大学毕业论文—测量在测定道路轮廓中的应用.doc

测量在测定道路轮廓中的应用 Duan Huming1, 3 Ma Ying2 Shi Feng2 Zhang Kaibin2 XieFei2 (1.Post-Doctoral Research Center of China Automobile Engineering Research Institue,Chongqing400039; 2.China Automobile Engineering Research Institue, Chongqing 400039;3.College of Automotive Engineering of Tongji University, Shanghai 201804) 摘要：本文回顾最近几年里道路纵横面测量的研究进展情况。概括介绍了一个新的道路测量方法道和一个发达的高精度道路纵面测量系统(RSPMS)。介绍了RSPMS的测量原理和测试方法。为了获得高精度，用这些设备，通过水准测量完成了许多对比测试。 对比测试主要由小信号和大信号波长组成并且得到更好的结果。另外，讨论了道路轮廓数据的应用。最后,评价了测量方法的优缺点，总结了道路轮廓数据的应用领域。 关键词：路面,路面谱,测量系统,对比测试 1．引言 路纵断面面通常是用来描述道路的起伏状况的。它是机动车行进过程中影响车辆的平稳性,乘客舒适度、操控性和稳定性、部件和组件损耗和使用寿命,运输效率、燃料消耗和其他方面的主要因素。在工程应用中，路面不平度的主要表现形式为路面谱的顺序，道路轮廓的硬度谱密度(PSD)曲线,所以，道路轮廓曲线数据的高精度测量对从事汽车设计和开发的工程技术人员非常重要。 2、道路轮廓的测量 从四个方面来介绍，道路轮廓的测量方法包括道电流测量方法的发展和局限性，RSPMS,对比实验的测量仪器。 2.1研究历史 随着传感器技术,计算机技术和信号处理技术的快速发展,人们在路面不平度集合的测量,以及各种测试方法不断更新和改进。基于测量原理,有两种测量方法。一个是接触式测量仪器(接触路面)另一个是[1 - 10]非接触式测量仪器。 2.1.1接触测量仪器 早在40到50年的20世纪，美国和一些欧洲国家使用水准仪为基准测量仪器,测量机场跑道的粗糙度。在中国,大多数的汽车试验场在建设中也使用水准仪进行检验。水准测量方法如图1所示。 图1，水准测量法 后来，为了提高测量的效率，开发了一种基于直梁基准的测量设备,并在此基础上,持续改进。有一些测量设备如图2所示。 在相对于接触路面的测量仪器，优势是,这些结构相对简单,成本低,相对较高的准确性和重现性好,误差来源少,缺点是复杂的操作,慢,效率低,影响正常的交通秩序。因为这些缺点，这种仪器没有推广。 2.1.2非接触测量仪器 为了提高测量速度,人们开始开发非接触式测量仪器。有许多非接触式(响应类型)路面测量方法,他们中的大多数在近年来都有所发展。因为这些测量工具方便快捷,已广泛制定和推广。有车载集成系统,它是基于惯性参考轴加速度的测量方法,基于惯性参考激光位移传感器和加速度传感器结合使用的激光截面装置,以及一个分布在车辆上的纵向惯性加速度传感器的一种测量方法,如图3所示。在这些非接触式测量仪器中，激光截面装置是最受欢迎的。 图3 这种非接触式测量设备的最大的优势是速度快,精度高,这些方法比前面提到的接触测量方法有了很大的提高,特别是在过去的十年中,有很大的进步。但仍有许多缺点和不足,特别是在较小的波长时，设备只能测量波长大于信号组件的长度的信号，大型车辆测量误差、在忽视大波长信号没有斜坡路的情况下测量结果减少到一个直线路径。因此,此类测量方法的设备需要改进的其准确性和测量范围,提高测试精度和可行性。 2.2 RSPMS的发展 随着汽车行业的快速发展，中国已经成为世界汽车生产国家,经历了模仿,技术转让和生产处理阶段,已经进入了独立研究和开发、自主创新的新阶段。在独立的研究和开发阶段,路面不平度的数据,促进着汽车的发展, 在提高汽车各种性能的行业中起着至关重要的作用。在汽车设计和开发,提高汽车性能都离不开基本的路面波普数据支持。 因此,近年来,许多国内的科学研究单位,已经开始在这区域和国家开发研究科学技术,也有投资方在这方面增加研究经费,基于汽车基本测试数据开始,针对提高中国汽车研究(5 - 9)开发工作，开始汽车基本数据的测试。在这种背景下,我们改进和开发了一个基于惯性参考测量仪器的激光截面装置的高精度、宽频谱测量路面的设备,道路表面轮廓测量系统(RSPMS)如图4。 在RSPMS上有许多的的传感器,如图5所示。该仪器系统是主要由梁激光截面设备(内置激光位移传感器、高频和低频加速度传感器被用来多通道激光信号和测量加速度信号)、精密陀螺仪(记录测试车辆姿