專利名稱：路面彎沉的快速檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及路面彎沉檢測領域，尤其涉及一種路面彎沉的快速檢測裝置。
背景技術：
彎沉是表征路基路面整體強度的參數，一般是指路基或路面表面在規定標準荷載作用下輪隙位置產生的總垂直變形(總彎沉)或垂直回彈變形值(回彈彎沉)，以0. Olmm 為單位，路面彎沉是表征路面結構強度的重要技術指標，是施工驗收及路面評價和養護管理必須檢測的重要項目。自從1951年，貝克曼為美國各州公路工作者西部協會(WASHO)在愛達荷州道路試驗設計了一種結合千分表使用的梁臂式儀器貝克曼梁(BenkeLman Beam)，測定路面在一定輪荷載作用下的彎沉(垂直位移)來表征路面強度的測試方法后，這種方法迅速在世界許多國家得到推廣應用，成為路面強度測試的一種主要方法。隨著電子及計算機技術的快速發展，到了 20世紀70年代末，英法等國研制出了以拉克魯瓦彎沉儀為代表的第二代激光自動彎沉儀有了較大的改進，這種設備以位移傳感器自動測試彎沉信號，通過工業微機設置程序控制測量機構自動運作，消除了繁瑣的人工操作，但是此類設備的測試速度一般較慢，最大的測試速度也只能達到3 4km/h。此類激光自動彎沉儀的基本測試原理是模仿了貝克曼梁的工作方式，只是采用位移傳感器替換了百分表進行自動測量，同時改變了測臂的長度比例，通過工業微機固化程序控制測量機構自動運行，并將所測的彎沉值自動記錄到微機中，消除了工作人員人工抬梁的繁瑣工作量，極大的減輕了測試人員的勞動強度，保障了測試人員的人身安全，同時檢測速度也相對人工貝克曼梁法有了一定的提高。我國雖然在彎沉檢測技術方面起步較晚，但起點較高，通過設備引進，完成了技術的消化吸收，在國外自動彎沉儀的基礎上設計并研發出來穩定性更好，測試精度更高，測試效率也有所提高的激光自動彎沉儀，目前此類設備的測試速度已經能提高至5 6km/h。此外還有一種落錘式自動彎沉儀(FWD)可以對路面彎沉進行檢測，落錘式彎沉儀的工作原理是以沖擊或震動方式對路面進行施加動力荷載的方法來獲得路面彎沉值，它通過計算機控制下的液壓系統提升并釋放重錘，對路面施加一脈沖荷載，來模擬行車荷載對路面的作用。通過起落架上7 9個高頻速度傳感器測定距加載板不同距離處路面的彎沉。 目前被世界各國廣泛應用于動態彎沉檢測和結構性能評價中，這種測試方法檢測速度約為 4 5km/h。現有的路面彎沉檢測技術存在以下缺點1)測試速度低，目前此類的設備的檢測速度均較慢，最快的速度也不會超過7km/h，相對道路路面的其它主要技術指標如平整度、 車轍、橫向力系數等指標的檢測速度(》50Km/h)仍有較大差距；2)測試人員的人身安全性得不到有效保證。由于測試速度較慢，或是需要靜態條件下測試，因此在高速公路上檢測時，容易發生后車追尾，引發嚴重的交通事故；幻此類檢測設備得到的彎沉值是在慢速或是靜態條件下得到的，與實際道路行車過程中的車輛對路面的作用效果有一定差異；4)此類設備在檢測時，需要占用道路資源或是封閉交通，影響了道路的正常使用，造成道路資源的浪費。

發明內容
本發明的目的在于解決上述問題，提供一種路面彎沉的快速檢測裝置，其具有能提高檢測效率、能保證操作人員的安全、能提高彎沉檢測時公路的有效使用率的優點。本發明的目的是通過以下技術方案來實現一種路面彎沉的快速檢測裝置，包括后拖式測試車和減震系統，所述測試車車廂內設置有鋼梁支架，所述鋼梁支架上縱向設置測試鋼梁，所述測試鋼梁上設置若干多普勒激光傳感器，所述減震系統包括三級減震系統，第一級減震系統為測試車底盤減震系統，第二級減震系統為實時調節測試鋼梁姿態的伺服控制系統，第三級減震系統包括設置在所述鋼梁支架與車廂底部之間的隔振墊，以及設置在鋼梁支架上的阻尼氣缸。所述測試鋼梁上設置4 6個多普勒激光傳感器。所述測試車底盤減震系統為膜式空氣彈簧減震系統。所述伺服控制系統包括伺服電機，所述伺服電機連接控制機柜，所述控制機柜連接供電裝置、加速度儀、陀螺儀。所述測試車底盤設置有配重塊，還連接有距離測量輪。所述鋼梁支架上還設置有測距激光器。所述測試鋼梁上設置四個多普勒激光傳感器，且所述多普勒激光傳感器均設置在測試車的后側兩車輪之間對應車廂內的位置。所述伺服電機、加速度儀、陀螺儀均設置在所述測試鋼梁的上部，所述供電裝置設置在測試車車廂外側、且在測試車底盤上，所述控制機柜設置在測試車車廂內部、且在測試鋼梁的一側。在所述測試車最后側車輪軸心對應車廂內位置依次向前均布三個多普勒激光傳感器，并在測試鋼梁的端部設置第四個多普勒激光傳感器。本發明的有益效果為通過在測試車車廂內設置多普勒激光傳感器，可以在路面彎沉檢測時采用動態檢測，不僅檢測速度提高，還可以使檢測數據更準確；通過設置三級減震系統，能最大限度的降低測試車在高速行駛過程中，因顛簸和車體振動對檢測精確度的影響，對比現有技術，此檢測裝置提高了檢測效率，節省了公路檢測部門的時間和人力資源，而且以正常的行車速度在高速公路上檢測，工作人員的人身安全得到有效的保證，同時還不用占用車道或封閉交通，節約了公路資源，提高了彎沉檢測時公路的有效使用率。


下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。圖1為本發明所述的路面彎沉的快速檢測裝置的結構示意圖；圖2為本發明所述的路面彎沉的快速檢測裝置的工作原理示意圖。圖中1、測試車；2、距離測量輪；3、配重塊；4、鋼梁支架；5、測距激光器；6、隔振墊；7、 測試鋼梁；8、多普勒激光傳感器；9、加速度儀；10、陀螺儀；11、阻尼氣缸；12、伺服電機；13、控制機柜；14、供電裝置。
具體實施例方式如圖1 2所示實施例中，本發明所述的路面彎沉的快速檢測裝置，包括后拖式測試車1和減震系統，測試車1車廂內設置有鋼梁支架4，鋼梁支架4上縱向設置測試鋼梁7， 測試鋼梁7上設置若干多普勒激光傳感器8，減震系統包括三級減震系統，第一級減震系統為測試車底盤減震系統，第二級減震系統為實時調節測試鋼梁姿態的伺服控制系統，第三級減震系統包括設置在鋼梁支架4與車廂底部之間的隔振墊6，以及設置在鋼梁支架4上的阻尼氣缸11，降低振動對檢測的影響，鋼梁支架4上還設置有測距激光器5，測試車1底盤設置有配重塊3，還連接有距離測量輪2。優選的方案，測試車1選用后軸為雙側四輪、后軸載荷為IOT的標準載重汽車。優選的方案，測試鋼梁7上設置四個多普勒激光傳感器8，在測試車1最后側車輪軸心對應車廂內位置依次向前均布三個多普勒激光傳感器8，并在測試鋼梁7的端部設置第四個多普勒激光傳感器8。優選的方案，測試車底盤減震系統為膜式空氣彈簧減震系統。優選的方案，伺服控制系統包括伺服電機12，伺服電機12連接控制機柜13，控制機柜13連接供電裝置14、加速度儀9、陀螺儀10，伺服電機12、加速度儀9、陀螺儀10均設置在測試鋼梁7的上部，供電裝置14設置在測試車1車廂外側、且在測試車1底盤上，控制機柜13設置在測試車1車廂內部、且在測試鋼梁7的右側。路面彎沉值是通過多普勒激光測量原理來測量的，通過測量路面在標準軸輪荷載作用下發生變形的速度，進而反算出路面的變形值，激光多普勒效應的原理是，當一束頻率為fdl的光波發射到測試表面時若測試表面以速度V發生垂直移動，那么反射光波的頻率將發生變化為fd2，通過多普勒激光傳感器8測出頻率變化后，按以下公式可計算Vwe，公式為-y表面=(fdxx)/2，公式中的fd為多普勒頻率，λ為發射光波波長，此處認為當測量表面達到最大彎沉時，表面速度應為零，通過對沿彎沉盆分布各點速度變化的分析與計算，能夠得到最大彎沉值，該測試結果為動態彎沉，路面狀況與實際行車作用完全一致。通過在測試車1最后側車輪軸心對應車廂內位置依次向前均布三個多普勒激光傳感器8，即彎沉盆內的三個多普勒激光傳感器8測量指定位置的路面變形速率，彎沉盆之外的第四個多普勒激光傳感器8作為一個基準測量點，分析同一時刻在相同的載荷作用下不同位置上的傳感器的數據，準確測量出因加載車后軸輪載造成的路面垂直微小變形的速度，通過最終計算得到路面真實的彎沉值。通過在測試車1車廂底部設置多普勒激光傳感器8，可以在路面彎沉檢測時采用動態檢測，不僅檢測速度提高，還可以使檢測數據更準確；通過在測試鋼梁7上設置三級減震系統，能最大限度的降低測試車1在高速行駛過程中，因顛簸和車體振動對檢測精確度的影響，此檢測裝置提高了檢測效率，檢測速度比國內現有的同類設備塊十二倍以上；節省了公路檢測部門的時間和人力資源，而且以正常的行車速度在高速公路上檢測，工作人員的人身安全得到有效的保證，同時還不用占用車道或封閉交通，節約了公路資源，提高了彎沉檢測時公路的有效使用率。
權利要求
1.一種路面彎沉的快速檢測裝置，其特征在于，包括后拖式測試車和減震系統，所述測試車車廂內設置有鋼梁支架，所述鋼梁支架上縱向設置測試鋼梁，所述測試鋼梁上設置若干多普勒激光傳感器，所述減震系統包括三級減震系統，第一級減震系統為測試車底盤減震系統，第二級減震系統為實時調節測試鋼梁姿態的伺服控制系統，第三級減震系統包括設置在所述鋼梁支架與車廂底部之間的隔振墊，以及設置在鋼梁支架上的阻尼氣缸。
2.根據權利要求1所述的路面彎沉的快速檢測裝置，其特征在于，所述測試鋼梁上設置4 6個多普勒激光傳感器。
3.根據權利要求1所述的路面彎沉的快速檢測裝置，其特征在于，所述測試車底盤減震系統為膜式空氣彈簧減震系統。
4.根據權利要求1所述的路面彎沉的快速檢測裝置，其特征在于，所述伺服控制系統包括伺服電機，所述伺服電機連接控制機柜，所述控制機柜連接供電裝置、加速度儀、陀螺儀。
5.根據權利要求1所述的路面彎沉的快速檢測裝置，其特征在于，所述測試車底盤設置有配重塊，還連接有距離測量輪。
6.根據權利要求1所述的路面彎沉的快速檢測裝置，其特征在于，所述鋼梁支架上還設置有測距激光器。
7.根據權利要求2所述的路面彎沉的快速檢測裝置，其特征在于，所述測試鋼梁上設置四個多普勒激光傳感器，且所述多普勒激光傳感器均設置在測試車的后側兩車輪之間對應車廂內的位置。
8.根據權利要求4所述的路面彎沉的快速檢測裝置，其特征在于，所述伺服電機、加速度儀、陀螺儀均設置在所述測試鋼梁的上部，所述供電裝置設置在測試車車廂外側、且在測試車底盤上，所述控制機柜設置在測試車車廂內部、且在測試鋼梁的一側。
9.根據權利要求7所述的路面彎沉的快速檢測裝置，其特征在于，在所述測試車最后側車輪軸心對應車廂內位置依次向前均布三個多普勒激光傳感器，并在測試鋼梁的端部設置第四個多普勒激光傳感器。
全文摘要
本發明公開一種路面彎沉的快速檢測裝置，包括后拖式測試車和減震系統，所述測試車車廂內設置有鋼梁支架，所述鋼梁支架上縱向設置測試鋼梁，所述測試鋼梁上設置若干多普勒激光傳感器，所述減震系統包括三級減震系統，第一級減震系統為測試車底盤減震系統，第二級減震系統為實時調節測試鋼梁姿態的伺服控制系統，第三級減震系統包括設置在所述鋼梁支架與車廂底部之間的隔振墊，以及設置在鋼梁支架上的阻尼氣缸。此裝置提高了檢測效率，節省了公路檢測部門的時間和人力資源，而且以正常的行車速度在高速公路上檢測，工作人員的人身安全得到有效的保證，同時還不占用車道或封閉交通，節約了公路資源，提高了彎沉檢測時公路的有效使用率。
文檔編號E01C23/01GK102535317SQ201210003679
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者候君輝, 吳智山, 呼六福, 李孝兵 申請人:北京市路興公路新技術有限公司