激光道路综合检测车.pdf

本发明涉及一种可用于检测评价多项道路质量指标的激光道路综合检测车，在车体下端装有一部其上设置有多个可向下方发出准直激光束的路面平整度、车辙、构造深度激光检测装置，在车体后端上部设有俯向拍摄的面阵相机，在车体后端装有面阵相机双排频闪照明灯，在车体顶部装有道路两侧环境拍摄相机、安全监控相机和GPS定位天线，在车体操作室内设置有工作台、发电机舱、工控机柜、洗手池、饮水机以及控制电路装置。与现有技术相比，本发明具有结构新颖、功能齐全、操作方便、检测精度高、可实现多项道路质量指标综合检测等优点。

1、  一种激光道路综合检测车，包括一个具有操作室的车体(27)，其特征是：

1.  1 在车体(27)下端装有一部路面平整度、车辙、构造深度激光检测装置(12)，所说的检测装置(12)具有一个由左、右纵向平整度检测梁(12a)和前、后架杆(12b)连接组成的矩形梁架，在矩形梁架的中部架装有一副由下端横直架(12c)和两侧立架(12d)构成的U型车辙检测横梁，在车辙检测横梁的横直架(12c)上并排设置有15～20个可向下发出准直激光束的检测激光探头(12e)，在车辙检测横梁的两侧立架(12d)上按上下位依次各设置有3～6个可向斜外下方或近直下方发出准直激光束的检测激光探头(12e)，两纵向平整度检测梁(12a)对应设在路面左右侧轮迹带的上方，在两纵向平整度检测梁(12a)上各设有六个可向下发出准直检测激光束的检测激光探头(12e)，其中一个检测激光探头(12e′)与车辙检测横梁最外端处的检测激光探头(12e′)共用，其余五个按三二分组分别设在纵向平整度检测梁(12a)的前后两端；

1.  2 在车体(27)后端上部对称平设有四台可做俯向拍摄的面阵相机(1)；

1.  3 在车体(27)后端下部两侧各装有一部面阵相机双排频闪照明灯(4)，所说的双排频闪照明灯(4)具有一个由上壳外罩和下壳透明保护罩(4a)组成的倾斜灯架，在灯架内腔下部通过反光罩支架(4d)沿斜向紧邻并排设置有两个抛物面槽型反光罩(4e、4f)，在两反光罩(4e、4f)内槽面的顶部均设置有一支或多支可向斜后下方投射照明的闪光灯管(4g)；

1.  4 在车体(27)顶部的前后两端分别装有道路两侧环境拍摄相机(9)和安全监控相机(7)，在车体顶部还设有GPS定位天线(10)；

1.  5 在车体操作室内设置有工作台(14、20、23)、发电机舱、工控机柜(17)、洗手池(16)、饮水机(15)以及用于控制检测激光探头(12e)、面阵相机(1)、频闪照明灯(4)和拍摄相机(7、9)工作的控制电路装置。

2、  根据权利要求1所述的激光道路综合检测车，其特征是在车辙检测横梁的横直架(12c)上并排设置有15个可向下发出准直激光束的检测激光探头(12e)，在车辙检测横梁的两侧立架(12d)上按上下位依次各设置有4个可向斜外下方或近直下方发出准直激光束的检测激光探头(12e)，在两纵向平整度检测梁(12a)上各设有六个可向下发出准直检测激光束的检测激光探头(12e)，其中一个检测激光探头(12e′)与车辙检测横梁最外端处的检测激光探头(12e′)共用，其余五个按三二分组分别设在纵向平整度检测梁(12a)的前后两端。

3、  根据权利要求2所述的激光道路综合检测车，其特征是设在车辙检测横梁的两侧立架(12d)最上端的检测激光探头(12e)向近直下方发出准直检测激光束，其余三个检测激光探头(12e)分别以不同角度向斜外下方发出准直检测激光束。

4、  根据权利要求1所述的激光道路综合检测车，其特征是在车体(27)下部设有激光探头保护舱门(25)。

5、  根据权利要求1所述的激光道路综合检测车，其特征是面阵相机(1)通过一副由前后向伸缩汽缸(6)、前后向移动导轨(2)和左右向伸缩导轨(3)组成的自动伸缩架安装在车体(27)后端上部。

6、  根据权利要求1所述的激光道路综合检测车，其特征是在双排频闪照明灯(4)的每个反光罩(4e、4f)内槽面的顶部均设置有1支或横排并行设置有2～8支可向斜下方投射照明的闪光灯管(4g)。

7、  根据权利要求1所述的激光道路综合检测车，其特征是在车体(27)顶部前端装有四个道路两侧环境拍摄相机(9a～9d)，其中三个相机(9a～9c)沿车宽向对称设置，其拍摄光轴分别朝向车体正前方和车体两侧的斜前方，另一个照相机(9d)在略后位设置，其拍摄光轴朝向车体的外侧方。

8、  根据权利要求1所述的激光道路综合检测车，其特征是在车体(27)后面设有后方警示语LED电子显示屏(8)。

激光道路综合检测车
技术领域
本发明属于道路质量检测设备技术领域，涉及一种可用于检测评价多项道路质量指标的激光道路综合检测车。
背景技术
在高等级公路的建设、运营、养护维修中，道路的多项质量指标状况如路面平整度、构造深度、路面车辙、路表面裂缝以及道路两侧的各种环境信息(如护栏、边坡、中心隔离带)等指标状况，对于建设部门和交通管理部门来说都是非常重要的。如何对上述指标进行快速、客观的检测与评价，长期以来一直是有关部门十分关注的问题。
目前，本领域对相关道路质量指标检测与评价的现状如下所述。
对于路面平整度、构造深度指标的检测与评价，迄今虽然已采用了先进的激光检测技术，但其多还只限于对这两项指标的单独检测与评价，且仅仅是检测一个轮迹带上平整度指标，尚没有做到使之与其它路面质量指标同时进行高效率检测。
对于路面车辙指标的检测与评价，目前采用的激光检测装置所存在的主要问题主要是在横断面方向上安装布设的激光探头数量少，检测宽度小于一个行车道的宽度，检测精度低；另外安装激光探头的横梁往往布设在检测车的外部，横梁的宽度也超出检测车的宽度，不利于行车安全。总体上讲对路面车辙指标的检测也还是单独检测，亦没有没有做到使之与其它路面质量指标同时进行高效率检测。
对于路面裂缝等破损情况的检测与评价，目前主要还是采用人工行走目视记录检测的方式，存在检测效率低、影响正常交通以及检测人员的人身安全隐患大等问题，而近年来已有应用的数字图像检测方法也还没有没有做到与其它路面质量指标同时进行高效率检测。另外对于道路环境信息的检测，目前也主要是采用人工的方法进行，效率低、不能实现长距离大范围的检测。
即便是目前已有采用的多道路指标的检测装置，一般也仅仅是几项单项指标的综合，还没有实现所有的指标的综合检测，故其功能与性能也均难以令人满意。
除上述检测装置外，目前本领域出现的道路检测车相应也还存在有一些不足之处，具体表现在：路面破损照明还没有实现可调节倾斜照明方式；在平整度检测方面还不能实现低速检测，不能随时慢速停车，不适用于交通复杂情况的道路检测，也无法适用于城市道路的检测；车外路面破损照明系统往往超宽，不利于检测车的行车安全；车上的安全保护舱门开启还没有实现自动化控制；检测车没有行驶安全警示的大尺寸LED电子显示屏；检测车内的操作空间小，车内辅助设施少(如没有可供操作人员使用的饮水机、洗手池、休息位等)，不利于工作人员长时间舒适的工作；车内工作位的设计往往造成操作人员不能面向行车前方，造成操作人员长时间工作身体不适；车内计算机等设备安装分散，不利于设备的保养及维护。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构新颖、功能齐全、操作方便、检测精度高、可实现多项道路质量指标综合检测的激光道路综合检测车。
为实现上述发明目的而研制的激光道路综合检测车包括一个具有供操作人员工作休息使用的操作室的车体，其技术结构特征主要有：(1).在车体下端装有一部不超车宽的路面平整度、车辙、构造深度激光检测装置，所说的检测装置具有一个由左、右纵向平整度检测梁和前、后架杆连接组成的矩形梁架，在矩形梁架的中部架装有一副由下端横直架和两侧立架构成的U型车辙检测横梁，在车辙检测横梁的横直架上并排设置有15～20个可向下发出准直激光束的检测激光探头(激光位移传感器)，在车辙检测横梁的两侧立架上按上下位依次各设置有3～6个可向斜外下方或近直下方发出准直激光束的检测激光探头，两纵向平整度检测梁对应设在路面左右侧轮迹带的上方，在两纵向平整度检测梁上各设有六个可向下发出准直检测激光束的检测激光探头，其中一个检测激光探头与车辙检测横梁最外端处的检测激光探头共用，其余五个按三二分组分别设在纵向平整度检测梁的前后两端；(2).在车体后端上部两侧对称平设有四台可做俯向拍摄的面阵相机；(3).在车体后端下部两侧各装有一部面阵相机双排频闪照明灯，所说的双排频闪照明灯具有一个由上壳外罩和下壳透明保护罩组成的倾斜灯架，在灯架内腔下部通过反光罩支架沿斜向紧邻并排设置有两个抛物面槽型反光罩，在两反光罩内槽面的顶部均并行设置有多支可向斜后下方投射照明的闪光灯管；(4).在车体顶部的前后两端分别装有道路两侧环境拍摄相机和安全监控相机，在车体顶部还设有GPS定位天线；(5).在车体操作室内设置有工作台(桌椅)、发电机舱、工控机柜、洗手池、饮水机以及用于控制检测激光探头、面阵相机、频闪照明灯和拍摄相机工作的控制电路装置。
实际工作中，当检测车向前行驶时，通过设在路面平整度、车辙、构造深度激光检测装置的所有检测激光探头(激光位移传感器)对路面进行检测，采集到的数据经计算机进行数据处理后，便可以快捷、准确地检测出路面的平整度、车辙、构造深度等多项道路质量指标。显然，横断方向上的横向检测梁上的激光位移传感器数量越多，描述的横断面车辙曲线越精确。与进行上述质量检测的同时，设在车体顶部前端的道路两侧环境拍摄相机可对检测车前方道路两侧的环境进行检测，设在车体顶部后端的安全监控相机可对检测车后部的情况进行监视，所获取的信息均送至计算机进行数据处理，进而可获得路表面裂缝以及道路两侧的护栏、边坡、中心隔离带各种环境信息指标。在车体后上部安装的四台面阵相机主要用于拍摄记录道路表面破损情况，在车体后端下部所装的双排频闪照明灯则做为面阵相机拍摄过程的辅助照明装置，当采用该频闪灯照明时，由电控制系统启动全部或多支闪光灯管发出直射光以及经反光罩反射的光(补光)照射在拍摄路面上，形成高亮度光面，可满足面阵相机拍摄的不同亮度照明的要求。
与现有技术相比，本发明具有的显著优点是：1、采用激光检测装置、面阵相机、频闪照明灯等配合工作的设置方式，同时还将道路两侧环境拍摄相机、安全监控相机和GPS定位天线等装置集中设置在车体上，实现了对道路平整度、车辙、构造深度、路面破损、道路环境、GPS定位等集成综合检测；2、车内空间(轿厢)分为工作区和辅助区，工作空间宽敞舒适，可将车内各种设备集中安装保护，统一安装在工控机柜中，车内各项工作位的设计符合人体操作要求，有利于工作人员长时间的检测工作；3、对路面破损的照明采用双排多支频闪灯同步倾斜照明，实现了均匀照明，解决以往面阵相机拍摄图象中存在的照明不足问题，使相机采集到的图面清晰、亮度及对比度好、环境光干扰小；4、道路环境信息采集采用多台相机拍摄，可实现前方180度全景和右侧远距离拍摄；5、车上自带发电供电系统，可为所有检测系统和附属设施提供不间断稳压电源；6、所有激光检测探头全部安装在检测车内部，车辙检测梁不超车宽，有利于行车安全；7、检测车的行车检测速度可快可慢，检测结果基本不受行车速度的影响；8、车内设有多项辅助设施如饮水机、洗手池、文件柜、休息位等，方便工作人员休息、生活。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为该激光道路综合检测车内的工作位、辅助设施空间布局结构的示意图。
图3为该综合检测车后视向工作结构示意图。
图4为路面平整度、车辙、构造深度激光检测装置的主视向工作结构示意图。
图5为图4的俯视向工作原理示，即该激光检测装置实施例结构用于路面平整度车辙构造深度检测的工作原理图。
图6为综合检测车尾部路面破损拍摄系统示意图。
图7为该综合检测车双排频闪照明灯一个实施例的结构示意图。
图8为图7所示双排频闪照明灯实施例结构的K向视图。
图9为面阵相机自动伸缩架的结构示意图。
图中各标号分别是：1—面阵相机，2—前后向移动导轨，3—左右向伸缩导轨，4—双排频闪照明灯，4a—灯架底板，4b—下壳透明保护罩，4c—上壳外罩下，4d—上壳外罩上，4e—反光罩下，4f—反光罩上，4g—闪光灯管，4h—控制电路板，4i—灯架底板上部调节铰链支撑件，4j—灯架底板下部调节铰链支撑件，5—相机保护罩，6—前后向伸缩汽缸，7—后方安全监控相机，8—后方警示语LED电子显示屏，9(9a～9d)—道路两侧环境拍摄相机，10—GPS定位天线，11—光电测距编码器，12—路面平整度、车辙、构造深度激光检测装置，12a—左、右纵向平整度检测梁，12b—前、后架杆，12c—车辙检测横梁的横直架，12d—车辙检测横梁的两侧立架，12e—检测激光探头，12e′—共用检测激光探头，12e″—构造深度检测激光探头，13—检测车内后部休息位，14—休息位用工作台，15—饮水机，16—洗手池，17—工控机柜，18—可折叠座椅，19—单人工作位座椅，20—单人工作台，21—文件柜，22—双人工作位座椅，23—双人工作台，25(25a～25c)—激光探头保护舱门，26—自动伸缩汽缸，27—车体。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本实发明的内容做进一步说明，但本发明的实际制作结构并不仅限于下述的实施例。
参见附图，本发明所述的激光道路综合检测车由车体27和设置在车体27上的路面平整度、车辙、构造深度激光检测装置12、面阵相机1、双排频闪照明灯4、道路两侧环境拍摄相机9、后方安全监控相机7、GPS定位天线10以及配置在车体内的工作台、发电机舱、工控机柜17、洗手池16、饮水机15、控制电路装置等组成。在车体后面设有后方警示语LED电子显示屏8。
路面平整度、车辙、构造深度激光检测装置12的结构如图3所示。它具有一个由左、右纵向平整度检测梁12a和前、后架杆12b连接组成的矩形梁架。在矩形梁架的中部架装有一副由下端横直架12c和两侧立架12d构成的U型车辙检测横梁，在车辙检测横梁的横直架12c上并排设置有15个可向下发出准直激光束的检测激光探头12e，在车辙检测横梁的两侧立架12d上按上下位依次各设置有4个可向斜外下方或近直下方发出准直激光束的检测激光探头12e，每侧四个检测激光探头12e中，设在立架12d最上端的检测激光探头12e向近直下方发出准直激光束，其余的三个检测激光探头12e分别以不同角度向斜外下方发出准直激光束。两纵向平整度检测梁12a对应设在路面左右侧轮迹带的上方，在两纵向平整度检测梁12a上各设有六个可向下发出准直检测激光束的检测激光探头12e，其中一个检测激光探头12e′与车辙检测横梁最外端处的检测激光探头12e′共用，其余五个按三二分组分别设在纵向平整度检测梁12a的前后两端，图1和图4中标号12e″为用于路面构造深度检测的高精度检测激光探头。在车体27下部分设有三个激光探头保护舱门25a～25c，保护舱门25a～25c在检测激光探头12e工作时开启，运输存放时关闭。
四台可做俯向拍摄的高分辨率面阵相机1均通过一副由前后向伸缩汽缸6、前后向移动导轨2和左右向伸缩导轨3组成的自动伸缩架安装在车体27后端上部，工作时相机1可在控制电路驱动下随自动伸缩架自动伸出或收进。
为面阵相机1提供辅助照明的双排频闪照明灯4装在车体27后端下部，其结构如图7和图8所示。它具有一个安装在灯架底板4a上的由上壳外罩(图7中由上壳外罩下4c和上壳外罩上4d构成)和下壳透明保护罩4a组成的倾斜灯架，在灯架内腔下部通过反光罩支架4d沿斜向紧邻并排设置有两个抛物面槽型反光罩4e、4f，在两反光罩4e、4f内槽面的顶部均设置有1支或横排并行设置有2～8支可向斜后下方投射照明的闪光灯管4g。在灯架内设有可控制全部灯管4g工作或部分灯管工作的控制电路板4h，工作时各闪光灯管4g在控制电路控制下可全部或部分开通，其发出的照明光以及经反光罩4e、4f反射的光照共同射在路面上，形成高亮度光面，可充分满足面阵相机拍摄的不同亮度照明的要求。设在灯架底板4a一侧面的上、下部调节铰链支撑件4i、4j可使该频闪灯灯体的俯仰角、左右倾角、水平转角、上下位置等均做出调节。
在车体27顶部前端装有四台道路环境照相机9a～9d，其中三个照相机9a～9c沿车宽向对称设置，其拍摄光轴分别朝向车体正前方和车体两侧的斜前方，另一个照相机9d在略后位设置，其拍摄光轴朝向车体的外侧方，可实现前方180度全景和右侧远距离拍摄。
GPS定位天线10设在车体27的顶部，采用光电编码器和GPS联合精确定位。
检测车内的工作区和辅助区通过车内中间设置的两个工控机柜17分隔开，车内各种设备可集中安装保护并统一安装在工控机柜中，利于设备的保养及维护。在工作区内设有工作台14、20、23、工作椅18、19、22、饮水机15、洗手池发电机舱，发电机舱中设置的发电供电系统可为所有检测系统和附属设施提供不间断稳压电源。车内有六个工作位和四个休息位，其中对工作位的设计可使操作人员面向行车前方，有利于长时间的检测工作。