路形計的製作方法
2023-07-15 03:49:21
專利名稱:路形計的製作方法
本發明涉及一種路面不平度測量的結構，是按平均等基長採樣，以三角求和原理實現的測量結構。
現有與我們方案有關的路面計是美國阿伯丁軍用試驗場的路面輪廓儀和蘇聯的斜率測量車。但這兩種裝置採取了與本發明不同的測量方案和採樣原理。它們是採用單角度或兩角度求和的測量方案與誤差較大的路面線積分採樣原理。這兩種裝置採取的測量方案和採樣原理都不能反映路面實際情況，包含著較大的誤差。另一種美國GMR路面計，由於用時間樣本記錄轉化成空間(長度)樣本，並且由於沒有考慮測量車自身的縱向與橫向傾角，將給測量結果造成一定誤差。
為了在路面角度任意，車架姿態任意狀態下完成路面的測量，本發明採用了兩個傳感器和一個水平陀螺，以反映三個角度；一個安裝在測量車輪胎側面，隨路面不平度類型不同的測量車輪的有效滾動半徑變化而進行調整的採樣傳感器來實現按平均等基長採樣。
以下結合附圖對發明作進一步詳細描述。
圖1是本發明採用平均等基長採樣，按三角求和原理實現路面測量的結構圖，圖中〔1〕是測量車，〔2〕是牽引臂，〔3〕是輪架，〔4〕是測量輪，〔5〕是做為水平基準的航空陀螺，〔6〕是兩個角度傳感器。
圖2是採用本結構的裝置所測量的三個角度的示意圖，圖中A為水平基準線、B為車架平面，角α2＋α′2表徵車架平面和牽引臂之間夾角，角α1＋α′1是牽引臂和輪架之間夾角，角α3則是由航空陀螺指示出的車架與水平基準之間的夾角。對(α2＋α′2)取負號，然後對角度求和，根據內錯角相等和角α等於路面和水平基準夾角α1，路面各點不平度
式中△X為測量輪的輪距圖1所示路形計結構中，理論上說牽引臂〔2〕的長度不影響按本發明結構製成儀器的特性，但為了保證牽引臂與水平基準線之間夾角α2較小時，儀器能方便的進行測量，可根據測量車來選定其長度。例如測量車採用BJ－212型車時，推薦臂長採用1100mm。
輪架〔3〕是根據其上所安裝的測量輪的輪距和自身強度要求而設計的。測量輪〔4〕的輪距是根據分析最短波(路面波)的波長需要而設計的，輪距可選為150mm。測量輪的直徑越小，對路面不平度的反應越靈敏，本結構中推薦採用φ＝100mm的實心橡膠輪。
航空陀螺〔5〕可採用CT－6或其他性能相近的型號。
角度傳感器〔6〕可採用28XX4D線性旋轉變壓器。
實際被測路面是含有各種頻率成分的隨機曲線，但是由於汽車輪胎的幾何尺寸和包涵作用，使之成為良好的低通機械濾波器，圖4是用汽車輪胎做低通濾波的示意圖，圖中曲線〔1〕是真實路面，曲線〔2〕為低通濾波後的路面，即車輪行駛軌跡。它與曲線〔1〕相比，高頻成分減少，曲線變的平滑，在此軌跡曲線上採樣，減少了高頻成分所造成的誤差，因此本發明採用了在測量車輪胎側面安裝採樣傳感器的結構，實現平均等基長採樣。
圖3是裝在測量車輪胎側面的可調採樣傳感器結構，圖中〔1〕是測量車輪胎剖面，〔2〕是採樣傳感器，其頂部的傳動輪〔7〕直徑為38mm，〔3〕是壓緊彈簧，本發明推薦使用市售自行車發電機的壓緊機構即可。由於路面類型不同以及由於測量車輪的有效滾動半徑因胎壓，磨損，承載等因素而發生變化時，將引起採樣平均基長的變化。這時只需調整安裝在支架〔6〕上的調節機構〔4〕進行粗調和〔5〕進行微調，使採樣傳感器〔2〕沿高度方向升、降(每次可升、降20mm)，從而調節了傳感器與輪胎間無級傳動的速比，使之能按照預先規定的行駛距離閉合觸點，產生脈衝信號。做為計算機採集時的外時鐘信號，該信號與路面信號(即圖1中傳感器〔6〕採集的角度信號)同時記錄在磁帶上，顯然，這種採樣方法和可調採樣傳感器結構，本身就是一種距離和速度的測量機構。
按本發明原理和結構製成的儀器配以計算機和處理程序便可具有高的測量精度，以及穩定、可靠的測量結果。儀器技術指標超過目前國內、外先進水平。如果在測量車的左、右側各裝一套本發明結構的儀器，它就可同時測量二車轍路面不平度真實時間歷程的參數，經過計算機處理可以得到路面不平度的多種信息，包括時間域、幅值域和頻率域的多種統計特性，以及兩車轍互功率譜密度、相干函數等。這些數據是近代車輛承載系統設計、試驗、研究的基礎。按照本發明原理、結構製造的儀器，對公路部門來說，它是公路分級必須的設備。它能為道路工程和機場工程中的路面破壞機理研究、路面質量管理體系研究等提供重要的基礎數據。
權利要求
1.一種採用平均等基長採樣和三角求和原理製造用於路面不平度測量的路形計其特徵在於該裝置由擔負牽引和測量任務的測量車(1)、牽引臂(2)、輪架(3)、測量輪(4)、做為水平基準器的航空陀螺(5)及擔負信號採集和轉換的傳感器(圖3)和兩個角度傳感器(6)組成。
2.根據權利要求
1.所述的路形計其特徵是傳感器(圖3)擔負信號採集和轉換任務，是由一個緊靠測量車輪胎(1)並隨測量車車輪轉動而轉動的傳動輪(7)壓緊彈簧(3)和隨測量車輪有效滾動半徑尺寸變化可進行無級調節的部份(4)和支架(5)及採樣傳感器(2)組成。
專利摘要
本實用新型所述路形計屬一種道路測量儀器。其主要特徵是一個安裝在測量車輪胎側面，實現與輪胎構成無級傳動的平均等基長採樣的傳感器，給出採樣時鐘信號，它與反映車架自身傾角的水平陀螺信號和反映車架與施臂之間夾角、施臂與輪架之間夾角的傳感器信號，同時送入磁電記錄或送入計算機，經過計算，便可準確地反映路面不平度。是公路分級必須的設備，它能為道路工程、機場工程中的道路破壞機理研究，路面質量管理體系研究等提供重要的基礎數據。
文檔編號E01C23/01GK85203151SQ85203151
公開日1987年4月15日 申請日期1985年8月1日
發明者趙濟海 申請人:中國汽車工業公司長春汽車研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan