針對路面的剖面曲線測量分析

摘要：本文主要分析了路面的剖面曲線測量方法，闡述了在當前形勢下，加強對道路路面的剖面曲線測量的重要性，針對道路路面的真實剖面曲線測量方法進行研究。筆者通過研究，總結和歸納自身多年工作經驗，提出一些加強路面的剖面曲線測量對策。希望通過本文的分析能幫助相關道路建設單位提高路面的剖面曲線測量水平和質量，能更好地應對工作中存在的問題。

關鍵詞：路面;剖面曲線;測量系統

評價和反映道路的路面情況，通常采用的是國際路面平整度指數，但在實際的應用中常常需要更為準確的真實路面剖面曲線數據。路面的剖面曲線測量是一項十分復雜且重要的工作，測量方法有很多種，而路面的剖面曲線測量作為整個路面真實起伏變化的體現，其測量水平和質量將直接影響著道路整體的平整度水平和質量，關系著后期道路使用周期和使用舒適度。因此，探討、分析路面的剖面曲線測量具有重要的作用和意義，只有道路建設工作人員重視工作、研究工作中路面的剖面曲線測量方法，最終，才能提高整個道路路面的剖面曲線測量技術水平和質量。

一、道路路面剖面曲線測量的發展

最早的路面剖面曲線測量方法主要是利用水平儀和標高，例如，我國的襄陽、定遠等汽車試驗場，從建筑到最后的驗收都是采用的該種方法。同時，該方法主要的優點就是測量數據準切、重復性強以及幅頻特性好等。但是，同樣也有一定的缺陷，如測量效率較低、速度太慢等。為了彌補這些缺陷，又相繼研制出了基于直梁基準的測量設備、遞推式的路面計、顛簸累積儀、多輪測平車等。

道路路面的剖面曲線測量方式可以分為兩種，一種是接觸式道路譜或是路面不平度測量。這種方式具有誤差源少、重復性強、測量精度高、成本較低以及結構簡單等優點，但同時還具備影響交通、測量效率低、速度慢以及操作復雜扽那個缺點，這些缺點導致該種方法沒有引起大范圍的使用，并且人們在這種方式的基礎上又研究出一種新型的測試方法;2、非接觸式的道路譜測量檢驗方法。該種方法是近幾年才發展起來的，這類儀器發展和推廣十分迅速，主要是因為測量方便快捷并且測量速度快。這些儀器和測量方法主要包括：激光斷面儀、車載式顛簸累積儀等，其中使用最為廣泛的是激光斷面儀測量。非接觸式測量儀器的最大優點就是測量基準度高、速度快、效率高。但是缺點也非常明顯，就是測量過程中使用慣性基準。

二、路面剖面曲線的測量分析

（一）傳統測量方法存在的問題

隨著社會經濟和科學技術不斷發展，信號處理、計算機、傳感器等技術也在不斷提高和完善，因此，人們對大陸路面測量數據的精準度也越來越高。上一部分介紹了很多測量方式，非接觸式測量設備和方法為道路路面測量做出了較大的貢獻，并且技術也相應的提高和改善。但這類設備只能對波長較小的信號進行測量，而對于大于車輛長度的信號波長，則在測量時存在較大的誤差。忽略大波長信號直接導致了道路沒有坡度概念而成為筆直的道路。有學者提出道路路面的剖面曲線信號的波長應為0.01到100米之間，只有在這個方位內的波長才具有較好的應用前景。因此，測量方法還有待改進。

（二）路面的剖面測量研究

隨著我國社會經濟不斷的發展，汽車行業的發展也十分迅速，而且還實現了自主研發的目的。道路路面數據不僅對于汽車的各種性能起著重要的作用，而且作為車輛的主要振動機理源，同時還能為汽車性能研發提供重要的數據支撐。所以，對路面數據進行精準的采集和測量是非常重要的，因此我們需要在激光斷面儀基礎上加大研發力度，研制出一套高精度、寬頻段的道路譜測量設備，道路譜測量系統主要將道路路面的信號測量頻段分為兩段：一是小波形信號，二是大波形信號。

小波形信號主要分為三個方面分析：1、大于0.1Hz的波長分為兩個部分處理;2、波長不小于3Hz的信號，主要采用高頻加速度傳感器，通過對車身的振動進行測量并將測量數據用以修正激光位移信號;3、在0.1Hz～3Hz之間的信號，與0.3Hz處理方式是一樣的，不過要使用低頻加速度傳感器。最后將測量的數據結果進行疊加，從而得到小波形路形信號。在計算的過程中，還要將加進行二次積分速度采樣信號與濾波以后的激光信號進行疊加修正。

以上針對的是小波形信號計算，下面我們來分析頻率低于0.1Hz的大波形信號計算。想要得到實時的大波形信號曲線，我們應該分為兩個部分進行：1、采用實時的GPS測量其中的海拔高度信號;2、測量過程中，需要考慮衛星遮擋信號引起的誤差，采用卡爾曼融合計算進行修正。

由于大、小波形曲線的采樣頻率不同，大波形信號采樣是每一米一個間隔采樣點，而小波形數據則是每一毫米間隔一個采樣點，因此，我們在獲得大、小波形曲線數據以后，不能將其直接進行疊加。應該將大波形信號變成和小波形信號處于相同抽樣頻率，主要采取的方法是將大波形信號進行三次的樣條插值，通過該種方式，我們就可以得到真實的道路剖面曲線信號.

由以上分析我們可以看出，系統的測量信號想要得到真實的道路路面曲線，需要在小波形數據的基礎上加一個趨勢項，所謂的趨勢項就是指路面的坡度走勢。該測量系統在排除交通管制，按照正常的行駛車速進行計算時，從結果可以看出其不僅測量速度相當快，而且測量數值的精準度非常高，同時測量的頻段范圍廣，促進了對現有的測量設備和測量方式的提高和改進，從而得到更為精確的 道路路面曲線譜以及路面數據，提高了基礎道路路面信號的真實性和準確性。

在后期，我們針對該系統的應用做了大量實踐，從實踐結果可以看出該路面測量系統和測量方法具有很大的適用性。主要的實踐結果如下：針對道路路面的不平度以及路面結構的研可以采用小波形數據;反應地區和路段的大范圍地形地貌的變化趨勢等可以通過大波形測量數據進行研究;汽車試驗時，可以將真實路面的剖面曲線信號作為分析車身振動波長的真實輸入信號。在實驗中，我們還發現如果想要促進實驗數據測量精度的提高和改善，只需要采用差分GP測量方法就可以達到目的。因此，為了能夠獲得更加準確的道路路面的剖面數據曲線，我們可以在需要有高精度、車速快的道路路面測量中，采用移動站或是固定基站與差分GPS設備相結合進行測量。

結束語

綜上所述，本文主要分析了道路路面的剖面曲線測量方式。地貌環境、使用期限、鋪裝材料以及設計等級等都會對道路路面的起伏度造成影響，道路路面的剖面曲線信號主要的作用之一就是對路面的真實起伏變化情況進行描述。因此，本文首先回顧了剖面曲線測量設備和測量技術的發展，然后具體針對道路的剖面曲線測量設備等進行詳細的分析。最后，筆者針對道路路面的剖面曲線測量方法以及使用的測量設備進行分析和總結并提出了具體方法。筆者希望更多的專業人士能投入到該課題研究中，針對文中存在的不足，提出指正建議，為提高我國道路路面的剖面曲線測量工作做出重要的貢獻。

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