[发明专利]一种适应低速及变速测量的平整度检测装置及方法

权利要求书

1.一种适应低速及变速测量的平整度检测方法，应用于适应低速及变速测量的平整度检测装置中；所述装置包括信号接收单元、信号转换单元、数据处理单元、平整度输出单元；所述信号接收单元用于接收外界提供的测量传感器信号，所述信号转换单元将测量传感器的模拟信号转换为数字信号，所述数据处理单元用于平整度计算，所述平整度输出单元向外界提供平整度检测结果；

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：信号接收单元接收外界提供的测量传感器信号；

步骤2：信号转换单元将测量传感器的模拟信号转换为数字信号；

步骤3：数据处理单元进行平整度计算；

具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：输入待计算区间原始数据；

根据平整度计算区间要求，向数据处理单元输入平整度待计算区间的原始信号数据，所述原始信号数据包括里程信号Sh、测距机信号SL、加速度计VvA信号；

步骤3.2：计算行车速度；

其中Vh_i为第i个点采样时刻的行车速度，Sh_i+m、Sh_i-m分别为第i+m、i-m个点采样时刻的里程位置，F_samp为模拟信号采集器的采样频率；

步骤3.3：选取有效测量数据；

依据里程信号及行车速度信息，选取部分有效数据，即剔除部分超低速冗余数据；数据选取方法为：当测量速度Vh≥T_v时，原始数据均为有效数据；当测量速度Vh＜T_v时，在原始采样数据中，依据采样点序号，按Vh/T_v比例均匀选取数据或按Vh/T_v比例截取数据作为当前有效数据，同时记录当前有效数据对应的行车速度；其中T_v为速度阈值；

步骤3.4：计算行车加速度；

对当前有效数据对应的行车速度{Vh_i|i＝1,2,…,n}，其中n为当前有效数据点的总个数，先进行滤波，得到滤波后的行车速度{Vh′_i|i＝1,2,…,n}，再计算初始行车加速度，计算公式如下：

VhAo_i＝(Vh′_i+1-Vh′_i)·F_samp (式2)；

其中VhAo_i为当前第i个有效点采样时刻的初始行车加速度速度，再对初始行车加速度进行滤波，得到最终行车加速度{VhA_i|i＝1,2,…,n}；

步骤3.5：基于行车加速度的数据自适应分段；

利用阈值T_pre，初步判断当前有效数据是否需要进行分段；

若需要分段，则Flag＝1，否则Flag＝0，式3中N＝{1,2,…,n}；

若当前有效数据需要进行分段，则利用阈值T_acc对数据进行精确分段，对任一数据段Seg_j，数据分段要求如下：

其中FlagAb_j为第j个数据段是否为急加减速段的标记值，值为1表示为急加减速段，值为0表示为正常测量段，section为当前有效数据被分割的数据段总个数，其中Seg_j为第j个数据段数据对应的数据序号集合，SID_j为第j个数据段数据对应的数据起始序号，Cnt_j为第j个数据段对应数据点的总个数据；

步骤3.6：分段获取载车上下震动距离；

对任意第j段内的测量数据，通过加速度计数据一次积分，获取载车上下震动速度，通过载车上下震动速度一次积分，获取载车上下震动距离，计算公式如下：

Vv_i＝Vv_i-1+VvA_i/F_samp,i＝SID_j+1,SID_j+2,…,SID_j+Cnt_j-1 (式5)；

Sv_i＝Sv_i-1+Vv_i/F_samp,i＝SID_j+1,SID_j+2,…,SID_j+Cnt_j-1 (式6)；

其中j∈{1,2,…,section}，Vv_i、VvA_i、Sv_i分别为当前第i个采样点的载车上下震动速度、载车上下震动加速度、载车上下震动距离；其中Vv_i-1、Sv_i-1分别为当前第i-1个采样点时的载车上下震动速度、载车上下震动距离，i∈Seg_j，另外，当i＝SID_j，Vv_i＝0,Sv_i＝0；

步骤3.7：分段获取路面纵断面轮廓；

结合测距机数据和载车上下震动距离，计算各段内的路面纵断面轮廓，计算公式如下：

Profile_i＝SetV-SL_i-Sv_i (式7)；

其中Profile_i、SL_i分别为当前第i个采样点的断面相对高程、测距机测量的距离，SetV为测距机安装高度；

步骤3.8：路面纵断面轮廓拼接；

将各段的纵断面轮廓进行拼接，其中对第j段内的路面纵断面轮廓拼接公式如下：

Profile′_i＝Profile'_p+Profile_i (式8)；

其中j∈{2,…,section}，Profile′_i、Profile'_p分别为断面拼接后第i、p个采样点的断面相对高程，其中p＝SID_j，i∈Seg_j；

对拼接后的断面，进行滤波处理，得到最终的路面纵断面高程Profile″_i，i＝1,2,…,n；

步骤3.9：计算国际平整度指数；

基于最终的路面纵断面高程Profile″_i，i＝1,2,…,n，采用世界银行提供的标准IRI计算方法，计算并输出国际平整度IRI；

步骤4：平整度输出单元向外界提供平整度检测结果。