非公路用旅游觀光車輛行駛路線坡度測量方法研究

吳洽雄

廣東省特種設備檢測研究院汕頭檢測院，廣東 汕頭 515041

非公路用旅游觀光車輛特指在旅游景區、游樂場等特定場所使用的專用機動、電動車輛，包含觀光車、觀光列車等多種旅游觀光用具。觀光車是指具有4個及以上車輪的非軌道無架線的非封閉型自行式乘用車輛，包括蓄電池觀光車和內燃觀光車。觀光列車是指具有8個及以上車輪的非軌道無架線的，由一個牽引車頭與一節或者多節車廂組合的非封閉型自行式乘用車輛，包括蓄電池觀光列車和內燃觀光列車。其屬于我國法定監管范圍內的一類特種設備。《場（廠）內專用機動車輛安全技術監察規程》（TSG N0001—2017）（以下簡稱《監察規程》）規定，觀光車在行駛的道路上最大行駛坡度不得大于10%（坡長小于20m的短坡除外）；而觀光列車的最大行駛坡度不得大于4%（坡長小于20m的短坡除外）。這要求車輛檢驗人員不僅需要檢驗車輛的安全、穩定等內容，還要針對車輛行駛的路線坡度進行勘測，以便判斷車輛使用環境是否符合要求。

根據《監察規程》的要求，觀光車輛的坡度檢測儀器需要具備方便、簡單等特點。目前的檢測方法非常復雜而且耗時較長，增加了觀光車坡度測量工作的難度。常用的測量方法包括坡度尺測量法、GPS測量法以及全站儀測量法，這3種方法均會耗費大量的人力和物力成本，檢測耗時久、測量精度較低。為此，文章研究采用一種新型坡度測量儀，有助于縮短測量時間，提高測量精度。

1 觀光車輛行駛路線坡度測量的特點

1.1 對坡度數據的精度要求高

《監察規程》規定，觀光車和觀光列車的最高行駛坡度為10%和4%。換算后，觀光車的最高坡度為5.7°，而觀光列車的坡度約為2.3°。這類坡度要求一般是針對觀光車輛的引擎以及部分電力能達到的最大安全系數所得出的，一旦超出坡度，觀光車可能會出現動力不足或者滑坡等現象。為了保證觀光車輛的使用安全，在進行坡度測量的過程中應盡可能提高坡度的測量精度，以便為檢驗結果提供準確的判斷依據。

1.2 需要動態測量

觀光車輛分為電動車、內燃車等，適宜使用的環境各不相同，并且由于車輛的型號不同，其耗電、耗能也各不相同。例如，部分電動觀光車輛在行駛幾公里至幾十公里后，電力損耗非常嚴重，在進行一些較高坡度的爬坡時就會相對吃力。因此，針對不同觀光車輛的性能和坡度測量可以采用多種動態的方法。

在當前道路坡度的檢測工作中，檢測人員一般采用靜態的檢測方式，即使用坡度尺對各個路段逐點檢測，每個路段檢測多次，以便獲得準確的坡度信息。這種檢測方式不但工作量巨大，而且耗時長，所得數據的準確性也相對較低。如果能夠采用動態檢測方式，通過某種相應的設備，按照行駛路線運行完畢后即可獲得整個路程各個點的坡度情況，將提高工作效率。

2 現有道路坡度測量方法

2.1 坡度尺測量法

坡度尺測量法是一種利用坡度尺進行測量的方法，其主要原理是利用水箱或者鐘擺等儀器將坡度尺放置在待測坡度的測量點上，待鐘擺或者水箱穩定后，利用角度標記錄坡度的尺寸。該方法比較簡單，而且容易操作，但是存在一定的問題，主要是道路的坡度并不穩定，有些路段可能區域平穩，但有些路段可能出現較大差異。因此，該測量方法只可以用于靜態測量，而且無法精確測量到某段路程的平均坡度，只能記錄到某個測量點的坡度數據，存在一定的局限性。

2.2 全站儀測量法

全站儀測量法是最為常用的測量方法，主要通過數據采集和坐標放樣進行測量。該方法的原理是利用全站儀在每個測量點進行測試，獲得測量點的坐標（X1，Y1）和（X2，Y2），并通過設備計算出兩個測量點之間的坐標數量差（X1-X2，Y1-Y2），再通過坡度公式進行計算，最終計算出坡度值為，如圖1所示。

圖1 全站儀對點坐標的測試

全站儀測量可以采用激光測距儀等方式進行，這種測量方法的優點在于測量的精度較高，而且可以測量出一個路段的平均坡度，準確性較高。但也存在一定的缺點，即這一小段路程的范圍平均坡度并不是實時的，而且坡度一旦突變，測距儀無法測量得出突變段度數，因此該方法并不適合用于觀光車輛行駛路線的坡度測量工作。

2.3 GPS坡度測量法

GPS坡度測量法是通過進行GPS搭建并在系統中形成數據的一種坡度測量方法。該系統主要由GPS基站和車載移動站兩部分組成。其中，GPS基準站是由整個GPS接收機、GPS天線、電源等組成。這種測量方式是動態的，且精度較高，但需要在每個測量場地搭建GPS基準站，而且由于GPS的輻射范圍較小，一旦信號不穩定，所得測量數據的準確度將較低。另外，GPS硬件設備的價格較為高昂，每次使用都需要反復調試和確認。

3 新型觀光車輛行駛路線坡度測量方法

由上文可知，常用的3種坡度測量方法均存在各種各樣的問題。為此，需要采用一些新型技術和功能，不僅能夠快速檢驗，而且能夠精確計算出車輛行駛的坡度情況。下文將介紹一種針對觀光車輛路線的新型坡度檢測方法。

3.1 測量原理

該方法是采用軟件+硬件的檢測方式，利用新研發的旅游觀光車輛行駛路線坡度測量儀，其含有3大部分設備：位移檢測設備、主機角度測量設備以及軟件操作設備。

硬件包括位移檢測設備、主機角度測量設備。在測量車輛上安裝測量位置的硬件，安裝時需要將硬件水平放置，并保證在車輛行駛過程中其不會受到抖動的影響。位移檢測設備、主機角度測量設備通過有線的方式進行連接，其主要功能是記錄行駛過程中檢測車輛的移動信息，以及運行的位置變化信息，實時地將角度數據存入微型存儲卡中，以便隨時提供給軟件提取。

軟件方面可以通過藍牙、Wi-Fi等多種方式進行連接。將角度的數據直接傳輸到主機軟件上，然后通過電腦或者手機軟件進行數據分析和處理，計算出車輛經過公路時的坡度信息。通過整個完整路徑的坡度測量，最終得到完整的道路坡度信息。

3.2 測量方法及特點

這種觀光車輛行駛道路的坡度測量方法是通過位移檢測設備和角度檢測設備，生成位置信息，并結合地圖相關數據位置，最終獲得某一個路程范圍內的平均坡度，從而獲得最為準確和動態的測量數據。該方法具有安裝方便、操作簡單、準確性高等特點。

4 結束語

坡度尺測量法、GPS測量法、全站儀測量法等方法是當前觀光車輛行駛路線坡度測量的主流方法，但是這些方法或多或少都存在一定的問題。為此，文章主要介紹了采用坡度測量儀的新型測量方法，可以有效解決觀光車輛檢測人員在車輛行駛路線中遇到的坡度檢測問題，為行駛中的觀光車輛提供準確的坡度信息，具有一定的應用價值。