沥青混凝土路面平整度检测方法研究.pdf

2015年11月
机械设计与制造工程
Nov.2015
第44卷第11期
Machine Design and Manufacturing Engineering
Vol. 44 No 11
DOI:10.3969/j.1sn.2095-509X.2015.11.019
沥青混凝土路面平整度检测方法研究
李艳,吉军鹏2
(1.陕西交通职业技术学院公路工程系,陕西西安710018)
(2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司,陕西西安710075)
摘要:首先阐述了激光路面检测仪的工作原理,然后介绍了其传感器等硬件组成并分析了设备参
数的标定方法和程序,最后对其应用效果进行了研究,结果表明检测仪的检测结果精度较高,满
足检测路面平整度的要求。
关键词:沥青混凝土;路面平整度;激光检测仪
中图分类号:TP29
文献标志码:A
文章编号:2095-509X(2015)11-0076-03
路面平整度主要用于对城市道路路面和公路以得出纵向加速度,而且可以计算出每一取样点激
路面性能进行评价,是交竣工验收的重要指标之光器横粱梁的垂直距离。根据该垂直距离与激光器
该指标直接反映出路面行驶的舒适性,并直接横梁到路面垂直距离可以通过计算获得检测路面
决定路面行驶的安全性。对沥青混凝土路面进行的纵向性状,并将数据处理成国际平整度指数IRI
平整度评价时,主要反映路面纵断面曲线的平整值,即可计算输出该车道的平整度值。因此,激光
性。本文主要研究激光路面平整度检测仪在混凝平整度检测仪可以高效快速地对公路路面进行检
土沥青路面平整度检测中的应用。
测,能准确得到每个位置每条公路的平整度真实数
据,为公路的养护、施工建设提供了科学的依据。
1激光路面平整度检測设备的工作原理
激光路面平整度检测仪的工作流程是:使用激2激光路面检测仪的硬件组成
光传感器测量路面到车体的距离,使用加速度仪测
本文以MLS-13PTR多功能激光路面检测仪
量车体的竖向位移,获得检泗路面纵断面的剖面,为例对激光路面检测仪的硬件和工作结构进行介
并利用剖面实时计算检测路面的国际平整度指数。绍。
在具体检测时,由于检测车具备一定速度,且安装2.1硬件结构组成
在汽车上的激光传感器的发射光束与反射光束之
1)激光器横梁以及连接部件。主要包括:1个
间存在着一定的角度偏差,因此回读器的角度偏差激光器主横梁,其上安装5个激光传感器;在主横
会产生一个距离信号,计算该信号与检测车上安装梁左、右两侧各附加1个激光器横梁,含8个激光
的加速度计信号之间的差值,即可消除检测车自身传感器,《JT/T677-2007车载式路面激光车撤
颠簸信号的影响,获得具体路面断面信号。信号处仪》规定此类激光路面检测设备最少采用13个激
理系统负责模拟信号与数字信号之间的转换,并保光传感器;主横梁上左侧、右侧各有1个加速度计。
存转换结果。数据分析系统显示、打印国际平整度
2)1台下位机。下位机配1个电源接线盒、1
指数等检测结果。
根总电源电缆、1根激光控制电缆、1根距离信号电
在检测平整度的过程中,当车辆移动的距离为缆、1根激光信号电缆、1根USB数据线。
50mn时,测量仪器会对每条轨迹线和中线进行纵
3)1个距离传感器盒。其中包括了1个距离
向路面形状的测量,获得相关参数:支架的垂直加传感器固定盒、1根距离传感器导棍以及1个导棍
速度、路面和激光器横梁之间的垂直偏差及以上两固定片。
个参数的距离与时间。由时间的两次积分不仅可
4)标定设备。包含1个50mm标定量块、1个
收稿日期:2015
作者简介:李艳(1983-),女,陕西西安人,陕西交通职业技术学院讲师,硕士,主要从事公路工程管理和试验检测方面的教学和科研工作。
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2015年第11期
李艳,等:沥青混凝土路面平整廈检测方法硏究
车辙标定所需的标尺、1套垫块、1根标定用红绳。集,获得的位移校验值如果不在50.00±0.05范围
此外还需要1台笔记本电脑,2根导航标竿,1内,则需要进行重新标定,然后依次完成其他激光
个标准工具箱,1台逆变电源,若干螺丝、墊圈等配器的标定。
件
3.3距离传感器标定
2.2エ作结构组成
标定流程:路段选好之后,使用卷尺标定出
多功能激光路面检测仪的工作原理:利用激光200m的平直路段→打开应用软件→选择菜单“系
测距技术对路面纵断面高程进行测量,在这个过程统参数距离标定”,在“测试距离”对话框中输人标
中使用加速度惯性技术对车辆的颠簸进行修正,并定路段的长度→将激光束正对测试距离起点位置,
在此基础上对国际平整度指数(IRI)和路面平均构点击“开始”按钮,同时汽车开动,并以最短的路线
造深度(MPD)进行计算,得到检测路面横断曲线,驶向标定路段的终点,在此过程中点击“距离脉
进而计算路面平均车辙深度。
冲”开始计数一当激光束点达到终点时,要即刻按
在检测的过程中为了获得路面纵断面曲线,多下“停止”按钮,记录脉冲数值→点击“存盘”,对检
功能激光路面检测仪主要使用距离传感器和位移测过程中距离系数标定结果进行保存。
传感器得到路面纵断面曲线的横坐标及纵坐标
检测车辆在正常的行驶过程中,由于检测路面不平4激光平整度检测系统的应用和检测结果
整,会产生不同程度的側车体振动,这对车体上的4.1工程应用实例
激光位移传感器的精度造成了很大的影响。为了
某公路建设项目中的一段沥青路面全长
降低车体振动给检测带来的影响,多功能激光路面300m,预计检测车速是100km/h。在本次实地检
检测仪使用加速度传感器来补偿汽车振动对检测测中,分别使用精密水准仪和激光路面平整度检测
结果的影响。具体的工作系统如图1所示
系统进行检测。首先在300m路段上确定8个路
段;然后利用精密水准仪每隔250m对纵断面高
标定
激光发生器
集光器
程进行测量,并计算路面的国际平整度指数;激光
冽试车
系统处理器
距离传感器
笔记本电脑?R.、车整
路面平整度检测系统每隔247m采集5个点并
MPD
图1路面汝光检测系统结构图
取平均值,最终测量结果为3次测量值的平均值。
4.2检测结果
3检测激光仪参数的标定
采用精密水准仪和激光路面平整度检测系统
3.1加速度传感器标定
的检测结果如图2和图3所示。
标定流程:使激光传感器横梁保持水平状态一→
打开应用软件→将位于左侧的加速度传感器盒取
出,翻转180°后水平放置→点击操作界面上的“采
040
集零值”按钮,就可以获取加速度的倒置值+将加
120140
速度盒恢复到初始位置,待其稳定→点击“采集终
距离
值”,得到加速度的正向值,点击“校验”、“存盘”
图2精密水准仪的检测结果
观察“加速度校验”结果。正确的加速度校验值应
该在2.00±0.01范围内,若是得到的校验值不在
此范围内就需要重新进行标定,并按照上述方法完
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成右侧传感器的标定工作,完成所有标定程序。
3.2激光传感器标定
12040160180200
距离m
标定流程:保横梁处于水平状态→打开应用
图3激