本發(fā)明涉及路面測量領(lǐng)域，特別是指一種多點(diǎn)共梁車轍檢測裝置的標(biāo)定方法及橫斷面確定方法。

背景技術(shù)：

車轍是大交通量高等級(jí)公路的主要損壞形式之一，路面形成車轍后不僅會(huì)影響路面行駛的舒適性，而且下雨天會(huì)在轍槽區(qū)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(jié)構(gòu)性損壞的重要標(biāo)志，因此車轍檢測是路況檢測的重要內(nèi)容之一，我國的公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)所有的二級(jí)及以上公路每年都要進(jìn)行車轍的檢測與評(píng)價(jià)。

多點(diǎn)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(diǎn)共梁式車轍檢測裝置以車轍梁為基準(zhǔn)，通過測量每個(gè)激光器距離地面的距離，可以獲得道路橫斷面曲線，進(jìn)而計(jì)算車轍深度值，如圖1和圖2所示，圖1中包括5個(gè)激光器，車轍深度值大小反映了路面車轍的嚴(yán)重程度。

為了獲得準(zhǔn)確的車轍深度值，包括我國在內(nèi)的大部分國家都要求車轍檢測的橫斷面測點(diǎn)個(gè)數(shù)不小于13個(gè)點(diǎn)。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(cè)有2-3個(gè)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(gè)典型的13測點(diǎn)的車轍檢測裝置，標(biāo)記1～13分別為激光器1～激光器13。

在道路橫斷面測量時(shí)，需要獲得每個(gè)激光器的安裝角度及相對(duì)高度，通過幾何運(yùn)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(shè)計(jì)時(shí)，每一個(gè)激光器都有橫向位置、豎向位置和角度的設(shè)計(jì)值，但是由于存在結(jié)構(gòu)加工誤差，以及在使用過程中車轍梁可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化，仍需要定期對(duì)車轍梁進(jìn)行標(biāo)定，以獲得準(zhǔn)確的激光器位置參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算獲得準(zhǔn)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(gè)參數(shù)中，豎向位置對(duì)橫斷面和車轍深度的測量比較敏感，因此一般都假設(shè)橫向位置和安裝角度為設(shè)計(jì)值保持不變，而僅對(duì)豎向位置進(jìn)行標(biāo)定。

現(xiàn)有的車轍標(biāo)定及橫斷面計(jì)算方法基于的假設(shè)是，車轍標(biāo)定時(shí)與實(shí)際道路檢測時(shí)車轍梁相對(duì)路面都是水平的。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于道路的起伏變化，車轍梁經(jīng)常會(huì)隨車輛懸掛系統(tǒng)發(fā)生橫向的偏轉(zhuǎn)，當(dāng)偏轉(zhuǎn)角度較大時(shí)，就可能帶來較大的標(biāo)定誤差，當(dāng)車轍梁橫向偏轉(zhuǎn)角度達(dá)到0.5度以上時(shí)，可能帶來2-3mm的車轍深度測量誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種多點(diǎn)共梁車轍檢測裝置的標(biāo)定方法，包括：

在車轍梁上的m個(gè)激光器中，確定每個(gè)激光器的安裝角度α_i和橫向坐標(biāo)a_i；其中，所述橫向坐標(biāo)差a_i為第i個(gè)激光器相對(duì)基準(zhǔn)激光器的橫向坐標(biāo)值，所述基準(zhǔn)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(gè)激光器的激光照射在標(biāo)定直尺上的讀數(shù)Hi；

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

采用所述橫向傾角β₀標(biāo)定激光器i的豎向位置參數(shù)Bi，i＝1～m。

優(yōu)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(yōu)選地，所述標(biāo)定過程包括：

通過以下公式標(biāo)定出所述車轍梁上各個(gè)激光器的豎向位置參數(shù)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(yōu)選地，還包括：如果判斷到每個(gè)激光器的所述豎向位置參數(shù)Bi與其設(shè)計(jì)參數(shù)BAi之間的差值小于閾值，則采用，否重新標(biāo)定。

本發(fā)明還提供了一種采用權(quán)利要求1所述標(biāo)定方法的橫斷面確定方法，包括：

利用車轍梁上的m個(gè)激光器進(jìn)行路面斷面的測量，獲得每個(gè)激光器的讀數(shù)h_i，利用前述橫向傾角計(jì)算公式計(jì)算路面測量時(shí)的車轍梁橫向傾角β，

采用以下公式確定各測點(diǎn)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(biāo)Xi；

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

本發(fā)明的標(biāo)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(shù)導(dǎo)致的標(biāo)定誤差，可有效提升測量的精度和準(zhǔn)確度。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)激光器測量地面的示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)測量路面車轍深度的示意圖；

圖3是實(shí)施例中安裝的13個(gè)激光器的示意圖；

圖4是實(shí)施例中各個(gè)參數(shù)的示意圖；

圖5是實(shí)施例中確定豎向參數(shù)的示意圖；

圖6是實(shí)施例中確定高程值的示意圖；

圖7是實(shí)施例中最終確定縱斷面和車轍深度的示意圖。

具體實(shí)施方式

為清楚說明本發(fā)明中的方案，下面給出優(yōu)選的實(shí)施例并結(jié)合附圖詳細(xì)說明。

本發(fā)明實(shí)施例中的標(biāo)定過程包括：

S11：在車轍梁上的m個(gè)激光器中，確定每個(gè)激光器的安裝角度α_i和橫向坐標(biāo)a_i；其中，所述橫向坐標(biāo)a_i為第i個(gè)激光器相對(duì)基準(zhǔn)激光器的橫向坐標(biāo)值，所述基準(zhǔn)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(gè)激光器的車轍檢測裝置，各激光器在車轍梁上的設(shè)計(jì)安裝參數(shù)(α_i，ai，BAi)；

其中α_i為編號(hào)為i的激光器安裝角度，順時(shí)針為正值，逆時(shí)針為負(fù)值；ai為第i個(gè)激光器相對(duì)基準(zhǔn)激光器的橫向坐標(biāo)值，左為負(fù)，右為正，基準(zhǔn)激光器為位于車轍梁中間位置的激光器，在實(shí)施例中，ai和Bi均以中間第7個(gè)激光器為零點(diǎn)進(jìn)行測量和計(jì)算。

各個(gè)激光器的安裝參數(shù)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(gè)激光器激光照射在地面標(biāo)定直尺上的讀數(shù)Hi；

放置一個(gè)長4m完全水平的直尺，移動(dòng)直尺位置使得車轍梁上所有激光點(diǎn)都能打到直尺上，讀取各激光器的讀數(shù)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(gè)激光器中，選擇垂直安裝的n個(gè)激光器，將n個(gè)激光器的讀數(shù)Hi及其橫向坐標(biāo)a_i，確定車轍梁的橫向傾角β₀；

在實(shí)施例中，n為序號(hào)4～10的共7個(gè)激光器，為便于后續(xù)計(jì)算，可將n＝1～7的序號(hào)映射至實(shí)施例中的序號(hào)4～10。

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

通過公式確定豎向位置參數(shù)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(shù)Bi，與最初的設(shè)計(jì)參數(shù)BAi進(jìn)行比較，計(jì)算每個(gè)激光器豎向位置的標(biāo)定值與設(shè)計(jì)值的差異，B_i-BAi，差值在閾值內(nèi)，例如均在3mm以內(nèi)，標(biāo)定結(jié)果有效，否則重新標(biāo)定。

采用上述的標(biāo)定過程，可消除設(shè)計(jì)值與實(shí)際的誤差。

本發(fā)明的實(shí)施例還同一種多點(diǎn)共梁車轍檢測裝置的橫斷面確定方法，包括：

S21：在標(biāo)定結(jié)束后，進(jìn)行路面檢測，采集m個(gè)激光器測量路面的讀數(shù)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(gè)激光器中，選擇垂直安裝的n個(gè)激光器，將n個(gè)激光器的讀數(shù)h_i及其橫向坐標(biāo)ai，采用前述S13中的公式確定路面測量時(shí)車轍梁的橫向傾角β；

在實(shí)施例中，n為序號(hào)4～10的共7個(gè)激光器，為便于后續(xù)計(jì)算，可將n＝1～7的序號(hào)映射至實(shí)施例中的序號(hào)4～10。

S23：采用標(biāo)定后的每個(gè)激光器的豎向位置參數(shù)Bi、計(jì)算的車轍梁的橫向傾角β₀，以及實(shí)際路面測量時(shí)的各激光器讀數(shù)h_i，確定與激光器對(duì)應(yīng)的路面橫斷面每個(gè)測點(diǎn)的高程值Zi；如圖6所示；

采用以下公式確定各測點(diǎn)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(shí)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(biāo)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(biāo)Xi，建立坐標(biāo)系，如圖7所示，確定車轍深度RD＝15mm。

通過實(shí)施例的方法，可有效消除激光器設(shè)計(jì)位置參數(shù)在安裝時(shí)產(chǎn)生的誤差及測量時(shí)車轍梁橫向偏轉(zhuǎn)帶來的誤差，通過激光器豎向安裝位置的標(biāo)定及車轍梁橫向偏角的估算，提高最終的橫斷面的準(zhǔn)確度以及車轍深度的準(zhǔn)確度。

對(duì)于本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中所闡述的方案，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。