TWM538518U - 簡易型道路平整度檢測裝置 - Google Patents

Description

簡易型道路平整度檢測裝置

本創作係關於一種簡易型道路平整度檢測裝置，尤指一種適用於各類車輛載具之簡易型道路平整度檢測裝置。

國內目前各道路主管機關所使用之儀器主要為高低平坦儀與慣性式平坦儀二類。高低平坦儀之檢驗方式為沿路線方向以及垂直方向檢驗平整度，每1.5 公尺向前推進一測點，連續推動檢測並具有記錄器持續記錄之，以位於直規中央之標準尺進行量測，所得值為儀器兩立足點形成之平面與標準尺地面之高低差。相對地，慣性式平坦儀之檢驗方式係利用非接觸式測距儀以及加速度感測器所構成。其中非接觸式測距儀可採用雷射、超音波或紅外線技術，用以量測車身與鋪面之距離；而加速度感測器乃量測車輛自身之垂直加速度，經過兩次對時間之積分後即可獲得車身垂直位移改變量，與前者所得之距離相加減後可得鋪面縱斷面之高低起伏真值。

雖然此二種儀器均已列入我國平整度驗收之可用儀器，但道路主管機關仍主要以高低平坦儀做為驗收使用，由於高低平坦儀須賴人力推行檢測，檢測速度較慢且對於交通干擾較大，並不適合做為定期資料蒐集用途，因此於部分道路主管機關皆已開始使用慣性式平坦儀作為定期資料蒐集之用，也因而形成驗收所使用指標與定期資料蒐集所使用指標不一致的情況。

此外，目前多數道路主管機關採委託專業檢測廠商執行方式辦理檢測，其檢測費用視檢測地點、連續檢測或分散檢測、動員規模、檢測內容與分析報告詳細程度而異。若以平均值予以估計，每車道公里檢測費用約需 1,500 元，對於有意辦理平整度檢測之機關而言，實難以負擔經常性之大規模檢測。

創作人緣因於此，本於積極發明創作之精神，亟思一種可以解決上述問題之「簡易型道路平整度檢測裝置」，幾經研究實驗終至完成本新型。

本創作之主要目的係在提供一種簡易型道路平整度檢測裝置，其具有符合經濟效益且具備相對精確性之檢測架構，雖然精確度可能不及慣性式平坦儀，但可提供道路路段平整度之量化數值，得以具有經濟效益方式有系統地建構出大範圍之道路初步評比，亦可比較出道路跨年度之平整度變化，對於發展長期鋪面績效模式亦有助益。

為達成上述目的，本創作之簡易型道路平整度檢測裝置，包括有：一資料擷取主機、一加速度感測單元、一全球定位系統接收模組以及一資料分析主機。資料擷取主機用以擷取數據資料，其主要功能係將取得的類比訊號數位化，以利資料分析主機進行後續編譯。加速度感測單元容置於一外殼體內，電連接資料擷取主機，用以偵測因路面起伏而產生之振動幅度變化量，其中，所述振動幅度變化量主要反映在垂直振動量之Z軸加速度，故可著重於Z軸加速度的量測。全球定位系統接收模組電連接資料擷取主機，其所使用之全球定位系統(Global Positioning System, GPS)乃接收衛星所發射之電磁波訊號，以量測地面接收儀到衛星間之距離，用以提供車輛之定位座標資料。資料分析主機電連接資料擷取主機，藉由後端處理程式進行檢測資料的處理與分析。

藉由上述設計，本創作可建構出一種成本合理、操作容易、輸出結果直觀之簡易型道路平整度檢測裝置，其所測得結果可得各路段區間內之加速度值，可應用於計算平均振幅、加速度標準差、加速度均方根或其他模擬計算方式所得指標，提供道路平整度的判斷。

所述外殼體可更包括一卡槽，使全球定位系統接收模組可卡合於外殼體上。藉此，方便將加速度感測單元與全球定位系統接收模組整合為一單件式之檢測元件，提升整體之攜帶性與便利性。

所述資料擷取主機可包括有一資料擷取介面卡(Data acquisition, DAQ)，其包括有訊號處理、類比數位轉換器及電腦匯流排等元件，主要係將加速度感測單元所蒐集的加速度資料及全球定位系統接收模組所獲得的座標及時間資料，經訊號處理後匯入至資料分析主機中，以利該資料分析主機進行後續分析編譯。

所述加速度感測單元可為單軸加速度感測器，因道路鋪面的狀況係反映在垂直於地面方向的垂直振動量，故若考慮減少經費上的開銷，可選用僅針對單一方向(Z軸方向)之單軸加速度感測器進行測量，即可反映出道路鋪面的平整度。

以上概述與接下來的詳細說明皆為示範性質，是為了進一步說明本創作的申請專利範圍。而有關本創作的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

請參閱圖1至圖3，其分別為本創作一較佳實施例之簡易型道路平整度檢測裝置之立體圖、分解圖以及配置架構圖。圖中出示一種簡易型道路平整度檢測裝置1，包括有一資料擷取主機2、一加速度感測單元3、一全球定位系統接收模組4以及一資料分析主機5。在本實施例中，資料擷取主機2係包括資料擷取介面卡21(Data acquisition, DAQ)，其內部具有訊號處理、類比數位轉換器及電腦匯流排等元件，用以擷取數據資料；而資料分析主機5係為一電腦主機，電連接所述資料擷取主機2，並藉由後端處理程式進行檢測資料的處理與分析。

此外，本創作之加速度感測單元3，容置於一外殼體31內，電連接上述資料擷取主機2，用以偵測因路面起伏而產生之振動幅度變化量。在本實施例中，係基於成本考量選用僅針對單一方向(Z軸方向)之單軸加速度感測器作為加速度感測單元3，但也不以此為限，不論雙軸或三軸速度感測器亦可作為本創作之量測元件，可更藉由不同維度的加速度資料，獲得多方位之行車資訊，例如：可利用水平方向的X軸加速度判斷車輛的轉彎行為，或利用行進方向的Y軸加速度判斷煞車及加速行為。不過，因道路鋪面的狀況係僅反映在垂直於地面方向的垂直振動量，故實際上利用垂直路面方向的Z軸加速度即可判斷道路鋪面的平整度。

再者，設置於外殼體31上的一卡槽311，係可將全球定位系統接收模組4卡合於外殼體31上，方便將加速度感測單元3與全球定位系統接收模組4整合為一單件式之檢測元件，提升整體之攜帶性與便利性。在本實施例中，全球定位系統接收模組4電連接所述資料擷取主機2，全球定位系統(Global Positioning System, GPS)乃接收衛星所發射之電磁波訊號，以量測地面接收儀到衛星間之距離，其主要功能為提供車輛之定位座標資料，在本創作中亦可利用其可同步蒐集時間之功能同步取得時間，以利在後處理階段將所得結果換算為行車速度。

其中，在檢測流程方面，本創作之加速度感測單元3係以蒐集Z軸方向之加速度歷時資料為主，並搭配組設於其上之全球定位系統接收模組4進行檢測位置紀錄，將二者時間予以對應即可得知行經特定地點之加速度值，並利用全球定位系統GPS同步紀錄之時間與距離估算車行速度，以進行加速度值之速度校估。當所述檢測位置紀錄與加速度紀錄分別上傳至資料擷取主機2後，經過類比數位轉換及其他訊號處理之資料訊息將藉由使用者介面(本創作係使用LabVIEW 程式設計介面)，透過圖形化之編輯及顯示方式，將各種參數設定、GPS資料訊息以及即時加速度數值等資訊擷取至資料分析主機5中，上述資訊可供檢測人員於檢測時即時掌握路面狀況、可供確認或檢查檢測設備妥當與否以及可供檢測人員於局部檢測完成後快速確認各項資料是否正常。最後，當所述數據資訊確實匯入資料分析主機5後，在本實施例中，係以後處理程式(Matlab程式)將接收到的數據資訊進行各種影響因素校正、資料篩選與指標換算等功能，藉以建立一套以加速度均方根值為基礎之加速度均方根指標(Acceleration RMS Index, ARI)，並藉由選定適當之門檻閾值，作為判定道路平整度良好與否之判斷依據。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本創作所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧簡易型道路平整度檢測裝置
2‧‧‧資料擷取主機
21‧‧‧資料擷取介面卡
3‧‧‧加速度感測單元
31‧‧‧外殼體
311‧‧‧卡槽
4‧‧‧全球定位系統接收模組
5‧‧‧資料分析主機

圖1係本創作一較佳實施例之簡易型道路平整度檢測裝置之立體圖。 圖2係本創作一較佳實施例之簡易型道路平整度檢測裝置之分解圖。 圖3係本創作一較佳實施例之簡易型道路平整度檢測裝置之配置架構圖。

1‧‧‧簡易型道路平整度檢測裝置

2‧‧‧資料擷取主機

21‧‧‧資料擷取介面卡

3‧‧‧加速度感測單元

4‧‧‧全球定位系統接收模組

5‧‧‧資料分析主機

Claims (4)

1. 一種簡易型道路平整度檢測裝置，包括有： 一資料擷取主機，用以擷取數據資料； 一加速度感測單元，容置於一外殼體內，電連接該資料擷取主機，用以偵測因路面起伏而產生之振動幅度變化量； 一全球定位系統接收模組，電連接該資料擷取主機，用以提供該車輛之定位座標資料；以及 一資料分析主機，電連接該資料擷取主機，藉由後端處理程式進行檢測資料的處理與分析。
2. 如申請專利範圍第1項所述之簡易型道路平整度檢測裝置，其中，該外殼體更包括一卡槽，使該全球定位系統接收模組可卡合於該外殼體上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之簡易型道路平整度檢測裝置，其中，該資料擷取主機包括有一資料擷取介面卡。
4. 如申請專利範圍第1項所述之簡易型道路平整度檢測裝置，其中，該加速度感測單元係為單軸加速度感測器。