного анализа исследуемого вещества дисперсной системы используют для окончательной корректировки усредненных результатов, полученных на основе экспресс-анализа.in addition, in the aforementioned functional complex of the control and measuring system, a subsystem for organizing a chemical analysis of the substance of the coating layer of the disperse system in laboratory conditions is used, formed on the basis of a vacuum pump and a cartridge storage unit; by means of this subsystem (during the specified express analysis, at intervals between the pulses of the optical emitters of the first and / or second subsystems of spectral analysis), samples are taken of the substance of the said coating layer of the dispersed system in a natural phase state; moreover, the structural elements of this subsystem (in particular, the vacuum pump with its transportation lines) and the spectral express analysis subsystems are spatially and constructively arranged on the base vehicle in such a way that the said vacuum pump is simultaneously used as an additional means of directional transportation of the mentioned dust, gas, vapor mixture into the working chambers of the optical gas analyzers in the process of express analysis; moreover, the results of laboratory analysis of the investigated substances of the dispersed system are used for the final adjustment of the averaged results obtained on the basis of express analysis.
Целесообразно в качестве оптического квантового генератора в первой подсистеме спектрального экспресс-анализа использовать углекислотный лазерный генератор излучения ИК-диапазона длин волн.It is advisable to use a carbon dioxide laser radiation generator of the infrared wavelength range as the optical quantum generator in the first subsystem of the spectral express analysis.
Целесообразно в качестве оптического светодиодного излучателя во второй подсистеме спектрального экспресс-анализа использовать светодиод с диапазоном длин волн излучения белого цвета.It is advisable as an optical LED emitter in the second subsystem of spectral express analysis to use an LED with a wavelength range of white radiation.
Оптимально в качестве конструктивного средства, посредством которого искусственно направляют ударную волну в зону рабочей камеры газоанализатора, использовать открытые со стороны исследуемого покровного слоя дисперсной системы кожухи, полости которых пространственно отделяют одну от другой, а оптические излучатели подсистем спектрального экспресс-анализа размещают в соответствующих полостях этих кожухов, которые одновременно функционально используют и в качестве средства защиты участников движения от воздействия генерируемого излучения высокой мощности.Optimally, as a constructive means by which a shock wave is artificially directed into the zone of the working chamber of the gas analyzer, use enclosures open from the side of the studied coating layer of the dispersed system, the cavities of which are spatially separated from one another, and the optical emitters of the spectral express analysis subsystems are placed in the corresponding cavities of these casings, which are simultaneously functionally used as a means of protecting participants in movement from the effects of the generated zlucheniya high power.
Разумно в процессе режима эксплуатации функционального комплекса обеспечивать защиту от загрязнения оптических структур его оптико-механической компоненты от пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя дисперсной системы, а также иных негативных факторов, для чего указанные структуры размещают в каналах подачи сжатого воздуха, направление потока которого организуют по направлению распространения генерируемых оптическими структурами потоков излучения, за исключением приемника отраженного излучения подсистемы оптического определения и регистрации исследуемых показателей, для которого направление указанного воздушного потока организуют против направления распространения отраженного потока излучения.It is reasonable during the operating mode of the functional complex to provide protection from contamination of the optical structures of its optomechanical components from dust, gas, vapor mixtures of the test substance of the coating layer of the disperse system, as well as other negative factors, for which these structures are placed in the compressed air supply channels whose flow direction is organized in the direction of propagation of the radiation flux generated by the optical structures, with the exception of the receiver of reflected radiation optical determination and registration systems for the studied parameters, for which the direction of the indicated air flow is organized against the direction of propagation of the reflected radiation flux.
Целесообразно в процессе направленной транспортировки пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя дисперсной системы в рабочие камеры газоанализаторов осуществлять сепарацию этой смеси, посредством чего обеспечивается ее очистка от твердых частиц, например песка, не изменивших своего исходного фазового состояния в процессе экспонирования импульсными оптическими излучателями.It is advisable in the process of directed transportation of a dust-, gas-, vaporous mixture of the test substance of the coating layer of the dispersed system into the working chambers of gas analyzers to separate this mixture, thereby ensuring its purification from solid particles, such as sand, which did not change their initial phase state during pulse exposure optical emitters.
В процессе функционирования подсистемы организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях целесообразно осуществлять прогрев поверхности дорожного покрытия в области отбора пробы исследуемого вещества с возможностью образования между этой поверхностью и покровным слоем дисперсной системы разделительного слоя в жидкой фазе, для чего используют импульсный источник ИК-излучения.During the functioning of the subsystem for organizing the chemical analysis of the substance of the coating layer of a disperse system in laboratory conditions, it is advisable to heat the surface of the road surface in the sampling area of the test substance with the possibility of the formation of a separation layer between this surface and the coating layer of the dispersed system in the liquid phase, for which a pulsed IR source is used -radiation.
Разумно в подсистеме организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях использовать вакуумный насос с регулируемой мощностью всасывания, при этом в период отбора проб исследуемого покровного слоя вещества дисперсной системы в естественном агрегатном состоянии мощность всасывания необходимо увеличивать до необходимой величины, обеспечивающей реализацию его функции транспортировки упомянутого вещества в данных условиях.It is reasonable to use a vacuum pump with a controlled suction power in the laboratory subsystem for organizing chemical analysis of the substance of the coating layer of a disperse system, while during the sampling period of the studied coating layer of a substance of the disperse system in a natural state of aggregation, the suction power must be increased to the required value that ensures its function transporting said substance under given conditions.
Допустимо контрольно-измерительную систему формировать комплексной и оснащать дополнительной оптической компонентой, которую формируют на основе, по меньшей мере:It is permissible to form a control and measuring system complex and equip it with an additional optical component, which is formed on the basis of at least:
- подсистемы регистрации дефектов проезжей части дорожного объекта и элементов ее обустройства, функционально являющейся средством двухмерной оценки упомянутых дефектов и элементов обустройства, включающей линейную камеру сканирования;- a subsystem for registration of defects in the carriageway of a road object and elements of its arrangement, which is functionally a means of two-dimensional assessment of the mentioned defects and elements of arrangement, including a linear scanning camera;
- подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта, функционально являющейся средством оценки состояния элементов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства, включающей, по меньшей мере, две линейные камеры бокового сканирования;- subsystems for registering the state of arrangement of a road object, which is functionally a means of assessing the state of elements of the arrangement to the right, left, and above the path of the base vehicle, including at least two linear side-scan cameras;
Данные подсистемы устанавливают на раме для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы с возможностью попадания в их поле зрения упомянутых контролируемых элементов дорожного объекта.These subsystems are installed on the frame for mounting functional means of the optical component of the control and measuring system with the possibility of falling into their field of view of the aforementioned controlled elements of the road object.
По меньшей мере, одну из упомянутых подсистем оптической компоненты контрольно-измерительной системы оснащают средством локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта в условиях их освещенности, не соответствующих заданным параметрам освещенности, регламентируемым свойствами оптоэлектронных каналов линейных камер сканирования соответствующей подсистемы. Данное средство локальной подсветки конструктивно и пространственно организуют с возможностью формирования в поле зрения объективов упомянутых линейных камер сканирования светового потока с геометрией поперечного сечения в виде полосы света с заданным распределением освещенности по длине и ширине формируемой полосы света. При этом ширину упомянутой полосы рассчитывают из условия обеспечения исключения ослепления участников движения в момент пересечения сформированной полосы света в процессе регулярного дорожного движения с законодательно разрешенной скоростью.At least one of the aforementioned subsystems of the optical component of the control and measuring system is equipped with a means of local illumination of the studied areas of the surfaces of the elements of the road object in the conditions of their illumination, which do not correspond to the specified illumination parameters, regulated by the properties of the optoelectronic channels of the linear scanning cameras of the corresponding subsystem. This means of local illumination is structurally and spatially organized with the possibility of forming in the field of view of the lenses the said linear scanning cameras of the light flux with the geometry of the cross section in the form of a light strip with a given distribution of illumination along the length and width of the formed light strip. At the same time, the width of the said lane is calculated from the condition of ensuring the exclusion of blinding of traffic participants at the moment of crossing the formed light strip in the process of regular road traffic with a legally permitted speed.
Средство двухмерной оценки дефектов и элементов обустройства дорожного покрытия, включающее линейную камеру сканирования, размещают преимущественно в области передней консольной части рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы, а структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации соответствующих упомянутых дефектов на ширине дорожного покрытия до 12 м с точностью в поперечном и продольном направлениях 10 мм.A means of two-dimensional assessment of defects and elements of the arrangement of the pavement, including a linear scanning camera, is placed mainly in the area of the front cantilever part of the frame for mounting the functional means of the optical component of the control and measuring system, and the structural elements of this tool are structurally and spatially organized with the possibility of registering the corresponding mentioned defects on the width of the road surface up to 12 m with an accuracy of 10 mm in the transverse and longitudinal directions.
Линейные камеры бокового сканирования средства оценки состояния объектов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства размещают, например, в центральной части рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы по разные стороны от ее продольной оси, а структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации состояния соответствующих контролируемых объектов справа, слева и сверху от траектории движения базового средства на расстоянии 6 м с точностью до 10 мм.Linear side-scan cameras for assessing the condition of objects on the right, left, and above the path of the base vehicle are placed, for example, in the central part of the frame for mounting the functional means of the optical component of the control and measuring system on different sides of its longitudinal axis, and the structural elements of this means constructively and spatially organize with the ability to ensure registration of the status of the respective controlled objects on the right, left and top t means the path of movement of the base at a distance of 6 meters with an accuracy of 10 mm.
В процессе мониторинга улично-дорожной сети целесообразно осуществлять построение микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении, для чего в состав контрольно-измерительной системы дополнительно включают подсистему замера продольной ровности дорожного объекта, конструкцию которой оснащают, по меньшей мере, одним лазерным датчиком измерения продольной ровности и датчиками ускорения этой подсистемы в количестве, соответствующем количеству лазерных датчиков и функционально связанных с соответствующими лазерными датчиками.In the process of monitoring the road network, it is advisable to build a microprofile of the pavement in the longitudinal direction, for which purpose the control and measurement system additionally includes a subsystem for measuring the longitudinal evenness of the road object, the design of which is equipped with at least one laser sensor for measuring the longitudinal evenness and sensors acceleration of this subsystem in an amount corresponding to the number of laser sensors and functionally associated with the corresponding laser sensors and.
Оптимально в составе конструкции подсистемы замера продольной ровности использовать два лазерных датчика измерения продольной ровности и, соответственно, два датчика ускорения. Каждую пару структурных элементов лазерный датчик - датчик ускорения размещают на боковом участке рамы базового транспортного средства в области заднего моста по разные стороны от продольной оси рамы, преимущественно в створе колеи транспортного средства. При этом структурные элементы этой подсистемы конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.It is optimal to use two laser sensors for measuring longitudinal evenness and, accordingly, two acceleration sensors in the structure of the subsystem for measuring longitudinal evenness. Each pair of structural elements of the laser sensor - acceleration sensor is placed on the side of the frame of the base vehicle in the rear axle on opposite sides of the longitudinal axis of the frame, mainly in the gauge of the vehicle. At the same time, the structural elements of this subsystem are structurally and spatially organized with the possibility of registering the microprofile of the road surface in the longitudinal direction with a pitch of at least 125 mm and an accuracy of 0.1 mm.
В процессе мониторинга улично-дорожной сети целесообразно также осуществлять трехмерное построение микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении. Для чего в состав контрольно-измерительной системы дополнительно включают подсистему замера поперечной ровности дорожного объекта, конструкцию которой оснащают, по меньшей мере, одним лазерным генератором линии объемного сканирования и камерой объемного сканирования, которые устанавливают на раме для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы.In the process of monitoring the road network it is also advisable to carry out three-dimensional construction of the micro profile of the road surface in the transverse direction. For this, the control and measuring system additionally includes a subsystem for measuring the transverse evenness of a road object, the design of which is equipped with at least one laser generator of the volume scan line and a volume scan camera, which are mounted on the frame for mounting functional means of the optical component of the control and measurement system .
Наиболее оптимально в составе конструкции вышеуказанной подсистемы замера поперечной ровности использовать два лазерных генератора линии объемного сканирования, которые устанавливают, например, в передней части консоли рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы с возможностью формирования линии объемного сканирования, например, впереди базового транспортного средства, а камеру объемного сканирования этого средства размещают на упомянутой раме с возможностью расположения линии объемного сканирования в пределах угла зрения ее объектива. При этом структурные элементы этой подсистемы конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации и построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении на ширине до 12 м с точностью 2 мм.It is most optimal to use two laser generators of the volume scan line in the design of the above subsystem for measuring transverse evenness, which are installed, for example, in front of the frame console for mounting functional means of the optical component of the control and measuring system with the possibility of forming a volume scan line, for example, in front of the base transport means, and a volumetric scanning chamber of this means is placed on said frame with the possibility of arranging a line volume scan within the angle of view of its lens. At the same time, the structural elements of this subsystem are structurally and spatially organized with the possibility of registration and construction of the microprofile of the pavement in the transverse direction up to a width of 12 m with an accuracy of 2 mm.
Разумно в процессе мониторинга улично-дорожной сети осуществлять линейную привязку результатов измерений (полученных при работе всех вышеуказанных подсистем) к относительной и абсолютной системам координат. Для чего в состав контрольно-измерительной системы дополнительно включают подсистемы относительного и абсолютного позиционирования. Первая из которых функционально является средством линейной привязки результатов измерений (полученных при работе всех вышеуказанных подсистем) к относительной системе координат, в состав конструкции которого включают энкодер. А вторая - средством привязки результатов измерений (полученных при работе всех вышеуказанных подсистем) к абсолютной системе координат, в состав конструкции которого включают спутниковую навигационную систему.It is reasonable in the process of monitoring the road network to linearly link the measurement results (obtained during operation of all the above subsystems) to the relative and absolute coordinate systems. For this, the control and measuring system additionally includes subsystems of relative and absolute positioning. The first of which is functionally a means of linearly linking the measurement results (obtained during operation of all the above subsystems) to a relative coordinate system, the structure of which includes an encoder. And the second one - by means of linking the measurement results (obtained during the operation of all the above subsystems) to the absolute coordinate system, the structure of which includes a satellite navigation system.
Как правило, контрольно-измерительную систему оснащают оптической станиной, которую устанавливают на раме для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы на виброопорах, а функциональные элементы соответствующих подсистем устанавливают непосредственно на оптической станине (в том числе и на индивидуальных виброопорах).As a rule, the control and measuring system is equipped with an optical frame, which is mounted on the frame for mounting at least part of the functional means of the optical component of the control and measuring system on vibration mounts, and the functional elements of the corresponding subsystems are installed directly on the optical frame (including individual vibration mounts).
Поставленная задача в отношении объекта изобретения «устройство» решается посредством того, что в функциональном комплексе для измерения и регистрации технико-эксплуатационных показателей поверхности покрытия дорожной одежды в процессе осуществления мониторинга улично-дорожной сети, включающем предназначенную для стационарной установки на базовом транспортном средстве оптико-механическую компоненту (функционально являющуюся составляющей частью комплексной контрольно-измерительной системы), выходные каналы соответствующих подсистем которой функционально связаны с бортовым вычислительным комплексом (функционально являющимся средством обработки полученной информации и передачи результатов обработки на центральную ЭВМ в режиме реального времени), согласно изобретению оптико-механическая компонента функционально является средством дублирующего исследования физико-химических показателей покровного слоя (включая его толщину) дисперсной системы, образующейся на поверхности покрытия дорожной одежды (преимущественно под воздействием искусственно наносимой в зимнее время антигололедной композиции); оптико-механическая компонента включает, по меньшей мере:The problem with the object of the invention, the “device” is solved by the fact that in the functional complex for measuring and recording technical and operational indicators of the surface of the pavement surface in the process of monitoring the road network, including optical-mechanical designed for stationary installation on a base vehicle component (which is functionally part of an integrated control and measuring system), output channels corresponding to systems of which are functionally connected with the on-board computer complex (functionally being a means of processing the received information and transmitting the processing results to a central computer in real time), according to the invention, the optical-mechanical component is functionally a means of duplicating studies of the physicochemical parameters of the coating layer (including its thickness) dispersed system formed on the surface of the pavement (mainly under the influence of artificially applied in winter, anti-icing composition); the optical-mechanical component includes at least:
- подсистему оптического определения и регистрации исследуемых показателей (включая толщину покровного слоя), которая организована на основе импульсного источника оптического излучения, главная оптическая ось излучающей структуры которого направлена под заданным углом к поверхности исследуемого покровного слоя, и приемника отраженного излучения;- a subsystem of optical determination and registration of the studied parameters (including the thickness of the coating layer), which is organized on the basis of a pulsed source of optical radiation, the main optical axis of the emitting structure of which is directed at a given angle to the surface of the studied coating layer, and the reflected radiation receiver;
- первую и вторую подсистемы спектрального экспресс-анализа, каждая из которых организована на основе собственного оптического газоанализатора и импульсных оптических излучателей различного диапазона длин волн, а именно в виде квантового генератора в первой подсистеме и в виде светодиодного излучателя во второй подсистеме, которые функционально являются средствами трансформации фазового состояния вещества дисперсной системы покровного слоя в зоне импульсного экспонирования этого слоя генерируемыми вышеуказанными излучателями потоками излучения в пыле-, газо-, парообразную смесь, предназначенную для транспортировки в рабочие камеры газоанализаторов, причем используются оптические излучатели такой мощности, энергии которых (генерируемой за период импульса излучения) достаточно для осуществления упомянутой трансформации (преимущественно, в режиме оптически реализуемого взрыва); кинетическая энергия ударной волны этого взрыва функционально является средством транспортировки упомянутой пыле-, газо-, парообразной смеси в зону исследования (т.е. в область рабочей камеры газоанализатора), причем заданная направленность ударной волны обеспечивается посредством оснащения оптико-механической компоненты механическими средствами, конструктивно и пространственно организованными с возможностью практической реализации этой функции; кроме того, оптико-механическая компонента оснащена подсистемой организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях, организованной на основе вакуумного насоса и блока кассетных накопителей, которая выполнена с возможностью отбора проб вещества покровного слоя дисперсной системы в естественном фазовом состоянии в процессе вышеуказанного экспресс-анализа в промежутки времени между импульсами оптических излучателей первой и второй подсистем спектрального анализа; причем структурные элементы данной подсистемы, в частности вакуумный насос с его транспортировочными магистралями, и подсистем спектрального анализа структурно и конструктивно организованы на базовом транспортном средстве таким образом, что упомянутый вакуумный насос одновременно функционально является и дополнительным средством обеспечения направленной транспортировки упомянутой пыле-, газо-, парообразной смеси в рабочие камеры оптических газоанализаторов в процессе осуществления экспресс-анализа.- the first and second subsystems of spectral express analysis, each of which is organized on the basis of its own optical gas analyzer and pulsed optical emitters of various wavelength ranges, namely in the form of a quantum generator in the first subsystem and in the form of an LED emitter in the second subsystem, which are functionally means transformations of the phase state of the substance of the dispersed system of the coating layer in the zone of pulse exposure of this layer generated by the above emitters radiation in a dust-, gas-, vaporous mixture intended for transportation to the working chambers of gas analyzers, and optical emitters of such power are used, the energy of which (generated during the period of the radiation pulse) is sufficient to carry out the mentioned transformation (mainly, in the mode of an optically realized explosion) ; the kinetic energy of the shock wave of this explosion is functionally a means of transporting the aforementioned dust-, gas-, vapor-like mixture to the study zone (i.e., to the region of the working chamber of the gas analyzer), and the specified direction of the shock wave is ensured by equipping the optical-mechanical component with mechanical means, structurally and spatially organized with the possibility of practical implementation of this function; in addition, the optical-mechanical component is equipped with a subsystem for organizing chemical analysis of the material of the coating layer of the disperse system in laboratory conditions, organized on the basis of a vacuum pump and a block of cassette drives, which is capable of sampling the material of the coating layer of the dispersed system in the natural phase state during the above express -analysis at intervals between pulses of optical emitters of the first and second subsystems of spectral analysis; moreover, the structural elements of this subsystem, in particular the vacuum pump with its transportation lines, and the spectral analysis subsystems are structurally and structurally organized on the base vehicle in such a way that the said vacuum pump is functionally at the same time an additional means of providing directional transportation of the mentioned dust-, gas-, vapor mixture into the working chambers of the optical gas analyzers in the process of express analysis.
Целесообразно в качестве оптического квантового генератора в первой подсистеме спектрального экспресс-анализа использовать углекислотный лазерный генератор излучения ИК-диапазона длин волн.It is advisable to use a carbon dioxide laser radiation generator of the infrared wavelength range as the optical quantum generator in the first subsystem of the spectral express analysis.
Целесообразно в качестве оптического светодиодного излучателя во второй подсистеме спектрального экспресс-анализа использовать светодиод с диапазоном длин волн излучения белого цвета.It is advisable as an optical LED emitter in the second subsystem of spectral express analysis to use an LED with a wavelength range of white radiation.
Оптимально в качестве конструктивного средства, посредством которого искусственно обеспечивается направленность ударной волны в зону рабочих камер газоанализаторов, использовать открытые со стороны исследуемого покровного слоя дисперсной системы кожухи, полости которых пространственно отделены одна от другой, а оптические излучатели подсистем спектрального экспресс-анализа размещать в полостях этих кожухов, которые одновременно функционально используются и в качестве средств защиты участников движения от воздействия генерируемого излучения высокой мощности.It is optimal as a constructive means by which the directivity of the shock wave to the zone of the working chambers of gas analyzers is artificially used, to use casings open from the side of the studied coating layer of the disperse system, the cavities of which are spatially separated from each other, and place the optical emitters of the spectral express analysis subsystems in the cavities of these casings that are simultaneously functionally used and as a means of protecting participants in movement from exposure, we generate high power radiation.
Разумно функциональный комплекс оснащать средствами защиты от загрязнения оптических структур его оптико-механической компоненты от пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя дисперсной системы, а также иных негативных факторов, которые выполнены в виде каналов подачи сжатого воздуха, а указанные структуры размещать в этих каналах таким образом, чтобы направление потока сжатого воздуха совпадало по направлению с распространением генерируемых оптическими структурами потоков излучения, за исключением приемника отраженного излучения подсистемы оптического определения и регистрации исследуемых показателей, для которого канал организован с возможностью обеспечения направления указанного воздушного потока против направления распространения отраженного потока излучения.It is reasonable to equip a reasonably functional complex with protective means against contamination of the optical structures of its optomechanical components from dust, gas, vapor mixtures of the test substance of the coating layer of the disperse system, as well as other negative factors that are made in the form of compressed air supply channels, and place the indicated structures in these channels so that the direction of the compressed air flow coincides in direction with the propagation of the radiation flux generated by the optical structures, with the exception of reflected radiation nick optical detection subsystem, and registering the studied parameters, for which a channel arranged to provide a direction of said air flow against the direction of propagation of the reflected light flux.
Оптимально оптико-механическую компоненту оснащать сепаратором, конструктивно и пространственно организованным в ней с возможностью осуществления в процессе направленной транспортировки пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя дисперсной системы в рабочие камеры газоанализаторов сепарации этой смеси с обеспечением возможности ее очистки от твердых частиц, например песка, не изменивших своего исходного фазового состояния в процессе экспонирования импульсными оптическими излучателями.It is optimal to equip the optomechanical component with a separator, structurally and spatially organized in it, with the possibility of carrying out a dust-, gas-, vapor-like mixture of the test substance of the coating layer of the dispersed system in the working chambers of gas analyzers for separating this mixture to ensure its cleaning from solid particles , for example, sand, which did not change their initial phase state during exposure by pulsed optical emitters.
Подсистема организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях может быть оснащена средством прогрева поверхности дорожного покрытия в области отбора пробы исследуемого вещества с возможностью образования между этой поверхностью и покровным слоем дисперсной системы разделительного слоя в жидкой фазе, которое выполнено в виде импульсного источника ИК-излучения заданной мощности, обеспечивающей реализацию его функции.The subsystem for the organization of chemical analysis of the substance of the coating layer of a disperse system in laboratory conditions can be equipped with a means of heating the surface of the road surface in the sampling area of the test substance with the possibility of the formation of a separation layer in the liquid phase between this surface and the coating layer of the dispersed system, which is made in the form of a pulsed IR source - radiation of a given power, ensuring the implementation of its function.
В подсистеме организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях целесообразно использовать вакуумный насос с регулируемой мощностью всасывания, при этом его предельная мощность выбирается из условия обеспечения отбора проб исследуемого покровного слоя вещества дисперсной системы в естественном фазовом состоянии.In the subsystem for organizing a chemical analysis of the substance of the coating layer of a disperse system in laboratory conditions, it is advisable to use a vacuum pump with a controlled suction power, while its ultimate power is selected from the condition for sampling the studied coating layer of the substance of the dispersed system in a natural phase state.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленных изобретений, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками и связями между ними, идентичными всем существенным признакам заявленных технических решений, а выбранные из перечня выявленных аналогов прототипы, как наиболее близкие по совокупности признаков аналоги, позволили выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявленных объектах изобретений, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed inventions, made it possible to find that no analogues were found that are characterized by signs and relationships between them, identical to all the essential features of the claimed technical solutions, and the prototypes selected from the list of identified analogues, as the closest analogues in terms of the totality of features, made it possible to identify the set of essential (by the ratio th to the applicant sees technical result) distinguishing features in the claimed subject matter set forth in the claims.
Следовательно, заявленные технические решения соответствуют условию патентоспособности «новизна» по действующему законодательству.Therefore, the claimed technical solutions meet the condition of patentability "novelty" under the current law.
Для проверки соответствия заявленных изобретений требованию условию патентоспособности «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных технических решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленных изобретений, результаты которого показывают, что заявленные изобретения не следуют для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленных изобретений преобразований на достижение усматриваемого заявителем технического результата.To verify the conformity of the claimed inventions with the patentability requirement “inventive step”, the applicant conducted an additional search for known technical solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed inventions, the results of which show that the claimed inventions do not follow explicitly from a known person technology, since the level of technology determined by the applicant has not revealed the impact of the essential prize akami claimed inventions transformations to achieve the technical result of the applicant sees.
В частности, заявленными изобретениями не предусматриваются следующие преобразования известных объектов-прототипов:In particular, the claimed inventions do not provide for the following transformations of known prototype objects:
- дополнение известного объекта каким-либо известным признаком, присоединяемым к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;- addition of a well-known object by any well-known sign, attached to it according to known rules, to achieve a technical result, in respect of which the influence of such additions is established;
- замена какого-либо признака известного объекта другим известным признаком для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;- replacement of any sign of a known object with another well-known sign to achieve a technical result, in respect of which the influence of such a replacement is established;
- исключение какого-либо признака известного объекта с одновременным исключением обусловленной наличием этого признака функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;- the exclusion of any sign of a known object with the simultaneous exclusion due to the presence of this sign of the function and the achievement of the usual result for this exclusion;
- увеличение количества однотипных признаков в известном объекте для усиления технического результата, обусловленного наличием в объекте именно таких признаков;- an increase in the number of similar features in a known object to enhance the technical result due to the presence of just such signs in the object;
- выполнение известного объекта или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;- the implementation of a known object or part thereof from a known material to achieve a technical result due to the known properties of the material;
- создание объекта, включающего известные признаки, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами признаков этого объекта и связей между ними.- the creation of an object, including well-known features, the choice of which and the relationship between them are based on known rules, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the features of this object and the relationships between them.
Следовательно, заявленные изобретения соответствуют требованию условия патентоспособности «изобретательский уровень» по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of the patentability condition "inventive step" under the current law.
Изобретения иллюстрируются графическими материалами.The invention is illustrated by graphic materials.
Фиг.1 - схема компоновки подсистем АДС-МАДИ на базовом транспортном средстве (вид сбоку).Figure 1 is a layout diagram of the subsystems of the ADS-MADI on the base vehicle (side view).
Фиг.2 - схема компоновки подсистем АДС-МАДИ на базовом транспортном средстве (вид спереди).Figure 2 - layout of the subsystems of the ADS-MADI on the base vehicle (front view).
Фиг.3 - общая схема средства локальной подсветки (продольный разрез).Figure 3 is a General diagram of a local backlight (longitudinal section).
Фиг.4 - сечение А-А по фиг.3.Figure 4 - section aa in figure 3.
Фиг.5 - общий вид электронной лампы средства локальной подсветки (штриховкой обозначена зеркальная отражающая часть внешней колбы лампы).5 is a General view of the electronic lamp means local illumination (shading indicates the mirror reflective part of the outer bulb).
Фиг.6 и Фиг.7 - ход падающих и отраженных лучей в электронной лампе при различных вариантах геометрии профиля поперечного сечения внешней колбы.Fig.6 and Fig.7 - the course of the incident and reflected rays in the electron lamp with various variants of the geometry of the profile of the cross section of the outer bulb.
Фиг.8 и Фиг.9 - фотоснимки общего вида АДС-МАДИ в эксплуатационной компоновке функциональных блоков и подсистем регистрационно-измерительного комплекса на базовом транспортном средстве в различных ракурсах.Fig and Fig.9 - photographs of a General view of the ADS-MADI in the operational layout of the functional blocks and subsystems of the registration and measuring complex on the base vehicle in various angles.
Фиг.10 - фотоснимок АДС-МАДИ в процессе использования средства локальной подсветки (полоса света формируемая средством локальной подсветки посредством трансформации исходного светового потока четко просматривается, даже в черно-белом изображении).Figure 10 is a photograph of the ADS-MADI in the process of using the local illumination means (the light strip formed by the local illumination means through the transformation of the original light flux is clearly visible, even in black and white).
Фиг.11 - общая схема компоновки и взаимосвязи структур оптико-механической компоненты функционального комплекса контрольно-измерительной системы для реализации способа.11 is a General diagram of the layout and the relationship of the structures of the optical-mechanical components of the functional complex of the control and measuring system for implementing the method.
Агрегаты, блоки, подсистемы контрольно-измерительной системы передвижной дорожной лаборатории и их структурные элементы в графических материалах обозначены следующими позициями:Units, blocks, subsystems of the control and measuring system of the mobile road laboratory and their structural elements in graphic materials are indicated by the following positions:
1 - средство (базовое транспортное);1 - means (basic transport);
2 - комплекс (бортовой вычислительный);2 - complex (on-board computing);
3 - место (рабочее оператора);3 - place (working operator);
4 - электростанция (бортовая);4 - power station (onboard);
5 - рама (для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы);5 - frame (for mounting at least part of the functional means of the optical component of the registration and measuring system);
6 - датчик лазерный (подсистемы измерения продольной ровности дорожного объекта);6 - laser sensor (subsystem for measuring the longitudinal evenness of a road object);
7 - датчик ускорения (подсистемы измерения продольной ровности дорожного объекта, функционально связанный с лазерным датчиком 6);7 - acceleration sensor (subsystem for measuring the longitudinal evenness of a road object, functionally associated with a laser sensor 6);
8 - датчик лазерный (подсистемы измерения продольной ровности дорожного объекта);8 - laser sensor (subsystem for measuring the longitudinal evenness of a road object);
9 - датчик ускорения (подсистемы измерения продольной ровности дорожного объекта, функционально связанный с лазерным датчиком 8);9 - acceleration sensor (subsystem for measuring the longitudinal evenness of a road object, functionally associated with a laser sensor 8);
10 - камера линейная (подсистемы регистрации дефектов проезжей части и элементов обустройства дорожного полотна);10 - linear camera (subsystem for registration of defects of the carriageway and elements of the arrangement of the roadway);
12 - камера линейная бокового сканирования (подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта справа, слева и сверху);12 - linear side-scan camera (subsystem for recording the state of arrangement of a road object on the right, left and top);
13 - камера линейная бокового сканирования (подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта справа, слева и сверху);13 - linear side-scan camera (subsystem for recording the state of arrangement of a road object on the right, left, and top);
14 - генератор лазерный линии объемного сканирования (подсистемы замера поперечной ровности дорожного объекта);14 - laser generator of the volumetric scanning line (subsystem for measuring the transverse evenness of a road object);
15 - генератор лазерный линии объемного сканирования (подсистемы замера поперечной ровности дорожного объекта);15 - laser generator of the volumetric scanning line (subsystem for measuring the transverse evenness of a road object);
16 - камера объемного сканирования (подсистемы замера поперечной ровности дорожного объекта);16 - camera volumetric scanning (subsystem for measuring the transverse evenness of a road object);
17 - георадар (коротковолновый с диапазоном зондирования- 0,05-1,0 м);17 - ground penetrating radar (short-wave with a sounding range of 0.05-1.0 m);
18 - георадар (длинноволновый с диапазоном зондирования - 0,5-10,0 м);18 - GPR (long-wave with a sounding range of 0.5-10.0 m);
19 - система (спутниковая навигационная);19 - system (satellite navigation);
20 - средство (локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта);20 - means (local illumination of the studied areas of the surfaces of the elements of the road object);
21 - поток световой (генерируемый средством 20 локальной подсветки);21 - light stream (generated by means of 20 local illumination);
22 - сечение (поперечное светового потока 21 на поверхности исследуемой зоны элемента дорожного объекта, например дорожного полотна);22 is a cross-section (transverse to the
23 - полоса (формируемая световым потоком 21 на поверхности исследуемой зоны элемента дорожного объекта, например дорожного полотна);23 - strip (formed by the
24 - источник света (электронный);24 - light source (electronic);
25 - корпус полый (электронного источника 24 света);25 - hollow body (electronic light source 24);
26 - окно (полого корпуса 25 для распространения светового потока 21, генерируемого источником 24 света);26 - window (
27 - лампа высокого давления (электронного источника 24 света);27 - high pressure lamp (electronic light source 24);
28 - горелка (лампы 27 высокого давления);28 - burner (
29 - токоподводы (к горелке 28);29 - current leads (to burner 28);
30 - колба (внешняя лампы 27 высокого давления);30 - bulb (
31 - ножка (внешней колбы 30 лампы 27 высокого давления);31 - leg (
32 - цоколь (лампы 27 высокого давления);32 - base (
33 - слой зеркальный (нанесенный на часть внутренней поверхности колбы 30 лампы 27 высокого давления);33 - mirror layer (deposited on part of the inner surface of the
34 - ось (продольная горелки 28 лампы 27 высокого давления);34 - axis (
35 - коллиматор (например, щелевой средства 20 локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта);35 - collimator (for example, slotted means 20 for local illumination of the studied areas of the surfaces of the elements of the road object);
36 - набор (пластин коллиматора 35);36 - set (plates of the collimator 35);
37 - пластины (набора 36 коллиматора 35);37 - plate (set of 36 collimator 35);
38 - поверхность (отражающая или поглощающая /зачерненная/ пластины 37);38 - surface (reflecting or absorbing / blackened / plate 37);
39 - амортизаторы (приборные для вертикальной подвески средства 20 локальной подсветки);39 - shock absorbers (instrument for vertical suspension means 20 local illumination);
40 - компонента (оптико-механическая);40 - component (optical-mechanical);
41 - источник (импульсного оптического излучения);41 - source (pulsed optical radiation);
42 - приемник (отраженного от покровного слоя 11 излучения);42 - receiver (reflected from the
43 - газоанализатор (оптический);43 - gas analyzer (optical);
44 - генератор (квантовый первой подсистемы спектрального экспресс-анализа);44 - generator (quantum of the first subsystem of spectral express analysis);
45 - излучатель (светодиодный второй подсистемы спектрального экспресс-анализа);45 - emitter (LED second subsystem of the spectral express analysis);
46 - насос (вакуумный);46 - pump (vacuum);
47, 48 - секции (вакуумного насоса 46);47, 48 - sections (vacuum pump 46);
49 - блок (кассетных накопителей 50 и 51);49 - block (cassette drives 50 and 51);
50, 51 - накопители (кассетные);50, 51 - drives (cassette);
52 - средство (распределительное);52 - means (distribution);
53 - кожух;53 - casing;
54 - фильтр;54 - filter;
55 - источник (импульсный ИК-излучения);55 - source (pulsed infrared radiation);
56 - газоанализатор (оптический);56 - gas analyzer (optical);
57, 58 - полости (кожуха 53).57, 58 — cavities (casing 53).
Заявленный способ измерения и регистрации технико-эксплуатационных показателей поверхности покрытия дорожной одежды заключается в следующем.The claimed method of measuring and recording technical and operational indicators of the surface of the pavement coating is as follows.
В процессе реализации способа осуществляют мониторинг улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории (АДС-МАДИ), включающей базовое транспортное средство 1, бортовой вычислительный комплекс 2, рабочее место 3 оператора, бортовую электростанцию 4. Передвижную дорожную лабораторию (АДС-МАДИ) оснащают контрольно-измерительной системой с функциональным комплексом на основе оптико-механической компоненты 40. Упомянутую систему стационарно устанавливают на базовом транспортном средстве 1 и функционально связывают выходные каналы соответствующих подсистем контрольно-измерительной системы с бортовым вычислительным комплексом 2. Вычислительный комплекс 2 функционально является средством обработки полученной информации и передачи результатов обработки на центральную ЭВМ в режиме реального времени.In the process of implementing the method, the road network is monitored by means of a mobile road laboratory (ADS-MADI), including a base vehicle 1, an on-
В качестве исследуемых технико-эксплуатационных показателей поверхности покрытия дорожной одежды (в частности, посредством оптико-механической компоненты 40) выбирают, по меньшей мере, физико-химические показатели покровного слоя 11 (включая его толщину) дисперсной системы, образующейся на поверхности покрытия дорожной одежды (преимущественно, под воздействием искусственно наносимой в зимнее время антигололедной композиции). Процессы качественного и количественного анализа химического состава дисперсных фаз (растворенных в дисперсной среде) упомянутой дисперсной системы осуществляют в режиме экспресс-анализа спектрально-оптическими методами одновременно несколькими функционально схожими, но структурно различными подсистемами функционального комплекса. При этом конечный результат экспресс-анализа формируют на основе усреднения величин идентичных показателей, независимо полученных посредством структурно различных подсистем компоненты 40 упомянутого функционального комплекса контрольно-измерительной системы. В составе последней используют, по меньшей мере, следующие подсистемы.As the studied technical and operational characteristics of the surface of the pavement coating (in particular, by means of the optical-mechanical component 40), at least the physicochemical parameters of the coating layer 11 (including its thickness) are selected for the dispersed system formed on the surface of the pavement coating ( mainly, under the influence of an anti-icing composition artificially applied in winter). The processes of qualitative and quantitative analysis of the chemical composition of dispersed phases (dissolved in a dispersed medium) of the aforementioned dispersed system are carried out in the express analysis mode by spectral-optical methods simultaneously by several functionally similar, but structurally different subsystems of the functional complex. In this case, the final result of the express analysis is formed on the basis of averaging the values of identical indicators independently obtained through structurally different subsystems of the
Подсистему оптического определения и регистрации исследуемых физико-химических показателей (включая толщину покровного слоя 11) организуют на основе импульсного источника 41 (например, лидара) оптического излучения (направленного под заданным углом к поверхности исследуемого покровного слоя 11) с приемником 42 отраженного излучения.The subsystem of optical determination and registration of the studied physical and chemical parameters (including the thickness of the coating layer 11) is organized on the basis of a pulsed source 41 (for example, a lidar) of optical radiation (directed at a given angle to the surface of the studied coating layer 11) with a
Данная подсистема позволяет осуществлять измерения и регистрацию толщины слоя 11 дисперсной системы, а также осуществлять качественный и количественный физико-химический анализ дисперсных фаз этой системы, распределенных в дисперсионной среде (т.е. определять химический состав и концентрацию компонентов /элементов и соединений/, входящих в дисперсную систему).This subsystem allows you to measure and record the thickness of the
Принцип действия оптических структур данной подсистемы с физической точки зрения основан на основных законах линейной оптики, т.е. законах отражения и преломления на границе раздела двух неоднородных сред (в части определения толщины слоя исследуемой дисперсной системы), а также на изменении коэффициентов поглощения и преломления в зависимости от химического состава, оптической плотности и прозрачности вещества исследуемой дисперсной системы.The principle of operation of the optical structures of this subsystem from a physical point of view is based on the basic laws of linear optics, i.e. the laws of reflection and refraction at the interface of two inhomogeneous media (in terms of determining the layer thickness of the investigated dispersed system), as well as the change in the absorption and refraction coefficients depending on the chemical composition, optical density and transparency of the substance of the studied dispersed system.
Генерируемый импульсным источником 41 световой луч направляют на поверхность исследуемого слоя 11 дисперсной системы под заданным углом, а в отраженных световых лучах размещают приемник 42 отраженных от различных поверхностей слоя 11 лучей (т.е. падающего и преломленного в толщине исследуемого слоя 11 лучей). В качестве приемника излучения в данном оптическом измерителе может быть использована, например, светочувствительная линейка (например, ПЗС-линейка). По разности хода отраженных лучей определяют (путем математического пересчета) толщину исследуемого слоя 11.The light beam generated by the
Кроме того, по коэффициентам преломления и поглощения (затухания) светового луча в исследуемом слое 11 (в зависимости от его оптической плотности) дисперсной системы можно также судить о концентрации и химическом составе дисперсных фаз (например, солей), распределенных в дисперсионной среде (преимущественно, в воде).In addition, by the coefficients of refraction and absorption (attenuation) of the light beam in the studied layer 11 (depending on its optical density) of the dispersed system, one can also judge the concentration and chemical composition of dispersed phases (e.g., salts) distributed in a dispersion medium (mainly, in water).
Первую и вторую подсистемы спектрального экспресс-анализа, каждую из которых организуют на основе собственного оптического газоанализатора 43, 56 и импульсных оптических излучателей различного диапазона длин волн, а именно оптических излучателей, выполненных в виде квантового генератора 44 в первой подсистеме и в виде светодиодного излучателя 45 во второй подсистеме спектрального экспресс-анализа.The first and second subsystems of spectral express analysis, each of which is organized on the basis of its own
Квантовый генератор 44 и светодиодный излучатель 45 функционально являются средствами трансформации фазового состояния вещества дисперсной системы покровного слоя 11 (в зоне импульсного экспонирования этого слоя 11 генерируемыми вышеуказанными генератором 44 и излучателем 45 потоками излучения) в пыле-, газо-, парообразную смесь, которую по соответствующим магистралям транспортируют в рабочие камеры оптических газоанализаторов 43, 56. Причем упомянутую трансформацию осуществляют преимущественно в режиме оптически реализуемого взрыва, ударную волну которого искусственно, конструктивными средствами направляют в зону рабочих камер газоанализаторов 43, 56, функционально используя кинетическую энергию этой волны в качестве средства направленной транспортировки упомянутой пыле-, газо-, парообразной смеси в зону исследования.The
Кроме того, в упомянутом функциональном комплексе контрольно-измерительной системы используют подсистему организации химического анализа вещества покровного слоя 11 дисперсной системы в лабораторных условиях, сформированную на основе вакуумного насоса 46 (как правило, имеющего две конструктивно изолированные секции 47 и 48 и блока 49 кассетных накопителей 50 и 51 газовой фазы и твердой фазы, соответственно, исследуемой дисперсной системы. Посредством данной подсистемы (в процессе указанного экспресс-анализа в промежутки времени между импульсами квантового генератора 44 и/или оптического излучателя 45 первой и второй подсистем спектрального анализа) осуществляют отбор проб исследуемого вещества упомянутого покровного слоя 11 дисперсной системы в естественном фазовом состоянии. Причем структурные элементы данной подсистемы (в частности, вакуумный насос 46 с его транспортировочными магистралями и распределительным средством 52) и подсистем спектрального экспресс-анализа пространственно и конструктивно организуют на базовом транспортном средстве 1 таким образом, что упомянутый вакуумный насос 46 одновременно используют и в качестве дополнительного средства направленной транспортировки упомянутой пыле-, газо-, парообразной смеси в рабочую камеру оптического газоанализатора 43 в процессе осуществления экспресс-анализа. Причем результаты лабораторного анализа исследуемого вещества дисперсной системы используют для окончательной корректировки усредненных результатов, полученных на основе экспресс-анализа. Распределительное средство 52 предназначено для перекрытия транспортировочных магистралей, направленных в рабочие камеры газоанализаторов 43, 56 в момент забора пробы исследуемого вещества упомянутого покровного слоя 11 дисперсной системы в естественном фазовом состоянии.In addition, in the mentioned functional complex of the control and measuring system, a subsystem for organizing chemical analysis of the substance of the
Транспортировочные магистрали в графических материалах условно обозначены стрелками, указывающими направление перемещения фазовых составляющих исследуемой дисперсной системы в этих магистралях.Transportation lines in graphic materials are conventionally indicated by arrows indicating the direction of movement of the phase components of the dispersed system under study in these lines.
Целесообразно в качестве оптического квантового генератора 44 в первой подсистеме спектрального экспресс-анализа использовать углекислотный лазерный генератор излучения ИК-диапазона длин волн.It is advisable to use a carbon dioxide laser radiation generator of the infrared wavelength range as the
Целесообразно в качестве оптического светодиодного излучателя 45 во второй подсистеме спектрального экспресс-анализа использовать светодиод с диапазоном длин волн излучения белого цвета.It is advisable as an
В рабочих камерах оптических газоанализаторов 43, 56 происходит качественный и количественный экспресс-анализ состава газовой смеси испаренного (в результате инициированных лазерным генератором 44 и светодиодным излучателем 45 «взрыва») вещества дисперсной системы. Принцип действия оптических газоанализаторов 43 и 56 основан на измерении оптической плотности, спектров поглощения или испускания исследуемой газовой смеси.In the working chambers of the
Белый светодиод формирует луч, по мощности близкий к лазерному, и может быть использован в качестве генератора «взрыва» взамен лазерного генератора 44 или совместно с ним.The white LED forms a beam close in power to the laser, and can be used as an “explosion” generator in exchange for the
Оптимально в качестве конструктивного средства, посредством которого искусственно направляют ударную волну в зону рабочих камер газоанализаторов 43, 56, использовать открытые со стороны исследуемого покровного слоя дисперсной системы кожухи 53 (полости 57, 58 которых пространственно отделены одна от другой, а квантовый генератор 44 и оптический светодиодный излучатель 45 подсистем спектрального экспресс-анализа размещают в полостях 57 и 58 этого кожуха 53, который одновременно функционально используют и в качестве средства защиты участников движения от воздействия генерируемого излучения высокой мощности.Optimally, as a constructive means by which a shock wave is artificially directed into the zone of the working chambers of
Объем пространства, ограниченный кожухом 53, функционально связан с последовательно расположенными оптическими газоанализаторами 43 и 56, блоком 49 кассетных накопителей 50, 51 вещества исследуемой дисперсной системы (включая твердую, неиспарившуюся в результате «взрыва» фазу, например песок) и соответствующими секциями 47, 48 вакуумного насоса, обеспечивающего (совместно с эффектом возникновения «взрывной волны») направленную транспортировку пробы вещества исследуемой дисперсной фазы в рабочие камеры газоанализаторов 43, 56 и в блок 49 кассетных накопителей 50, 51. Мощность вакуумного насоса 46, как правило, выбирается из условия обеспечения всасывания и транспортировки пробы вещества исследуемой дисперсной фазы в блок 49 кассетных накопителей 50, 51 без участия «взрывной волны», т.е. в период между импульсами лазерного генератора 44.The volume of space limited by the
Разумно в процессе режима эксплуатации функционального комплекса обеспечивать защиту от загрязнения оптических структур его оптико-механической компоненты 40 от пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя дисперсной системы, а также иных негативных факторов. Для чего указанные структуры размещают в каналах подачи сжатого воздуха (в графических материалах условно не показаны), направление потока которого организуют по направлению распространения генерируемых оптическими структурами потоков излучения (в графических материалах обозначены стрелками), за исключением приемника 42 отраженного излучения подсистемы оптического определения и регистрации исследуемых показателей, для которого направление указанного воздушного потока организуют против направления распространения отраженного потока излучения.It is reasonable during the operation mode of the functional complex to provide protection from contamination of the optical structures of its
Целесообразно в процессе направленной транспортировки пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя дисперсной системы в рабочую камеру газоанализатора 43 осуществлять сепарацию этой смеси посредством фильтра 54. За счет этого обеспечивается очистка упомянутой смеси от твердых частиц, например песка, не изменивших своего исходного фазового состояния в процессе экспонирования импульсными квантовым генератором 44 и оптическим светодиодным излучателем 45.It is advisable in the process of directed transportation of a dust-, gas-, vaporous mixture of the test substance of the coating layer of the dispersed system into the working chamber of the gas analyzer 43 to separate this mixture by means of a filter 54. This ensures the cleaning of the mixture from solid particles, such as sand, which have not changed their original phase state during exposure by a
В процессе функционирования подсистемы организации химического анализа вещества покровного слоя 11 дисперсной системы в лабораторных условиях целесообразно осуществлять прогрев поверхности дорожного покрытия в области отбора пробы исследуемого вещества с возможностью образования между этой поверхностью и покровным слоем 11 дисперсной системы разделительного слоя в жидкой фазе, для чего используют импульсный источник 55 ИК-излучения. Это позволяет использовать вакуумный насос 46 с меньшей мощностью.During the functioning of the subsystem for organizing the chemical analysis of the substance of the
Разумно в подсистеме организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях использовать вакуумный насос с регулируемой мощностью всасывания. При этом в период отбора проб исследуемого покровного слоя 11 вещества дисперсной системы в естественном агрегатном состоянии мощность всасывания необходимо увеличивать до необходимой величины, обеспечивающей реализацию его функции транспортировки упомянутого вещества в данных условиях.It is reasonable to use a vacuum pump with adjustable suction power in the subsystem for organizing chemical analysis of the substance of the coating layer of a disperse system in laboratory conditions. At the same time, during the sampling period of the studied
Использование химических и физико-химических (инструментальных) методов экспресс-анализа, например спектральных, позволяет производить соответствующие исследования за доли минуты.The use of chemical and physico-chemical (instrumental) methods of rapid analysis, for example spectral, allows you to carry out appropriate studies in a fraction of a minute.
Допустимо контрольно-измерительную систему формировать комплексной и оснащать дополнительной оптической компонентой, которую формируют на основе, по меньшей мере:It is permissible to form a control and measuring system complex and equip it with an additional optical component, which is formed on the basis of at least:
- подсистемы регистрации дефектов проезжей части дорожного объекта и элементов ее обустройства, функционально являющейся средством двухмерной оценки упомянутых дефектов и элементов обустройства, включающей линейную камеру 10 сканирования;- subsystem for registration of defects of the carriageway of a road object and elements of its arrangement, which is functionally a means of two-dimensional assessment of the above-mentioned defects and elements of arrangement, including a
- подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта, функционально являющейся средством оценки состояния элементов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства, включающей, по меньшей мере, две линейные камеры 12 и 13 бокового сканирования.- subsystems for registering the state of arrangement of a road object, which is functionally a means of assessing the state of elements of the arrangement on the right, left, and top of the path of the base vehicle, including at least two
Данные подсистемы устанавливают на раме 5 для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы с возможностью попадания в их поле зрения упомянутых контролируемых элементов дорожного объекта.These subsystems are mounted on
По меньшей мере, одну из упомянутых подсистем оптической компоненты контрольно-измерительной системы оснащают средством 20 локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта в условиях их освещенности не соответствующих заданным параметрам освещенности, регламентируемым свойствами оптоэлектронных каналов линейных камер 10, 12, 13 сканирования соответствующей подсистемы. Данное средство локальной подсветки конструктивно и пространственно организуют с возможностью формирования в поле зрения объективов упомянутых линейных камер сканирования светового потока с геометрией поперечного сечения в виде полосы света с заданным распределением освещенности по длине и ширине формируемой полосы света. При этом ширину упомянутой полосы рассчитывают из условия обеспечения исключения ослепления участников движения в момент пересечения сформированной полосы света в процессе регулярного дорожного движения с законодательно разрешенной скоростью.At least one of the mentioned subsystems of the optical component of the control and measuring system is equipped with a
Средство двухмерной оценки дефектов и элементов обустройства дорожного покрытия, включающее линейную камеру 10 сканирования, размещают преимущественно в области передней консольной части рамы 5 для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы, а структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации соответствующих упомянутых дефектов на ширине дорожного покрытия до 12 м с точностью в поперечном и продольном направлениях 10 мм.The means of two-dimensional assessment of defects and elements of the arrangement of the pavement, including a
Линейные камеры 12 и 13 бокового сканирования средства оценки состояния объектов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства 1 размещают, например, в центральной части рамы 5 для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы по разные стороны от ее продольной оси, а структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации состояния соответствующих контролируемых объектов справа, слева и сверху от траектории движения базового средства 1 на расстоянии 6 м с точностью до 10 мм.
Используемое для реализации рассматриваемого способа средство 20 локальной подсветки включает:Used to implement the considered method, the
- источник 24 света;- a source of 24 light;
- полый корпус 25 с окном для выхода светового потока 21, генерируемого источником 24 света, расположенным в полости корпуса 25;- a
- по меньшей мере, одно средство трансформации геометрии генерируемого источником 24 светового потока.- at least one means of transforming the geometry of the light flux generated by the
Упомянутый источник 24 света целесообразно выполнять электронного типа, при этом он должен содержать, по меньшей мере, одну газоразрядную лампу 27 высокого давления, оснащенную горелкой 28, смонтированной на токоподводах 29, заваренных в ножку 31 внешней колбы 30. По меньшей мере, половина площади внутренней поверхности колбы 30 покрыто отражающим зеркальным слоем 33 таким образом, что плоскость, проходящая через крайние участки этого слоя 33, ориентирована вдоль продольной оси 34 горелки 28. Форма сформированной отражающей части слоя 33 внешней колбы 30 выбрана такой, что для любого поперечного сечения отношение расстояния r0 от оси 34 горелки 28 до зеркального слоя 33 в продольной плоскости симметрии к соответствующему расстоянию rφ в плоскости (повернутой вокруг оси 34 горелки 28 на угол φ) непрерывно изменяется с изменением угла φ и лежит преимущественно в пределах 0,7-1,1.It is advisable to carry out the mentioned
По меньшей мере, одно средство трансформации геометрии генерируемого источником светового потока 21 выполнено в виде щелевого коллиматора 35 генерируемого светового потока 21, который (т.е. коллиматор 35) размещен поперек последнего (светового потока 21) с возможностью перекрытия генерируемого источником 24 светового потока 21 и выполнен в виде набора 36 параллельных пластин 37, установленных с зазорами между их взаимообращенными поверхностями 38 (отражающими или поглощающими, т.е. зачерненными).At least one means of transforming the geometry of the
При этом корпус 25 средства 20 локальной подсветки оснащен приборными амортизаторами (преимущественно резиновыми), функционально являющимися элементами подвески средства 20 локальной подсветки на раме для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы (или на оптической станине) с возможностью обеспечения освещения исследуемых участков поверхности элементов дорожного объекта. Геометрия щелевого коллиматора 35 рассчитывается из условия обеспечения формирования полосы 23 света такой ширины, которая исключает проявление эффекта ослепления участников движения в момент пересечения сформированной полосы 23 света в процессе регулярного дорожного движения с законодательно разрешенной скоростью.Moreover, the
Допустимо взаимообращенные поверхности 38 набора 36 пластин 37 щелевого коллиматора выполнять зеркальными (отражающими).It is permissible that the mutually
Допустимо взаимообращенные поверхности 38 набора 36 пластин щелевого коллиматора 35 выполнять зачерненными (поглощающими).It is permissible to reverse the
Оснащение вышерассмотренных подсистем средством 20 локальной подсветки сканируемого участка дорожного полотна позволяет получать информацию о состоянии поверхности исследуемых элементов дорожного объекта как в условиях недостаточной освещенности, так и в условиях избыточной (солнечной) освещенности. В последнем случае средство 20 функционально является средством снижения контрастности в условиях избыточной (солнечной) освещенности, при определенном расположении солнца относительно исследуемой поверхности соответствующего элемента дорожного объекта.Equipping the above subsystems with means 20 for local illumination of the scanned section of the roadway allows you to obtain information about the surface condition of the studied elements of the road object in low light conditions and in conditions of excessive (solar) illumination. In the latter case, the
Подвеска корпуса 25 средства 20 на приборных амортизаторах позволяет отсечь высокочастотные вибрации (генерируемые транспортным средством 1). А это повышает срок службы используемых в светильнике ламп 27 высокого давления, которые расположены горизонтально относительно дорожного полотна, и собственный вес колбы 30 лампы 27 при восприятии высокочастотных вибраций может спровоцировать ее разрушение (излом) в зоне соединения колбы 30 с цоколем 32 лампы 27.Suspension of the
Пластины 37 в наборе 36 щелевого коллиматора 35 могут быть выполнены как с зеркальными (отражающими) поверхностями 38, так и с зачерненными (поглощающими) поверхностями 38. В первом случае обеспечивается увеличение энергетических параметров формируемого коллиматором 35 светового потока 21, однако с точки зрения технологии изготовления пластин 37 процесс изготовления полированных поверхностей 38 более трудоемок. Технология изготовления зачерненных поверхностей 38 пластин 37 не представляет каких-либо трудностей с технологической точки зрения, однако в этом случае проявляется эффект снижения энергетических параметров светового потока 21, формируемого коллиматором 35 (что компенсируется посредством использования в конструкции средства 20 ламп 27 высокого давления вышеописанной конструкции, т.е. с зеркальным отражающим слоем 33 на внутренней поверхности колбы 30 лампы 27. Кроме того, использование в средстве 20 локальной подсветки ламп 27 указанной конструкции позволяет исключить из конструкции средства 20 дополнительных отражателей (рефлекторов) с высокими массогабаритными показателями.The
Можно также отметить, что использование в конструкции средства 20 локальной подсветки пластинчатых коллиматоров 35 повышает безопасность процесса мониторинга в условиях регулярного дорожного движения на автотрассе, поскольку в случае аварийного скола колбы 30 лампы 27 от цоколя 32 колба разбивается на пластинах коллиматора 35 и попадает на дорожное полотно в виде мелкой россыпи, не вызывая аварийной ситуации.It can also be noted that the use in the design of the
Использование в конструкции источника 24 света электронных преобразователей частоты напряжения позволяет отказаться от электрических трансформаторов, обладающих высокими массогабаритными показателями и необходимыми для осуществления работы ламп 27 рассматриваемой конструкции от источника напряжения 220 В.The use of electronic voltage frequency converters in the design of the
Ширина полосы 23 света (формируемой коллиматором 35) вдоль дорожного полотна, как правило, составляет 0,5-0,6 м, что позволяет проходить попутному и встречному потокам автотранспорта эту зону возможного ослепления за сотые доли секунды, что исключает создание аварийной ситуации на дороге.The width of the light strip 23 (formed by the collimator 35) along the roadway, as a rule, is 0.5-0.6 m, which allows passing along the oncoming and oncoming traffic flows this zone of possible blinding for hundredths of a second, which eliminates the creation of an emergency on the road .
В процессе мониторинга улично-дорожной сети целесообразно осуществлять построение микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении, для чего в состав контрольно-измерительной системы дополнительно включают подсистему замера продольной ровности дорожного объекта, конструкцию которой оснащают, по меньшей мере, одним лазерным датчиком 8 измерения продольной ровности и датчиками 7, 9 ускорения этой подсистемы в количестве, соответствующем количеству лазерных датчиков 8 и функционально связанных с соответствующими лазерными датчиками 8.In the process of monitoring the road network, it is advisable to build a microprofile of the road surface in the longitudinal direction, for which purpose the control and measurement system additionally includes a subsystem for measuring the longitudinal evenness of the road object, the design of which is equipped with at least one laser sensor 8 for measuring longitudinal longitudinalness and
Оптимально в составе конструкции подсистемы замера продольной ровности использовать два лазерных датчика 8 измерения продольной ровности и, соответственно, два датчика 7 и 9 ускорения. Каждую пару структурных элементов лазерный датчик - датчик ускорения размещают на боковом участке рамы базового транспортного средства 1 в области заднего моста по разные стороны от продольной оси рамы, преимущественно в створе колеи транспортного средства 1. При этом структурные элементы этой подсистемы конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.It is optimal to use two laser sensors 8 for measuring longitudinal evenness and, accordingly, two
В процессе мониторинга улично-дорожной сети целесообразно также осуществлять трехмерное построение микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении. Для чего в состав контрольно-измерительной системы дополнительно включают подсистему замера поперечной ровности дорожного объекта, конструкцию которой оснащают, по меньшей мере, одним лазерным генератором 14, 15 линии объемного сканирования и камерой 16 объемного сканирования, которые устанавливают на раме 5 для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы.In the process of monitoring the road network it is also advisable to carry out three-dimensional construction of the micro profile of the road surface in the transverse direction. For this purpose, the control and measuring system additionally includes a subsystem for measuring the transverse evenness of a road object, the design of which is equipped with at least one
Наиболее оптимально в составе конструкции вышеуказанной подсистемы замера поперечной ровности использовать два лазерных генератора 14, 15 линии объемного сканирования, которые устанавливают, например, в передней части консоли рамы 5 для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы с возможностью формирования линии объемного сканирования, например, впереди базового транспортного средства 1, а камеру 16 объемного сканирования этого средства размещают на упомянутой раме 5 с возможностью расположения линии объемного сканирования в пределах угла зрения ее объектива. При этом структурные элементы этой подсистемы конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации и построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении на ширине до 12 м с точностью 2 мм.It is most optimal to use two
Разумно в процессе мониторинга улично-дорожной сети осуществлять линейную привязку результатов измерений (полученных при работе всех вышеуказанных подсистем) к относительной и абсолютной системам координат. Для чего в состав контрольно-измерительной системы дополнительно включают подсистемы относительного и абсолютного позиционирования. Первая из которых функционально является средством линейной привязки результатов измерений (полученных при работе всех вышеуказанных подсистем) к относительной системе координат, в состав конструкции которого включают энкодер, а вторая - средством привязки результатов измерений (полученных при работе всех вышеуказанных подсистем) к абсолютной системе координат, в состав конструкции которого включают спутниковую навигационную систему 19.It is reasonable in the process of monitoring the road network to linearly link the measurement results (obtained during operation of all the above subsystems) to the relative and absolute coordinate systems. For this, the control and measuring system additionally includes subsystems of relative and absolute positioning. The first of which is functionally a means of linearly linking the measurement results (obtained during operation of all of the above subsystems) to a relative coordinate system, the structure of which includes an encoder, and the second is a means of linking the measurement results (obtained during operation of all of the above subsystems) to an absolute coordinate system, the structure of which includes a
Как правило, контрольно-измерительную систему оснащают оптической станиной, которую устанавливают на раме 5 для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы на виброопорах, а функциональные элементы соответствующих подсистем устанавливают непосредственно на оптической станине (в том числе и на индивидуальных виброопорах).As a rule, the control and measuring system is equipped with an optical frame, which is mounted on the
Допустимо в состав контрольно-измерительной системы дополнительно включать, по меньшей мере, двухуровневую подсистему георадарного зондирования.It is permissible to additionally include at least a two-level GPR sensing subsystem in the control and measuring system.
Один из уровней этой подсистемы функционально является средством оценки диэлектрической проницаемости конструктивных слоев дорожной одежды и подстилающих грунтов для регистрации толщины конструктивных слоев. Конструкцию этого уровня оснащают, по меньшей мере, одним георадаром 17 коротковолнового диапазона зондирования.One of the levels of this subsystem is functionally a means of assessing the dielectric constant of structural layers of pavement and underlying soils to record the thickness of structural layers. The design of this level is equipped with at least one
Другой уровень этой подсистемы функционально является средством регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть дорожного объекта, а также различных неоднородностей в грунте. Конструкцию этого уровня оснащают, по меньшей мере, одним георадаром 18 длинноволнового диапазона зондирования.Another level of this subsystem is functionally a means of registering engineering networks crossing the roadway of a road object, as well as various heterogeneities in the ground. The construction of this level is equipped with at least one
Оптимально:Optimal:
- в состав конструкции средства оценки диэлектрической проницаемости конструктивных слоев дорожной одежды и подстилающих грунтов включать два георадара 17 с линейным диапазоном зондирования 0,05-1,0 м, которые размещают в передней части рамы 5 базового транспортного средства 1 поперек ее продольной оси, при этом структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации толщины конструктивных слоев с точностью до 1 см при глубине до 0,5 м и с точностью до 3 см при глубине от 0,5 м до 1 м;- the structure of the means of assessing the dielectric constant of the structural layers of pavement and underlying soils include two
- в состав средства регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть дорожного объекта, а также различных неоднородностей также включать два георадара 18 с линейным диапазоном зондирования 0,5-10,0 м, которые размещают в задней части рамы 5 базового транспортного средства 1 поперек ее продольной оси, при этом структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть с глубиной заложения до 10 м от поверхности дорожного покрытия, а также различных неоднородностей с точностью до 0,5 м.- the means of registration of engineering networks crossing the roadway of the road object, as well as various inhomogeneities, also include two
С физической точки зрения работа контрольно-измерительной системы комплекса АДС-МАДИ, в частности ее оптической компоненты, организованной на базе вышеперечисленных оптических структур и подсистем (общеизвестных из «уровня техники», т.е. лазерных генераторов, фотокамер линейного и объемного сканирования на основе светочувствительных линеек, например ПЗС-линеек, светодиодных линеек) основана на принципах и законах геометрической оптики, а также оптоэлектроники и, следовательно, дополнительных пояснений не требует.From a physical point of view, the work of the control and measuring system of the ADS-MADI complex, in particular its optical component, is organized on the basis of the above optical structures and subsystems (well-known from the “prior art”, that is, laser generators, linear and volume scanning cameras based on photosensitive arrays, for example CCD arrays, LED arrays) are based on the principles and laws of geometric optics, as well as optoelectronics and, therefore, require no further explanation.
Однако целесообразно рассмотреть некоторые принципиальные аспекты конструктивно-пространственной организации структур и подсистем регистрационно-измерительной системы комплекса АДС-МАДИ.However, it is advisable to consider some fundamental aspects of the structural and spatial organization of structures and subsystems of the registration and measuring system of the ADS-MADI complex.
Средство 20 локальной подсветки функционирует следующим образом.Means 20 local backlight operates as follows.
Луч света, выходящий из центра горелки 28 в направлении зеркальной отражающей части (зеркального слоя 33) внешней колбы 30, падает на зеркальный слой 33. Так как отношение r0/rφ постоянно изменяется с изменением φ, то нормаль к зеркальной поверхности слоя 33 в точке падения луча будет направлена не на продольную ось 34 горелки, а мимо нее. Благодаря этому отраженный от зеркальной поверхности слоя 33 луч проходит вне зоны расположения горелки 28 и не ослабляется в ней (т.е. выходит из колбы 30 лампы 27 с минимальной потерей генерируемой источником 24 световой энергии). Лучи света, выходящие из горелки 28 в направлении выходного окна 26, выходят из колбы 30 лампы 27 без отражения, т.е. также практически без потерь генерируемой источником 24 световой энергии. Таким образом, световая отдача такой лампы 27 выше световой отдачи лампы с круглосимметричной колбой. Кроме того, формируя лампы 27 с различной геометрией профиля зеркального слоя 33 (т.е. с различными соотношениями зависимости r0/rφ=f(φ), можно получить источники 24 света с различным светораспределением по сечению генерируемого светового потока 21.A ray of light leaving the center of the
В случае, если отношение r0/rφ=f(φ) принимает значения как больше, так и меньше единицы и с ростом модуля угла φ как возрастает, так и убывает, то геометрия профиля отражающей поверхности зеркального слоя 33 имеет, как правило, выпукло-вогнутую форму (см. фиг.6). Если упомянутое отношение постоянно убывает с ростом модуля угла φ, то геометрия профиля отражающей поверхности зеркального слоя 33 имеет исключительно выпуклую форму (см. фиг.7). Увеличение модуля угла |φmax|>90° расширяет технологические возможности при создании ламп 27 с различным светораспределением. Однако, при |φmax|>115° существенно увеличивается доля излучения, выходящего после многократных отражений, вследствие чего снижается энергетическая отдача источника 24 света (электронной газоразрядной лампы 27).If the ratio r 0 / r φ = f (φ) takes values either more or less than unity, and as the absolute value of the angle φ increases and decreases, the geometry of the profile of the reflecting surface of the
В частности, используемая в настоящей полезной модели лампа 27 с горелкой от лампы ДНаТ мощностью 100 Вт, профилем отражающей поверхности зеркального слоя 33 внешней колбы 30, соответствующим фиг.7 (r0/rφmax=0,82), и углом охвата |φmax|=105° имеет световую отдачу (световую эффективность) 75,3 лм/Вт, в то время, как аналогичная лампа с круглосимметричной колбой и |φmax|=105° имеет световую отдачу (световую эффективность) 69,8 лм/Вт.In particular, the
Кроме того, при сканирование верхних и боковых элементов обустройства дорожного объекта (например, подмостовых габаритов, информационных указателей, дорожных знаков) пространственное расположение фотокамер относительно исследуемых объектов обеспечивают таким образом, чтобы габариты всех исследуемых объектов по соответствующим координатам находились в поле зрения объективов соответствующих сканирующих устройств. При этом съемка осуществляется в реальном времени синхронно всеми объективами в импульсном режиме, а период времени между импульсами привязан (пропорционален) к скорости перемещения сканирующего устройства с возможностью строгой состыковки отдельных (смежных) кадров по направлению перемещения.In addition, when scanning the upper and side elements of the arrangement of a road object (for example, bridge dimensions, information signs, road signs), the spatial arrangement of the cameras relative to the studied objects is ensured in such a way that the dimensions of all the studied objects at the corresponding coordinates are in the field of view of the lenses of the corresponding scanning devices . At the same time, shooting is carried out in real time synchronously by all lenses in a pulsed mode, and the time period between pulses is tied (proportional) to the speed of movement of the scanning device with the possibility of strict matching of individual (adjacent) frames in the direction of movement.
Светочувствительные линейки и объективы могут быть установлены на базовой платформе (оптической станине) как подвижно, так и неподвижно. Они могут быть установлены и на гироскопической опоре с целью сохранения постоянного (исходного) пространственного положения относительно сканируемой поверхности при воздействии вибраций и иных пространственных перемещений базового транспортного средства в процессе его движения.Photosensitive rulers and lenses can be mounted on the base platform (optical bed) both movably and motionless. They can be installed on a gyroscopic support in order to maintain a constant (initial) spatial position relative to the scanned surface when exposed to vibrations and other spatial movements of the base vehicle during its movement.
Преимущества используемого в заявленном техническом решении метода сканирования посредством цифровых оптических камер на основе светочувствительных линеек (по отношению к используемым для аналогичных целей телевизионным камерам) заключаются в следующем:The advantages of the scanning method used in the claimed technical solution by means of digital optical cameras based on photosensitive lines (relative to television cameras used for similar purposes) are as follows:
- отсутствие в памяти бортового компьютера лишней информации об исследуемой поверхности объекта сканирования, т.к. каждая точка сканируемой поверхности регистрируется в запоминающем устройстве только один раз;- the absence in the on-board computer memory of unnecessary information about the surface of the scan object being examined, because each point of the scanned surface is registered in the storage device only once;
- автоматическое совмещение начала последующего кадра с концом предыдущего в процессе съемки без какого-либо наложения кадров один на другой;- automatic combination of the beginning of the next frame with the end of the previous one during the shooting process without any overlapping frames one on top of the other;
- возможность использования системы автоматизированного распознавания образов в процессе обработки и исследования отснятой визуальной информации об исследуемом объекте в связи с минимизацией объема визуальной информации об объекте, необходимой для его качественной оценки по стандартной бальной системе и соответствующим параметрам качества;- the ability to use a system of automated pattern recognition in the process of processing and researching the captured visual information about the studied object in connection with minimizing the amount of visual information about the object necessary for its qualitative assessment according to the standard point system and corresponding quality parameters;
- значительное увеличение скорости обработки и передачи данных на расстояние в связи с многократным уменьшением объема информационного потока, необходимого для получения конечной информации об объекте (в частности, его визуализации с заданным разрешением);- a significant increase in the speed of processing and data transmission over a distance in connection with a multiple decrease in the amount of information flow necessary to obtain the final information about the object (in particular, its visualization with a given resolution);
- объективность оценки качественных параметров сканируемых объектов исследования, ввиду обеспечения возможности многократной визуальной оценки полученной об объекте информации независимыми экспертами и оперативного решения спорных вопросов путем повторного совместного анализа информации с участием третьих лиц (специалистов);- objectivity in assessing the quality parameters of scanned objects of research, in view of the possibility of multiple visual evaluations of information obtained about the object by independent experts and the prompt resolution of disputes by re-joint analysis of information with the participation of third parties (specialists);
- регулярный 100% (а не выборочный) мониторинг автомагистралей и иных объектов дорожного обустройства с целью их качественной оценки и выявления первоочередных участков, требующих ремонта, что резко увеличивает безопасность дорожного движения, в особенности на оживленных городских магистралях мегаполисов;- regular 100% (and not selective) monitoring of highways and other objects of road facilities with the aim of their qualitative assessment and identification of priority areas requiring repair, which dramatically increases road safety, especially on busy urban highways of megacities;
- возможность определения скорости износа (старения) исследуемых объектов путем наложения полной последующей картинки объекта на предыдущую в автоматическом режиме (то есть возможность оценки динамики разрушения исследуемых объектов во времени с целью формирования прогнозируемого графика обеспечения плановых ремонтно-строительных работ);- the ability to determine the wear rate (aging) of the investigated objects by overlaying the full subsequent picture of the object to the previous one in automatic mode (that is, the ability to assess the dynamics of the destruction of the studied objects in time in order to form a predicted schedule for ensuring planned repair and construction works);
- отсчет времени дискретизации кадров съемки осуществляется инкодером (расположенном на пятом колесе базового транспортного средства или в коробке скоростей) с привязкой к километражу дороги (т.е. пройденному транспортным средством, несущим сканирующее устройство, расстоянию) а не ко времени, что исключает дублирование одной и той же информации;- the sampling time of the shot frames is carried out by the encoder (located on the fifth wheel of the base vehicle or in the gearbox) with reference to the mileage of the road (i.e., the distance traveled by the vehicle carrying the scanning device) and not to time, which eliminates duplication of one the same information;
- синхронная комплексная (по нескольким параметрам) оценка дорожных покрытий и иных элементов обустройства дорог в привязке к километражу дороги посредством спутниковой навигационной системы (например, системы GPS), т.е. привязка к абсолютной системе координат.- synchronous comprehensive (in several respects) assessment of road surfaces and other elements of road construction in relation to the mileage of the road through a satellite navigation system (for example, GPS system), i.e. reference to the absolute coordinate system.
Комплексная регистрация технико-эксплуатационных показателей исследуемых объектов, в частности, включает в себя:Comprehensive registration of technical and operational indicators of the studied objects, in particular, includes:
- качественный и количественный физико-химический экспресс-анализ покровного слоя 11 дорожного покрытия в дублирующем режиме посредством различных по конструкции, но однотипных по назначению подсистем оптико-механической компоненты функционального комплекса;- qualitative and quantitative physico-chemical express analysis of the
- двухмерное сканирование;- two-dimensional scanning;
- трехмерное сканирование;- three-dimensional scanning;
- зондирование георадаром в продольном и поперечном направлениях;- sounding by georadar in the longitudinal and transverse directions;
- замеры верхних габаритов систем и элементов обустройства дорог;- measurements of the upper dimensions of systems and elements of the arrangement of roads;
- замеры расстояний и габаритов элементов обустройства по бокам;- measurements of distances and dimensions of the arrangement elements on the sides;
- привязка результатов сканирования к километражу дороги.- linking the scan results to the mileage of the road.
Привязка в широком смысле означает привязку результатов сканирования к углам домов, километровым столбам, дорожным знакам, существенным элементам обустройства дорог, например путепроводам (начало моста - конец моста), к освещению.In the broad sense, linking means linking the scan results to the corners of houses, kilometer posts, road signs, essential elements of the arrangement of roads, such as overpasses (beginning of the bridge - end of the bridge), to the lighting.
Если мы знаем точную длину марки машины, то по снимку, полученному посредством сканера, можно определить (путем пересчета) ее скорость за счет эффекта «укорачивания ее длины» в период времени сканирования (чем длиннее изображение машины, тем меньше ее относительная скорость).If we know the exact length of the machine’s brand, then from the image obtained by the scanner, we can determine (by recalculating) its speed due to the effect of “shortening its length” during the scanning time period (the longer the image of the machine, the lower its relative speed).
Данный эффект сглаживает эффект закрытия дорожного полотна встречным потоком автотранспорта, а при небольшой скорости автолаборатории (порядка 30 км/ч) - и попутного потока.This effect smoothes the effect of closing the roadway with an oncoming traffic stream, and at a low speed of the autolaboratory (about 30 km / h), the associated flow.
Если соответствующим образом подобрать базу АДС и расположить две идентичных по функциональному назначению сканирующих подсистемы в начале базового транспортного средства АДС-МАДИ и в его конце, то попадание одного и того же автомобиля одновременно на два сканера практически исключено.If you select the ADF base accordingly and place two scanning subsystems that are identical in functionality at the beginning of the ADS-MADI base vehicle and at its end, then getting the same car at the same time on two scanners is practically impossible.
Эти два эффекта позволяют при сканировании видеть дорогу практически «пустой», т.е. для используемых подсистем встречный и попутный потоки автотранспорта в процессе сканирования в оптическом плане практически отсутствуют.These two effects allow scanning to see the road almost "empty", i.e. for the used subsystems, the oncoming and passing flows of vehicles during the scanning process are practically absent in the optical plan.
Увеличение количества осей базового транспортного средства АДС-МАДИ снижает частотные характеристики вибрации и тем самым повышает качество съемки.The increase in the number of axles of the base vehicle ADS-MADI reduces the frequency characteristics of vibration and thereby improves the quality of shooting.
Функциональный комплекс для измерения и регистрации технико-эксплуатационных показателей поверхности покрытия дорожной одежды в процессе осуществления мониторинга улично-дорожной сети (предназначенный для осуществления вышерассмотренного способа) включает предназначенную для стационарной установки на базовом транспортном средстве 1 оптико-механическую компоненту 40 (функционально являющуюся составляющей частью комплексной контрольно-измерительной системы). Выходные каналы соответствующих подсистем этой компоненты 40 функционально связаны с бортовым вычислительным комплексом 2 (функционально являющимся средством обработки полученной информации и передачи результатов обработки на центральную ЭВМ в режиме реального времени). Оптико-механическая компонента 40 функционально является средством дублирующего исследования физико-химических показателей покровного слоя 11 (включая его толщину) дисперсной системы, образующейся на поверхности покрытия дорожной одежды (преимущественно под воздействием искусственно наносимой в зимнее время антигололедной композиции). Оптико-механическая компонента включает, по меньшей мере:The functional complex for measuring and recording technical and operational indicators of the pavement pavement surface during monitoring of the road network (intended for the implementation of the above method) includes a mechanical-optical component 40 (functionally part of the complex) designed for stationary installation on a base vehicle 1 control and measuring system). The output channels of the corresponding subsystems of this
- подсистему оптического определения и регистрации исследуемых показателей (включая толщину покровного слоя 11), которая организована на основе импульсного источника 41 оптического излучения, главная оптическая ось излучающей структуры которого направлена под заданным углом к поверхности исследуемого покровного слоя 11, и приемника 42 отраженного излучения;- a subsystem of optical determination and registration of the studied parameters (including the thickness of the coating layer 11), which is organized on the basis of a pulsed source of
- первую и вторую подсистемы спектрального экспресс-анализа, каждая из которых организована на основе собственного оптического газоанализатора 43, 56 и импульсных оптических излучателей различного диапазона длин волн, а именно в виде квантового генератора 44 в первой подсистеме и в виде светодиодного излучателя 45 во второй подсистеме, которые функционально являются средствами трансформации фазового состояния вещества дисперсной системы покровного слоя 11 в зоне импульсного экспонирования этого слоя 11 генерируемыми вышеуказанными излучателями потоками излучения в пыле-, газо-, парообразную смесь, предназначенную для транспортировки в рабочие камеры газоанализаторов 43, 56. Причем используются оптические излучатели такой мощности, энергии которых (генерируемой за период импульса излучения) достаточно для осуществления упомянутой трансформации (преимущественно в режиме оптически реализуемого взрыва). Кинетическая энергия ударной волны этого взрыва функционально является средством транспортировки упомянутой пыле-, газо-, парообразной смеси в зону исследования (т.е. в область рабочей камеры газоанализатора). Причем заданная направленность ударной волны обеспечивается посредством оснащения оптико-механической компоненты 40 механическими средствами, конструктивно и пространственно организованными с возможностью практической реализации этой функции. Кроме того, оптико-механическая компонента оснащена подсистемой организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях, организованной на основе вакуумного насоса 46 и блока 49 кассетных накопителей 50, 51. Данная подсистема выполнена с возможностью отбора проб вещества покровного слоя дисперсной системы в естественном фазовом состоянии в процессе вышеуказанного экспресс-анализа в промежутки времени между импульсами оптических излучателей первой и второй подсистем спектрального анализа. Причем структурные элементы данной подсистемы, в частности вакуумный насос 46 с его транспортировочными магистралями, и подсистем спектрального анализа структурно и конструктивно организованы на базовом транспортном средстве 1 таким образом, что упомянутый вакуумный насос 46 одновременно функционально является и дополнительным средством обеспечения направленной транспортировки упомянутой пыле- газо-, парообразной смеси в рабочие камеры оптических газоанализаторов 43, 56 в процессе осуществления экспресс-анализа.- the first and second subsystems of spectral express analysis, each of which is organized on the basis of its own
Целесообразно в качестве оптического квантового генератора 44 в первой подсистеме спектрального экспресс-анализа использовать углекислотный лазерный генератор излучения ИК-диапазона длин волн.It is advisable to use a carbon dioxide laser radiation generator of the infrared wavelength range as the
Целесообразно в качестве оптического светодиодного излучателя 45 во второй подсистеме спектрального экспресс-анализа использовать светодиод с диапазоном длин волн излучения белого цвета.It is advisable as an
Оптимально в качестве конструктивного средства, посредством которого искусственно обеспечивается направленность ударной волны в зону рабочей камеры газоанализатора 43, использовать открытый со стороны исследуемого покровного слоя 11 дисперсной системы кожух 53, а оптические излучатели подсистем спектрального экспресс-анализа размещать в полости этого кожуха 53, который одновременно функционально является и средством защиты участников движения от воздействия генерируемого излучения высокой мощности.Optimally, as a constructive means by which the directivity of the shock wave to the zone of the working chamber of the gas analyzer 43 is artificially used, use a
Разумно функциональный комплекс оснащать средствами защиты от загрязнения оптических структур его оптико-механической компоненты 40 от пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя 11 дисперсной системы, а также иных негативных факторов, которые выполнены в виде каналов подачи сжатого воздуха (в графических материалах условно не показаны). Указанные структуры размещают в этих каналах таким образом, чтобы направление потока сжатого воздуха совпадало по направлению с распространением генерируемых оптическими структурами потоков излучения, за исключением приемника 42 отраженного излучения подсистемы оптического определения и регистрации исследуемых показателей, для которого канал организован с возможностью обеспечения направления указанного воздушного потока против направления распространения отраженного потока излучения.It is reasonable to equip a reasonably functional complex with means for protecting against contamination of the optical structures of its
Оптимально оптико-механическую компоненту 40 оснащать сепаратором (фильтром 54), конструктивно и пространственно организованным в ней с возможностью осуществления (в процессе направленной транспортировки пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя 11 дисперсной системы в рабочие камеры газоанализаторов 43, 56) сепарации этой смеси с обеспечением возможности ее очистки от твердых частиц, например песка, не изменивших своего исходного фазового состояния в процессе экспонирования импульсными оптическими излучателями.It is optimal to equip the optical-
Подсистема организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях может быть оснащена средством прогрева поверхности дорожного покрытия в области отбора пробы исследуемого вещества с возможностью образования между этой поверхностью и покровным слоем дисперсной системы разделительного слоя в жидкой фазе, которое выполнено в виде импульсного источника 55 ИК-излучения заданной мощности, обеспечивающей реализацию его функции.The subsystem for the organization of chemical analysis of the substance of the coating layer of a disperse system in laboratory conditions can be equipped with a means of heating the surface of the road surface in the sampling area of the test substance with the possibility of formation between this surface and the coating layer of a disperse system of a separation layer in the liquid phase, which is made in the form of a
В подсистеме организации химического анализа вещества покровного слоя 11 дисперсной системы в лабораторных условиях целесообразно использовать вакуумный насос 46 с регулируемой мощностью всасывания, при этом его предельная мощность выбирается из условия обеспечения отбора проб исследуемого покровного слоя 11 вещества дисперсной системы в естественном фазовом состоянии.In the subsystem for organizing the chemical analysis of the substance of the
Физические принципы работы данного функционального комплекса рассмотрены выше на примере реализации заявленного способа измерения и регистрации технико-эксплуатационных показателей поверхности покрытия дорожной одежды и дополнительных пояснений не требуют.The physical principles of this functional complex are discussed above on the example of the implementation of the claimed method of measuring and recording technical and operational indicators of the pavement surface and do not require additional explanations.
На основании вышеизложенного, передвижная дорожная лаборатория (АДС-МАДИ), реализованная на основе заявленных изобретений, способна обеспечить комплексный мониторинг технико-эксплуатационного состояния улично-дорожной сети, а также любых боковых, надземных и подземных объектов ее обустройства с возможностью регистрации и запоминания необходимой информации (т.е. изображения объектов с учетом наличия имеющихся дефектов) в цифровой форме и выводом этой информации («картинки») с заданным разрешением, например, на экран монитора персонального компьютера (ПК) в режиме реального времени.Based on the foregoing, a mobile road laboratory (ADS-MADI), implemented on the basis of the claimed inventions, is able to provide comprehensive monitoring of the technical and operational status of the street-road network, as well as any side, elevated and underground objects of its arrangement with the possibility of recording and storing the necessary information (that is, images of objects taking into account the presence of defects) in digital form and the output of this information (“pictures”) with a given resolution, for example, on a monitor screen computer (PC) in real time.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленных изобретений следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed inventions:
- объекты, воплощающие заявленные изобретения при их осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно в области строительства и эксплуатации улично-дорожных сетей для комплексной диагностики технико-эксплуатационных показателей объектов дорожного хозяйства и организации мониторинга за их технико-эксплуатационным состоянием в режиме реального времени;- objects that embody the claimed inventions in their implementation are intended for use in industry, namely in the field of construction and operation of street-road networks for the comprehensive diagnosis of technical and operational indicators of road facilities and the organization of monitoring of their technical and operational status in real time ;
- для заявленных объектов изобретений в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность их осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed objects of inventions in the form described in the independent claims of the claims below, the possibility of their implementation using the means and methods described above or known from the prior art on the priority date has been confirmed;
- объекты, воплощающие заявленные изобретения при их осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- objects that embody the claimed invention in their implementation, can ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.
Следовательно, заявленные изобретения соответствуют требованию условия патентоспособности «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of the patentability condition "industrial applicability" under applicable law.
Claims (25)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009102175/03A RU2400594C1 (en) | 2009-01-26 | 2009-01-26 | Method for measurement and registration of road surface coating operation data and functional complex for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009102175/03A RU2400594C1 (en) | 2009-01-26 | 2009-01-26 | Method for measurement and registration of road surface coating operation data and functional complex for its realisation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009102175A RU2009102175A (en) | 2010-08-10 |
RU2400594C1 true RU2400594C1 (en) | 2010-09-27 |
Family
ID=42698391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009102175/03A RU2400594C1 (en) | 2009-01-26 | 2009-01-26 | Method for measurement and registration of road surface coating operation data and functional complex for its realisation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2400594C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762538C1 (en) * | 2021-01-11 | 2021-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" (ФГБОУ ВО Омский ГАУ) | Method for monitoring roadway of automobile roads |
RU2805236C1 (en) * | 2023-04-07 | 2023-10-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" | Device for determining particulate emission from vehicle tire wear |
-
2009
- 2009-01-26 RU RU2009102175/03A patent/RU2400594C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Оценка дорожным диагностическим комплексом технического состояния покрытий улично-дорожной сети г.Москвы, 26.05.2003, СТРОИТЕЛЬНЫЙ МИР, найдено в INTERNET 28.07.2009 http:www.stroinauka.ru/detailview..asp?d=1&dc=1&dr=835. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762538C1 (en) * | 2021-01-11 | 2021-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" (ФГБОУ ВО Омский ГАУ) | Method for monitoring roadway of automobile roads |
RU2809950C1 (en) * | 2023-03-03 | 2023-12-19 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" (ПАО "Газпром нефть") | Method for monitoring condition of winter roads |
RU2805236C1 (en) * | 2023-04-07 | 2023-10-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" | Device for determining particulate emission from vehicle tire wear |
RU2805238C1 (en) * | 2023-04-07 | 2023-10-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" | Method for determining particle emissions from tire and road wear |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009102175A (en) | 2010-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2373324C1 (en) | Method for monitoring street and road network by means of mobile road laboratory and functional complex for its realisation | |
RU2373325C1 (en) | Method for monitoring street and road network by means of mobile road laboratory and functional complex for its realisation | |
CN104330388B (en) | Haze detector and haze detection method | |
Chin et al. | Evaluation of technologies for road profile capture, analysis, and evaluation | |
CN108007890A (en) | A kind of motor-vehicle tail-gas detection light beam reflection unit and detecting system | |
CN108426531A (en) | A kind of composite film thickness on-line measurement system | |
CN110095423A (en) | A kind of multichannel disposal of pollutants emergency telemetering imaging system and method | |
CN117437368B (en) | Unmanned plane-based pavement evenness measuring method, system, terminal and medium | |
RU2400594C1 (en) | Method for measurement and registration of road surface coating operation data and functional complex for its realisation | |
RU2397286C1 (en) | Method for measurement and registration of road surface coating operation data and functional complex for its realisation | |
RU93408U1 (en) | MOBILE ROAD LABORATORY FOR MONITORING A STREET ROAD NETWORK (OPTIONS) | |
EP2588847B1 (en) | Device and method for quantification of gases in plumes by remote sensing | |
RU79109U1 (en) | MOBILE ROAD LABORATORY FOR MONITORING A STREET ROAD NETWORK (OPTIONS) | |
RU2372442C1 (en) | Method for monitoring of street road network by means of portable road laboratory and facility for local lighting for its realisation | |
RU73884U1 (en) | MOBILE ROAD LABORATORY FOR MONITORING STREET NETWORK | |
CA2804006C (en) | Device and method for quantification of gases in plumes by remote sensing | |
CN103852809B (en) | A kind of ground F-P surveys air-dry interferometer | |
WO2020123314A1 (en) | Gas analysis system | |
RU2720050C1 (en) | Method of detecting contaminants of coastal waters and a coastal strip with oil or oil products using an unmanned aerial vehicle | |
CN208140036U (en) | A kind of multilayer film On-line gauging system | |
CN107101976A (en) | Vehicular emission telemetering equipment and method | |
Imtiaz et al. | A Gas Imaging Sensor System of Automotive Exhaust Plumes for Remote Emission Sensing Application Basing on Schlieren Imaging An Approach to Visualize and Size Vehicle Exhaust Plumes | |
CN116678586A (en) | Portable large-view-field focusing schlieren field display technology | |
Inozemtsev et al. | Application of photonic systems for transportation | |
Bielinskyi | Laboratory testing of digital aerial camera |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140127 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160727 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180127 |