本發明涉及路面測量領域，特別是指一種多點共梁車轍檢測裝置的標定方法及橫斷面確定方法。

背景技術：

車轍是大交通量高等級公路的主要損壞形式之一，路面形成車轍后不僅會影響路面行駛的舒適性，而且下雨天會在轍槽區域形成積水造成安全隱患。超過一定深度的車轍也是路面結構性損壞的重要標志，因此車轍檢測是路況檢測的重要內容之一，我國的公路技術狀況評定標準要求對所有的二級及以上公路每年都要進行車轍的檢測與評價。

多點共梁式車轍檢測裝置一直以來都是路面車轍的主流檢測方式，多點共梁式車轍檢測裝置以車轍梁為基準，通過測量每個激光器距離地面的距離，可以獲得道路橫斷面曲線，進而計算車轍深度值，如圖1和圖2所示，圖1中包括5個激光器，車轍深度值大小反映了路面車轍的嚴重程度。

為了獲得準確的車轍深度值，包括我國在內的大部分國家都要求車轍檢測的橫斷面測點個數不小于13個點。為了縮短車轍梁的寬度，避免檢測車超寬，一般在車轍梁的兩側有2-3個激光器需要傾斜安裝，且安裝位置與其余垂直安裝激光器可能不在同一水平面上，圖3為一個典型的13測點的車轍檢測裝置，標記1～13分別為激光器1～激光器13。

在道路橫斷面測量時，需要獲得每個激光器的安裝角度及相對高度，通過幾何運算，消除不同激光器因豎向安裝位置及角度的差異造成的橫斷面測量偏差。雖然車轍梁在設計時，每一個激光器都有橫向位置、豎向位置和角度的設計值，但是由于存在結構加工誤差，以及在使用過程中車轍梁可能發生的結構變化，仍需要定期對車轍梁進行標定，以獲得準確的激光器位置參數，進而計算獲得準確的道路橫斷面值。由于激光器的橫向位置、豎向位置及安裝角度這三個參數中，豎向位置對橫斷面和車轍深度的測量比較敏感，因此一般都假設橫向位置和安裝角度為設計值保持不變，而僅對豎向位置進行標定。

現有的車轍標定及橫斷面計算方法基于的假設是，車轍標定時與實際道路檢測時車轍梁相對路面都是水平的。但在實際應用中，由于道路的起伏變化，車轍梁經常會隨車輛懸掛系統發生橫向的偏轉，當偏轉角度較大時，就可能帶來較大的標定誤差，當車轍梁橫向偏轉角度達到0.5度以上時，可能帶來2-3mm的車轍深度測量誤差。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明在于提供一種多點共梁車轍檢測裝置的標定方法及橫斷面確定方法，以解決上述標定誤差較大的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種多點共梁車轍檢測裝置的標定方法，包括：

在車轍梁上的m個激光器中，確定每個激光器的安裝角度α_i和橫向坐標a_i；其中，所述橫向坐標差a_i為第i個激光器相對基準激光器的橫向坐標值，所述基準激光器為位于所述車轍梁的中間位置的激光器，所述i＝1～m；

采集每個激光器的激光照射在標定直尺上的讀數Hi；

在所述m個激光器中，選擇垂直安裝的n個激光器，將n個激光器的讀數Hi及其橫向坐標a_i，確定車轍梁的橫向傾角咸；

采用所述橫向傾角β₀標定激光器i的豎向位置參數Bi，i＝1～m。

優選地，所述確定橫向傾角β₀的過程包括：

通過以下公式確定橫向傾角β₀

優選地，所述標定過程包括：

通過以下公式標定出所述車轍梁上各個激光器的豎向位置參數Bi；

B_i＝[H_i*cos(α_i-β₀)-Hc*cosβ₀+a_i*sinβ₀]/cosβ₀；其中，Hc為車轍梁距地面的安裝高度。

優選地，還包括：如果判斷到每個激光器的所述豎向位置參數Bi與其設計參數BAi之間的差值小于閾值，則采用，否重新標定。

本發明還提供了一種采用權利要求1所述標定方法的橫斷面確定方法，包括：

利用車轍梁上的m個激光器進行路面斷面的測量，獲得每個激光器的讀數h_i，利用前述橫向傾角計算公式計算路面測量時的車轍梁橫向傾角β，

采用以下公式確定各測點的高程值Zi；

Zi＝Hc-h_i*cos(α_i-β)-a_i*sinβ₀+Bi*cosβ；其中，Hc為車轍梁距地面的安裝高度；i＝1～m；

采用以下公式確定橫斷面的水平坐標Xi；

Xi＝cosβ*(h_i*sinα_i+ai)-sinβ*(h_i*cosα_i-Bi-Hc)i＝1～m。

本發明的標定方法和橫斷面的確定方法，可有效消除激光器的安裝參數導致的標定誤差，可有效提升測量的精度和準確度。

附圖說明

圖1是現有技術激光器測量地面的示意圖；

圖2是現有技術測量路面車轍深度的示意圖；

圖3是實施例中安裝的13個激光器的示意圖；

圖4是實施例中各個參數的示意圖；

圖5是實施例中確定豎向參數的示意圖；

圖6是實施例中確定高程值的示意圖；

圖7是實施例中最終確定縱斷面和車轍深度的示意圖。

具體實施方式

為清楚說明本發明中的方案，下面給出優選的實施例并結合附圖詳細說明。

本發明實施例中的標定過程包括：

S11：在車轍梁上的m個激光器中，確定每個激光器的安裝角度α_i和橫向坐標a_i；其中，所述橫向坐標a_i為第i個激光器相對基準激光器的橫向坐標值，所述基準激光器為位于所述車轍梁的中間位置的激光器，所述i＝1～m；

具體可參見圖4，有m＝13個激光器的車轍檢測裝置，各激光器在車轍梁上的設計安裝參數(α_i，ai，BAi)；

其中α_i為編號為i的激光器安裝角度，順時針為正值，逆時針為負值；ai為第i個激光器相對基準激光器的橫向坐標值，左為負，右為正，基準激光器為位于車轍梁中間位置的激光器，在實施例中，ai和Bi均以中間第7個激光器為零點進行測量和計算。

各個激光器的安裝參數為：

α₁＝-50，α₂＝-37，α₃＝-16，α₄＝0，α₅＝0，α₆＝0，α₇＝0，α₈＝0，α₉＝0，α₁₀＝0，α₁₁＝16，α₁₂＝37，α₁₃＝50；單位：度

a₁＝-1055，a₂＝-1051，a₃＝-990，a₄＝-850，a₅＝-625，a₆＝-400，a₇＝0，a₈＝400，a₉＝625，a₁₀＝850，a₁₁＝990，a₁₂＝1051，a₁₃＝1055；單位：mm；

BA₁＝200，BA₂＝60，BA₃＝-13，BA₄＝0，BA₅＝0，BA₆＝0，BA₇＝0，BA₈＝0，BA₉＝0，BA₁₀＝0，BA₁₁＝-13，BA₁₂＝60，BA₁₃＝200；單位：mm

812：采集m個激光器激光照射在地面標定直尺上的讀數Hi；

放置一個長4m完全水平的直尺，移動直尺位置使得車轍梁上所有激光點都能打到直尺上，讀取各激光器的讀數Hi如下：

H₁＝880.51，H₂＝534.05，H₃＝361.03，H₄＝361.26，H₅＝361.71，H₆＝360.73，H₇＝359.86，H₈＝359.49，H₉＝357.09，H₁₀＝358.48，H₁₁＝357.28，H₁₂＝526.72，H₁₃＝874.11

S13：在所述m個激光器中，選擇垂直安裝的n個激光器，將n個激光器的讀數Hi及其橫向坐標a_i，確定車轍梁的橫向傾角β₀；

在實施例中，n為序號4～10的共7個激光器，為便于后續計算，可將n＝1～7的序號映射至實施例中的序號4～10。

S14：采用所述橫向傾角β₀標定激光器i的豎向位置參數Bi，i＝1～m。如圖5所示：

通過公式確定豎向位置參數Bi：

B_i＝[H_i*cos(α_i-β₀)-Hc*cosβ₀+a_i*sinβ₀]/cosβ₀；其中，Hc為車轍梁距地面的安裝高度

B₁＝198.02，B₂＝58.10，B₃＝-11.2，B₄＝-0.52，B₅＝0.44，B₆＝-0.03，B₇＝0，B₈＝0.53，B₉＝-1.36，B₁₀＝0.54，B₁₁＝-11.5，B₁₂＝58.30，B₁₃＝198.62；

通過以上公式確定到豎向位置參數Bi，與最初的設計參數BAi進行比較，計算每個激光器豎向位置的標定值與設計值的差異，B_i-BAi，差值在閾值內，例如均在3mm以內，標定結果有效，否則重新標定。

采用上述的標定過程，可消除設計值與實際的誤差。

本發明的實施例還同一種多點共梁車轍檢測裝置的橫斷面確定方法，包括：

S21：在標定結束后，進行路面檢測，采集m個激光器測量路面的讀數h_i；

h₁＝884.71，h₂＝534.05，h₃＝365.71，h₄＝369.76，h₅＝376.71，h₆＝377.53，h₇＝378.76，h₈＝375.19，h₉＝372.09，h₁₀＝376.18，h₁₁＝380.06，h_i2＝559.40，h₁₃＝920.79

S22：在所述m個激光器中，選擇垂直安裝的n個激光器，將n個激光器的讀數h_i及其橫向坐標ai，采用前述S13中的公式確定路面測量時車轍梁的橫向傾角β；

在實施例中，n為序號4～10的共7個激光器，為便于后續計算，可將n＝1～7的序號映射至實施例中的序號4～10。

S23：采用標定后的每個激光器的豎向位置參數Bi、計算的車轍梁的橫向傾角β₀，以及實際路面測量時的各激光器讀數h_i，確定與激光器對應的路面橫斷面每個測點的高程值Zi；如圖6所示；

采用以下公式確定各測點的高程值Zi；

Zi＝Hc-h_i*cos(α_i-β)-ai*sinβ+Bi*cosβ；其中，Hc為車轍梁距地面的安裝高度，在實施例中，為400mm；i＝1～m；

Z₁＝21.31，Z₂＝23.66，Z₃＝29.11，Z₄＝23.50，Z₅＝19.16，Z₆＝19.52，Z₇＝21.25，Z₈＝28.28，Z₉＝31.14，Z₁₀＝30.60，Z₁₁＝30.0，Z₁₂＝19.38，Z₁₃＝14.60

S24：采用以下公式確定橫斷面的水平坐標Xi；

Xi＝cosβ*(h_i*sinα_i+ai)-sinβ*(h_i*cosα_i-Bi-Hc)i＝1～m。

X₁＝-1730.04，X₂＝-1376.27，X₃＝-1093.15，X₄＝-849.888，X₅＝-624.672，X₆＝-398.466，X₇＝1.458，X₈＝400.053，X₉＝627.553，X₁₀＝850.013，X₁₁＝1094.083，X₁₂＝1385.466，X₁₃＝1755.837

S25：采用高程值Zi和水平坐標Xi，建立坐標系，如圖7所示，確定車轍深度RD＝15mm。

通過實施例的方法，可有效消除激光器設計位置參數在安裝時產生的誤差及測量時車轍梁橫向偏轉帶來的誤差，通過激光器豎向安裝位置的標定及車轍梁橫向偏角的估算，提高最終的橫斷面的準確度以及車轍深度的準確度。

對于本發明各個實施例中所闡述的方案，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。