RU2521682C2 - Forecasting method of operating life of road pavement - Google Patents
Forecasting method of operating life of road pavement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521682C2 RU2521682C2 RU2012144044/03A RU2012144044A RU2521682C2 RU 2521682 C2 RU2521682 C2 RU 2521682C2 RU 2012144044/03 A RU2012144044/03 A RU 2012144044/03A RU 2012144044 A RU2012144044 A RU 2012144044A RU 2521682 C2 RU2521682 C2 RU 2521682C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- road
- vibration
- speed
- amplitudes
- recording
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Road Repair (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству и эксплуатации дорог, в частности для определения качества ровности дорожного покрытия, и может быть использовано для прогнозирования срока службы покрытий в процессе эксплуатации.The invention relates to the construction and operation of roads, in particular to determine the quality of the evenness of the road surface, and can be used to predict the service life of the coatings during operation.
Потребительские свойства дороги - это совокупность ее транспортно-эксплуатационных показателей (ровность, шероховатость, сцепные качества покрытия и др.), непосредственно влияющих на эффективность и безопасность работы автотранспорта. После прокладки участка дороги и его обустройства согласно требованиям ГОСТ 30412-96 осуществляется его паспортизация, при этом осуществляется измерение микропрофиля дорожного покрытия с использованием геодезических инструментов (нивелир или тахеометр) или трехметровой рейки. Ровность дороги, как параметр качества дорожного покрытия, определяется действующими государственными стандартами в виде расстояния от базовой поверхности инструмента, именуемого рейкой, до поверхности дорожного покрытия. При этом указанное выше расстояние ограничивается диапазоном от 1 мм до 10 мм, разбитым на три ряда, содержащим характеристику величин просветов в процентном отношении, в зависимости от которых качество ровности определяется оценками "отлично", "хорошо" и "удовлетворительно". Например, оценки "отлично" заслуживает качество покрытия, у которого в результате проведенных измерений число просветов до 3 мм составляет 95%, более 5 мм - не превышает одного процента, при этом наибольший просвет ограничивается 7 мм. Естественно, что измерение ровности проводят на стадии строительства дороги, т.е. в период, когда возможно исправление части дефектов [1, 2].Consumer properties of the road are the totality of its transport and operational indicators (evenness, roughness, adhesion qualities of the coating, etc.) that directly affect the efficiency and safety of motor vehicles. After laying the road section and equipping it in accordance with the requirements of GOST 30412-96, its certification is carried out, while the microprofile of the road surface is measured using geodetic instruments (level or total station) or a three-meter rail. Flatness of the road, as a parameter of the quality of the road surface, is determined by the current state standards in the form of the distance from the base surface of the tool, called a rail, to the surface of the road surface. Moreover, the above distance is limited to a range from 1 mm to 10 mm, divided into three rows, containing a characteristic of the clearance values in percentage terms, depending on which the quality of the evenness is determined by the marks “excellent”, “good” and “satisfactory”. For example, the quality of the coating deserves the mark “excellent”, in which, as a result of the measurements, the number of gaps up to 3 mm is 95%, more than 5 mm does not exceed one percent, and the maximum clearance is limited to 7 mm. Naturally, the measurement of evenness is carried out at the stage of road construction, i.e. during the period when it is possible to correct part of the defects [1, 2].
Известны способы измерения геометрических параметров профиля дороги, включающие подачу на поверхность дорожного покрытия световых, лазерных излучений, ультразвуковых сигналов, прием отраженных сигналов, и их преобразование в аналоговые сигналы, передачу преобразованных сигналов и определение по заданным программам геометрических параметров профиля и шероховатости дорожного покрытия (RU №2397286 от 20.08.2010, Е01С 23/07, G01C 7/04, RU №2400594 от 27.09.2010, Е01С 23/07, G01B 5/28). Недостатками указанных способов являются большая сложность аппаратно-программного обеспечения, дороговизна измерений, зависимость измерений от времени суток, освещенности, погодных условий, недостаточная надежность излучающих устройств.Known methods for measuring the geometric parameters of the road profile, including the supply of light, laser radiation, ultrasonic signals to the surface of the pavement, receiving reflected signals, and converting them into analog signals, transmitting the converted signals and determining, according to predetermined programs, the geometric parameters of the profile and roughness of the road surface (RU No. 2397286 dated 08/20/2010, Е01С 23/07, G01C 7/04, RU No. 2400594 dated September 27, 2010, Е01С 23/07, G01B 5/28). The disadvantages of these methods are the great complexity of the hardware and software, the high cost of measurements, the dependence of the measurements on the time of day, illumination, weather conditions, insufficient reliability of the radiating devices.
Из устройств, оценивающих ровность дорожного покрытия посредством измерения при движении автомобиля, известна передвижная дорожная лаборатория КП-514МП (сертификат об утверждении типа средств измерений, гос. реестр №15004-95). В этой лаборатории для оценки ровности используют прицепную установку типа ПКРС-2У, с помощью которой измеряют суммарное перемещение в вертикальной плоскости. Установка моделирует (имитирует) работу подвески легкового автомобиля. Перемещения колеса относительно рамы установки ПКРС-2У регистрируются цифровым датчиком, передаются на бортовой компьютер лаборатории, суммируются и записываются в привязке к местоположению на дороге. Измеряемый показатель ровности в см/км оценивается средней интенсивностью воздействия неровностей на колесо. Скорость движения при измерении коэффициента ровности 50 км/ч. Недостатками устройства являются неучет влияния собственных колебаний прицепной установки на измерения, зависимость измерений от продольных и поперечных уклонов профиля, от торможения или разгона автомобиля.Of the devices that assess the evenness of the road surface by measuring while driving, the mobile road laboratory KP-514MP is known (certificate of type approval of measuring instruments, state register No. 15004-95). In this laboratory, to assess the evenness, a towed installation of the PKRS-2U type is used, with which the total displacement in the vertical plane is measured. Installation simulates (imitates) the suspension of a car. Wheel movements relative to the PKRS-2U installation frame are recorded by a digital sensor, transmitted to the on-board computer of the laboratory, summed up and recorded in relation to the location on the road. The measured level indicator in cm / km is estimated by the average intensity of the impact of irregularities on the wheel. Speed when measuring the coefficient of evenness 50 km / h. The disadvantages of the device are the neglect of the influence of the natural vibrations of the towed installation on the measurements, the dependence of the measurements on the longitudinal and transverse slopes of the profile, on the braking or acceleration of the car.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения неровностей покрытий автодорог с применением датчика колебаний, установленного на оси колеса транспортного средства (SU 1244228 Е01С 23/07, 1986). Электрический сигнал с датчиков поступает на вход электронного счетчика, показывающего интегральное значение сжатия автомобильных рессор, косвенно характеризующее ровность дорожного покрытия. Основной недостаток устройства, прежде всего, связан с низкой точностью измерений, зависимостью измеренных значений от профиля дороги и скорости движения и конечно от конструкции подвески автомобиля.Closest to the technical nature of the present invention is a method for determining irregularities in road surfaces using a vibration sensor mounted on the axis of the vehicle wheel (SU 1244228 ЕСС 23/07, 1986). An electrical signal from the sensors is fed to the input of an electronic meter, showing the integral value of compression of automobile springs, which indirectly characterizes the evenness of the road surface. The main disadvantage of the device, first of all, is associated with low accuracy of measurements, the dependence of the measured values on the road profile and speed, and of course on the suspension structure of the car.
Технической задачей, решаемой изобретением, является создание такого способа прогнозирования срока эксплуатации дорожного покрытия, который позволил бы упростить сам процесс измерения, повысить его надежность и оперативность за счет использования современных аппаратно-программных средств лучше отвечающих реалиям дорожных условий.The technical problem solved by the invention is the creation of such a method for predicting the lifetime of the road surface, which would simplify the measurement process itself, increase its reliability and efficiency through the use of modern hardware and software that better meets the realities of the road conditions.
Поставленная задача решена путем создания способа прогнозирования срока эксплуатации дорожного покрытия, в котором на этапе эксплуатации трассы периодически через определенные промежутки времени осуществляют контрольные записи параметров ровности дорожного покрытия, для чего осуществляется непрерывная запись амплитуд вибровоздействий неровностей дорожного покрытия с привязкой по месту измерений спутниковой системой позиционирования с помощью вибродатчиков, установленных на неподрессоренной части автомобиля по осям четырех колес; проводят анализ динамики изменения амплитуд вибровоздействий во времени, сравнивая амплитуды вибровоздействий в одноименных точках трассы с максимальными значениями амплитуд, соответствующих местам с дефектами дорожного покрытия, причем корректируют измеренные амплитуды вибровоздействия контрольной записи с учетом сравнения значения скорости движения при первой записи со скоростью движения при контрольной записи, соответственно пропорционально увеличивая амплитуду, если скорость прохождения места дефекта при контрольной записи была меньше скорости прохождения при первой записи, и соответственно пропорционально уменьшая амплитуду, если скорость прохождения места дефекта при контрольной записи была больше скорости прохождения при первой записи, для этих вышеуказанных точек формируют массив значений амплитуд вибровоздействий (временные ряды), в качестве которых выступают значения амплитуд вибровоздействий, приведенные к скорости первой записи в соответствующие периоды времени; создают модель прогнозирования срока эксплуатации дорожного покрытия, включающую в качестве независимых переменных значения амплитудных значений вибровоздействий, измеренные по результатам контрольных измерений, проведенные через определенные промежутки времени с начала эксплуатации, а в качестве зависимой, прогнозируемой переменной принимают рассчитанное значение амплитуды вибровоздействия в прогнозируемый период времени, в частности в качестве модели прогнозирования могут быть использованы регрессионные модели; по принятой регрессионной модели оценивают срок эксплуатации, при котором прогнозируемая величина амплитуды вибровоздействия превысит допустимое значение. Сопоставительный анализ предлагаемого способа с ближайшим аналогом показывает, что заявляемый способ имеет существенные признаки, отличные от аналога. Следовательно, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Анализ источников информации, использованных для определения уровня техники, показал отсутствие источников, в которых была описана совокупность заявляемых отличительных от прототипа признаков. При этом совокупность отличительных признаков не является очевидной, так как не следует непосредственно из уровня техники. Следовательно, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".The problem is solved by creating a method for predicting the life of the road surface, in which at the stage of operation of the route periodically at certain intervals periodically carry out control records of the parameters of the evenness of the road surface, for which continuous recording of the amplitudes of vibration effects of roughnesses of the road surface with reference to the measurement location using a satellite positioning system with using vibration sensors mounted on the unsprung part of the car along the four axes the EU; analyze the dynamics of changes in the amplitudes of the vibrations in time, comparing the amplitudes of the vibrations at the same points on the route with the maximum values of the amplitudes corresponding to places with defects in the road surface, and the measured amplitudes of the vibrations of the control record are adjusted taking into account the comparison of the speed of the first recording with the speed of the control recording , respectively, proportionally increasing the amplitude, if the speed of passage of the defect in the control record was less than the speed of passage during the first recording, and accordingly proportionally decreasing the amplitude, if the speed of passing the place of the defect during the control recording was higher than the speed of passing during the first recording, an array of values of the amplitudes of vibration effects (time series) are formed for these points, which are the values of the amplitudes vibration effects, reduced to the speed of the first recording in the corresponding time periods; creating a model for predicting the life of the road surface, including as independent variables the values of the amplitude values of the vibrations measured according to the results of the control measurements taken at certain intervals from the start of operation, and as the dependent, predicted variable take the calculated value of the amplitude of the vibration for the forecast period of time, in particular, regression models can be used as a forecasting model; according to the adopted regression model, the life expectancy is estimated at which the predicted value of the amplitude of vibration exposure will exceed the permissible value. A comparative analysis of the proposed method with the closest analogue shows that the inventive method has significant features that are different from the analogue. Therefore, the proposed method meets the criteria of the invention of "novelty." Analysis of the sources of information used to determine the level of technology showed the absence of sources in which the totality of the claimed distinctive features from the prototype was described. Moreover, the set of distinctive features is not obvious, since it does not follow directly from the prior art. Therefore, the proposed method meets the criteria of the invention of "inventive step".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1, 2 представлены этапы реализации способа, на фиг.1 приведен сравнительный анализ амплитуд вибровоздействий в фиксированной точке трассы, ось ординат Y - амплитуды вертикальной составляющей ускорений, ось абсцисс Х - время; на фиг.2 приведены этапы прогнозирования, по оси ординат Y - амплитуды вертикальной составляющей ускорений, по оси абсцисс - периоды мониторинга; на фиг.3 - принципиальная схема приборного состава, реализующая заявляемый способ.The invention is illustrated by drawings, where figure 1, 2 shows the steps of the method, figure 1 shows a comparative analysis of the amplitudes of vibration at a fixed point on the track, the ordinate Y - the amplitude of the vertical component of the accelerations, the x-axis is the time; figure 2 shows the stages of forecasting, along the ordinate Y — the amplitude of the vertical component of the accelerations, along the abscissa — the periods of monitoring; figure 3 is a schematic diagram of the instrumental composition that implements the inventive method.
В процессе реализации способа осуществляют диагностику дорожной трассы посредством мобильного виброизмерительного комплекса 1 (фиг.3), включающей базовое транспортное средство (на фиг.3 не показано), вычислительный комплекс 2, виброизмерительный комплекс 3 и спутниковую систему позиционирования 4. Вычислительный комплекс 2, включающий персональный компьютер (ПК) 5, средства электропитания, функционально является средством обработки полученной информации и передачи результатов обработки на центральную ЭВМ в режиме реального времени. Виброизмерительный комплекс 3 является средством измерения и анализа вибрационного воздействия неровностей дорожного покрытия. Его оснащают типовой виброизмерительной аппаратурой, включающей вибродатчики 6, усилители и анализатор спектра 7. Вибродатчики 6 монтируются на неподрессоренной части автомобиля к элементам подвески автомобиля в местах прикрепления амортизаторов, по осям всех четырех колес, например как в техническом решении [3]. Спутниковая система позиционирования 4 предназначена для геодезической привязки исследуемой дорожной трассы к электронному проекту 8 дороги и результатов измерения вибровоздействий к географическим координатам и скорости движения мобильного виброизмерительного комплекса. Для этого комплекс 1 оснащают спутниковой системой позиционирования 4, позволяющей производить привязку измеряемых данных вибровоздействий к географическим координатам и скорости движения и референсной станцией 9, которая используется совместно с системой навигации для геодезической привязки мобильного виброизмерительного комплекса к реперным точкам проекта дороги. Оборудование для приема и обработки спутниковых сигналов системы содержит антенну 10, приемник 11 спутниковых сигналов, модемы 12, 13 и контроллер 14 GPS/ГЛОНАСС.In the process of implementing the method, a road track is diagnosed by means of a mobile vibration measuring complex 1 (FIG. 3), including a base vehicle (not shown in FIG. 3), a computing complex 2, a
Предлагаемый способ состоит из трех этапов: этапа создания исходных данных ровностей дороги (эталонных параметров неровностей дорожного покрытия перед вводом трассы в эксплуатацию), этапа диагностики дорожного покрытия (записи и обработки параметров ровностей дороги) в процессе эксплуатации дороги, проводимого через определенные промежутки времени, и этапа прогнозирования, на котором определяется срок эксплуатации. Указанные этапы показаны на фиг.1, 2. На первом этапе предполагается создание эталонной базы параметров ровностей дороги перед вводом дороги в эксплуатацию, для этого проводятся следующие действия. Перед началом работы в блок памяти вычислительного комплекса 2 заносятся исходные данные - электронная модель 8 проекта - план положения дорожной магистрали с реперными точками. Мобильный комплекс 1 посредством совместной работы спутниковой системы позиционирования 4 и референсной станции 9 устанавливается в исходную точку с известными географическими координатами, используемую при подготовке проекта дороги в качестве реперной. С этой начальной точки дистанции производятся измерения ровностей поверхности по каждой полосе дорожной магистрали, при этом ровность дорожного покрытия оценивается средней интенсивностью вибровоздействия неровностей дороги на колеса автомобильного средства. В качестве критерия оценки ровности дорожного покрытия в предлагаемом изобретении используется энергетический спектр вибровоздействий неровностей дорожного покрытия (амплитудно-временная характеристика) сигнала четырех вибродатчиков 6, установленных вертикально на неподрессоренной части автомобиля, в местах прикрепления амортизаторов, по осям четырех колес. Вибродатчики 6 выступают как регистраторы колебаний колес из-за неровностей дороги. При этом оценивается энергия колебаний в разных диапазонах частот. Поскольку вибродатчики 6 закреплены на неподрессоренной части автомобиля, то профиль всех неровностей, обкатываемых колесами, фиксируется этими датчиками, при этом сигнал о действующих вертикальных составляющих ускорений зависит от профиля неровности дорожного покрытия. В силу упругости колес автомобиля на точность оценки практически не влияет шероховатость дорожного покрытия. Вертикально установленные вибродатчики как регистраторы колебаний колес из-за неровности дороги фиксируют ускорения в достаточно широкой полосе частот:The proposed method consists of three stages: the stage of creating the initial data of road equalities (reference parameters of roughnesses of the road surface before putting the track into operation), the stage of diagnostics of the road surface (recording and processing parameters of flatnesses of the road) during the operation of the road, conducted at regular intervals, and the forecasting stage, at which the life is determined. The indicated stages are shown in Figs. 1, 2. At the first stage, it is supposed to create a reference base of parameters for road flatness before putting the road into operation, for this the following actions are carried out. Before starting work, the source data is entered into the memory block of the computing complex 2 — an electronic model 8 of the project — a plan of the position of the highway with reference points. Mobile complex 1 through the joint operation of the satellite positioning system 4 and the reference station 9 is installed at the starting point with known geographical coordinates, used in the preparation of the road project as a reference. From this starting point of the distance, measurements are made of the flatness of the surface on each lane of the highway, while the flatness of the road surface is estimated by the average intensity of vibration exposure of the bumps on the wheels of a vehicle. As a criterion for assessing the evenness of the road surface, the present invention uses the energy spectrum of vibration effects of road surface irregularities (amplitude-time characteristic) of the signal of four vibration sensors 6 mounted vertically on the unsprung part of the car, at the points of attachment of shock absorbers, along the axles of four wheels. Vibration sensors 6 act as registrars of wheel vibrations due to road bumps. In this case, the vibrational energy in different frequency ranges is estimated. Since the vibration sensors 6 are mounted on the unsprung part of the car, the profile of all the irregularities rolled around by the wheels is fixed by these sensors, and the signal about the active vertical components of the accelerations depends on the profile of the unevenness of the road surface. Due to the elasticity of the wheels of the car, the roughness of the road surface practically does not affect the accuracy of the assessment. Vertically mounted vibration sensors as registrars of wheel vibrations, due to roughness of the road, record accelerations in a fairly wide frequency band:
- низкочастотные от сотых до десятых долей Гц колебания, вызванные неровностями дороги в виде ложбинок и возвышений;- low-frequency oscillations from hundredths to tenths of a Hz Hz caused by road irregularities in the form of hollows and elevations;
- колебания с более высокой частотой (от десятых долей до единиц Гц), вызванные неровностями типа "волна";- oscillations with a higher frequency (from tenths to units of Hz) caused by irregularities of the "wave" type;
- колебания, вызванные всевозможными повреждениями дороги, которые в силу большой массы автомобиля не будут превышать первого десятка Гц.- fluctuations caused by all kinds of road damage, which due to the large mass of the car will not exceed the first ten Hz.
Колебания, вызванные повреждением полотна дороги, близки к ударным нагрузкам. Они проявляются в виде "всплеска" сигнала, величина которого зависит от глубины (высоты) неровности. Частота этих "всплесков" и их амплитуда оценивается непосредственно путем их выделения из выходного сигнала вибродатчика с последующей привязкой по координатам к дороге.Vibrations caused by damage to the roadway are close to shock loads. They appear in the form of a “burst” of signal, the magnitude of which depends on the depth (height) of the roughness. The frequency of these “bursts” and their amplitude are estimated directly by isolating them from the output signal of the vibration sensor with subsequent reference to the coordinates of the road.
Вибродатчики 6 преобразуют механическое воздействие неровностей дороги в электрический сигнал. В анализаторе спектра 7 осуществляется преобразование аналогового сигнала в цифровой формат. Данные измерений передаются в вычислительный комплекс 2 и записываются на жесткий диск ПК 5 вместе с данными о скорости и координатах спутниковой системы позиционирования 4. При обработке параметров вибровоздействий анализ информации может быть проведен по всем четырем вибродатчикам, а для обобщенного анализа данные всех датчиков усредняются. Данные вибровоздействий считываются и сохраняются в базе данных вычислительного комплекса 2 для построения характеристик вибрационного воздействия неровностей дороги. При обработке информации используют известные методы цифровой обработки сигналов при виброиспытаниях.Vibration sensors 6 convert the mechanical effect of road bumps into an electrical signal. The spectrum analyzer 7 converts the analog signal into a digital format. The measurement data are transmitted to computer complex 2 and recorded on the hard drive of PC 5 along with data on the speed and coordinates of the satellite positioning system 4. When processing parameters of vibration effects, information analysis can be performed on all four vibration sensors, and for a generalized analysis, the data of all sensors are averaged. Vibration data are read and stored in the database of computer complex 2 to build the characteristics of the vibration effects of road irregularities. When processing information using well-known methods of digital signal processing during vibration testing.
На втором этапе - этапе диагностики состояния качества дорожного покрытия в процессе эксплуатации записывают и обрабатывают информацию последующих проходов вышеупомянутого мобильного виброизмерительного комплекса 1 по проверяемому участку дороги, при котором записываются параметры вибровоздействий, вызванные разрушением дорожного покрытия, определенные по вибрационным характеристикам движущегося автомобильного средства, а именно по амплитудно-временным характеристикам контрольной записи (фиг.1, 2) с привязкой по месту испытаний вместе с данными о скорости и координатах спутниковой системы позиционирования 4. Поскольку движение мобильного виброизмерительного комплекса по проверяемому участку дороги со строго постоянной скоростью затруднительно, то возникает разность скоростей прохождения одноименных точек трассы при эталонной записи и при контрольной записи при проведении мониторинга. Естественно, что анализу и сравнению в первую очередь подлежат максимальные значения амплитуд контрольной записи, «всплески» сигнала, вызванные разрушением покрытия. Величины этих амплитудных значений корректируют в предположении пропорциональной зависимости амплитуды вибровоздействия от скорости прохождения дефекта дорожного покрытия, соответственно увеличивая амплитуду, если скорость прохождения места дефекта при контрольной записи была меньше скорости прохождения при эталонной записи, и соответственно пропорционально уменьшая амплитуду, если скорость прохождения места дефекта при контрольной записи была больше скорости прохождения при эталонной записи.At the second stage - the stage of diagnosing the state of the quality of the road surface during operation, information and subsequent information on the subsequent passes of the aforementioned mobile vibration measuring complex 1 are recorded on the road section to be checked, in which the parameters of vibration caused by the destruction of the road surface, determined by the vibration characteristics of a moving vehicle, are recorded, namely the amplitude-time characteristics of the control record (figure 1, 2) with reference to the place of testing in Este with data about the speed and location of the satellite positioning system 4. Since the movement of the mobile vibration measurement complex on the checked road section with a strictly constant speed is difficult, there is a velocity difference of passage points of similar track at a reference recording and the recording control during monitoring. Naturally, the analysis and comparison are primarily subject to the maximum amplitudes of the control record, “bursts” of the signal caused by the destruction of the coating. The values of these amplitude values are corrected under the assumption of a proportional dependence of the amplitude of vibration exposure on the speed of passage of the road surface defect, respectively increasing the amplitude if the speed of passing the defect location during control recording was less than the speed of passing through the reference recording, and accordingly proportionally decreasing the amplitude if the speed of passing the defect location at the control record was faster than the reference record.
На этапе прогнозирования процедура виброиспытаний повторяется через определенные промежутки времени (не обязательно равные) с соблюдением всех вышеперечисленных условий. Естественно, что виброиспытания трассы должны проводиться при одинаковых условиях. Как показывают дорожные реалии осадки, снег, лед скрывают дефекты покрытия, а поэтому условия контрольных испытаний должны быть близки к начальному испытанию, которое принимается за исходное (первое, эталонное). Данные спектрального анализа в виде амплитудно-временных характеристик используются для анализа вибровоздействий неровностей дорожного покрытия. Для чего проводят сравнения амплитуд вибровоздействия эталонной и контрольных записей на одноименных точках трассы (фиг.1). Данные сравнений для фиксированной k-точки трассы можно представить в виде следующей таблицы:At the forecasting stage, the vibration test procedure is repeated at certain intervals (not necessarily equal) in compliance with all of the above conditions. Naturally, vibration testing of the track should be carried out under the same conditions. As the road realities of precipitation show, snow, ice conceal coating defects, and therefore, the conditions for the control tests should be close to the initial test, which is taken as the initial (first, reference) one. Spectral analysis data in the form of amplitude-time characteristics are used to analyze the vibration effects of road surface irregularities. Why do we compare the amplitudes of vibration of the reference and control records at the same points on the route (figure 1). Comparison data for a fixed k-point of the trace can be represented in the form of the following table:
В качестве модели прогнозирования по результатам мониторинга развития ситуации по времени, в условиях растущей разности амплитуд эталонной и контрольной записей вибровоздействий могут использоваться, например, регрессионные алгоритмы (фиг.2).As a forecasting model based on the results of monitoring the development of the situation over time, in conditions of a growing difference in amplitudes of the reference and control records of vibration effects, for example, regression algorithms can be used (Fig. 2).
Модель множественной регрессии в общем случае описывается выражением 
В более простом варианте линейной регрессионной модели зависимость прогнозируемой (зависимой) переменной от независимых переменных, каковыми являются данные контрольных измерений амплитуд вибровоздействий неровностей, имеет вид:In a simpler version of the linear regression model, the dependence of the predicted (dependent) variable on independent variables, which are the data of control measurements of the amplitudes of vibration effects of irregularities, has the form:
Здесь β0, β1,…, βn - рассчитываемые (подбираемые) коэффициенты регрессии,Here β 0 , β 1 , ..., β n are calculated (selected) regression coefficients,
ε - компонента ошибки.ε is the error component.
Предполагается, что все ошибки независимы и нормально распределены. С помощью вышеприведенной таблицы значений прошлых наблюдений (данных мониторинга) можно подобрать (например, методом наименьших квадратов) коэффициенты регрессии, настроив тем самым модель. При работе с регрессионной моделью необходимо обязательно проверить на адекватность найденную модель, например, с помощью теста Дарбина-Уотсона. Полученное прогнозируемое значение сравнивается с допустимым значением и на основании этого принимается решение о продолжении эксплуатации трассы или о проведении ремонта проблемного участка трассы, или об ограничении скорости движения. Повторные контрольные испытания по одной и той же трассе, проведенные через известные промежутки времени, позволяют прогнозировать срок эксплуатации дорожного покрытия. Предполагая закон изменения дефектов дорожного покрытия нормальным законом распределения, и задаваясь пороговым значением принятия решения в виде вероятности можно определить сроки эксплуатации трассы в целом.All errors are assumed to be independent and normally distributed. Using the above table of values of past observations (monitoring data), regression coefficients can be selected (for example, by the least squares method), thereby setting up the model. When working with a regression model, it is necessary to check the adequacy of the found model, for example, using the Darbin-Watson test. The obtained predicted value is compared with the permissible value and on the basis of this a decision is made to continue the operation of the route or to repair the problem section of the route, or to limit the speed of movement. Repeated control tests on the same track, carried out at known intervals, allow us to predict the life of the pavement. Assuming the law of the change in the defects of the road surface with the normal distribution law, and setting the threshold value of decision making in the form of probability, it is possible to determine the operating life of the route as a whole.
Для реализации заявляемого способа в составе мобильного виброизмерительного комплекса 1 предлагается использовать следующий приборный состав (фиг.3). Виброизмерительный комплекс 3 включает пьезокерамические вибродатчики 6 типа ВС 112 со встроенной электроникой чувствительностью 100 мВ/д с частотным диапазоном 0,5-5000 Гц. Встроенный усилитель для датчиков со встроенной электроникой позволяет подключать вибродатчики 6 без использования промежуточных усилителей [4]. Каждый вибродатчик 6 индивидуально отслеживает вибровоздействие дорожного покрытия под соответствующим колесом транспортного средства. Каждая пара вибродатчиков 6 (по направлению движения или поперек) дополнительно позволяет определить составляющую вертикального ускорения, вызванную уклоном профиля дороги в соответствующем направлении. Анализатор спектра 7 низкочастотного диапазона типа ZET 017-U8 используется для длительной непрерывной регистрации сигналов вибродатчиков. Он позволяет проводить одновременный опрос всех каналов системы в реальном масштабе времени, а также обработки записанных временных реализаций. Анализатор спектра 7 имеет возможность автономной работы (без компьютера) в режиме регистрации сигналов на встроенный накопитель объемом до 32 Гб [5]. Связь с компьютером 5 вычислительного комплекса 2 осуществляется по шине USB 2.0. Оборудование для приема и обработки спутниковых сигналов системы содержит антенну 10, приемник 11 спутниковых сигналов, модемы 12, 13 и контроллер 14 GPS/ГЛОНАСС, например как в [6]. В качестве референсной станции 9 в комплексе используется Stonex RSNET4 GNSS, основанный на технологии CORS, вместе с технологией сверхдлинных дистанций в режиме RTK, который может принимать сигналы ГЛОНАСС, поддерживает частоту L5 третьего поколения GPS и новые сигналы L2 С/А. Высокая точность и эффективность позволяют производить геодезическую съемку в режиме реального времени. Шесть режимов передачи данных, большой объем памяти для хранения данных, удобная загрузка и передача. Связь между референсной станцией 9 и приемником 11 спутниковой системы позиционирования 4 осуществляется по радиоканалу посредством модемов 12, 13. Совокупность используемых программно-аппаратных средств показывает, что предлагаемый способ осуществим в промышленных условиях и, следовательно, является промышленно применимым.To implement the proposed method in the composition of the mobile vibration measuring complex 1 it is proposed to use the following instrument composition (figure 3). The vibration measuring complex 3 includes piezoceramic vibration sensors 6 of type BC 112 with integrated electronics with a sensitivity of 100 mV / d with a frequency range of 0.5-5000 Hz. The built-in amplifier for sensors with built-in electronics allows you to connect vibration sensors 6 without the use of intermediate amplifiers [4]. Each vibration sensor 6 individually monitors the vibration of the road surface under the corresponding wheel of the vehicle. Each pair of vibration sensors 6 (in the direction of travel or across) additionally allows you to determine the component of vertical acceleration caused by the slope of the road profile in the corresponding direction. The low-frequency spectrum analyzer 7 of the ZET 017-U8 type is used for continuous continuous recording of vibration sensor signals. It allows simultaneous polling of all system channels in real time, as well as processing recorded time realizations. The spectrum analyzer 7 has the ability to work autonomously (without a computer) in the mode of registering signals to an internal drive up to 32 GB [5]. Communication with computer 5 of computing complex 2 is via the USB 2.0 bus. Equipment for receiving and processing satellite signals of the system includes an
Заявляемым изобретением достигается технический результат, которым является возможность обоснованно рекомендовать сроки эксплуатации дорожного покрытия. Таким образом, на основании предлагаемого способа отслеживается изменение амплитуд вибрационного воздействия неровностей дороги при движении автомобильного средства, косвенно характеризующих показатели ровности - проводится мониторинг состояния дорожного покрытия. По результатам неоднократного (многократного) мониторинга, проводимого на одной и той же трассе, через определенные промежутки времени, получаем массив данных, который методами регрессионного анализа позволяет определить срок эксплуатации дорожного покрытия.The claimed invention achieves a technical result, which is the ability to reasonably recommend the terms of operation of the road surface. Thus, on the basis of the proposed method, the change in the amplitudes of the vibrational impact of road bumps is monitored during the movement of an automobile vehicle, which indirectly characterize the evenness indicators - the state of the road surface is monitored. Based on the results of repeated (multiple) monitoring carried out on the same track, at certain intervals, we obtain an array of data that, using regression analysis methods, determines the life of the road surface.
Использованные источникиUsed sources
1. ГОСТ 30412-96. Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерений неровностей оснований и покрытий. Введен 1.01.1997 г. постановлением Минстроя России от 5 августа 1996 №18-60, п.6. Измерения с применением автомобильной установки ПКРС-2.1. GOST 30412-96. Automobile roads and airfields. Methods for measuring unevenness of bases and coatings. Introduced on 01.01.1997 by the Decree of the Ministry of Construction of Russia of August 5, 1996 No. 18-60, clause 6. Measurements using the PKRS-2 automotive installation.
2. СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги». М.: ГОССТРОЙ СССР, 1989, п.14 Приемка выполненных работ.2. SNiP 3.06.03-85 “Highways”. M .: GOSSTROY USSR, 1989, p.14 Acceptance of work performed.
3. Установка для испытания амортизатора транспортного средства (RU №112422, G01M 17/04, 10.01.2012).3. Installation for testing the shock absorber of a vehicle (RU No. 112422, G01M 17/04, 01/10/2012).
4. Акселерометры со встроенной электроникой стандарта ICP. http://www.zetms.ru/catalog/vibrodats/vibro.php.4. Accelerometers with integrated ICP standard electronics. http://www.zetms.ru/catalog/vibrodats/vibro.php.
5. Анализатор спектра низкочастотного диапазона ZET 017 - U8. http://www.zetms.ru/catalog/vibrodats/vibro.php.5. The low-frequency spectrum analyzer ZET 017 - U8. http://www.zetms.ru/catalog/vibrodats/vibro.php.
6. Бортовое устройство контроля параметров движения транспортного средства (RU №113230 B62D 41/00, G07C 5/08, 10.02.2012).6. On-board device for monitoring vehicle motion parameters (RU No. 113230 B62D 41/00, G07C 5/08, 02/10/2012).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012144044/03A RU2521682C2 (en) | 2012-10-16 | 2012-10-16 | Forecasting method of operating life of road pavement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012144044/03A RU2521682C2 (en) | 2012-10-16 | 2012-10-16 | Forecasting method of operating life of road pavement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012144044A RU2012144044A (en) | 2014-04-27 |
| RU2521682C2 true RU2521682C2 (en) | 2014-07-10 |
Family
ID=50515095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012144044/03A RU2521682C2 (en) | 2012-10-16 | 2012-10-16 | Forecasting method of operating life of road pavement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2521682C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110608704B (en) * | 2019-09-10 | 2024-07-12 | 广州珠江黄埔大桥建设有限公司 | Rut contour detection device and rut contour detection method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2373324C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный институт" (Государственный технический университет) | Method for monitoring street and road network by means of mobile road laboratory and functional complex for its realisation |
| RU2373325C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный институт" (Государственный технический университет) | Method for monitoring street and road network by means of mobile road laboratory and functional complex for its realisation |
| RU2373323C1 (en) * | 2008-04-07 | 2009-11-20 | Анатолий Васильевич Низовой | Device for assessment of aerodrome coat surface evenness |
-
2012
- 2012-10-16 RU RU2012144044/03A patent/RU2521682C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2373323C1 (en) * | 2008-04-07 | 2009-11-20 | Анатолий Васильевич Низовой | Device for assessment of aerodrome coat surface evenness |
| RU2373324C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный институт" (Государственный технический университет) | Method for monitoring street and road network by means of mobile road laboratory and functional complex for its realisation |
| RU2373325C1 (en) * | 2008-08-06 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный институт" (Государственный технический университет) | Method for monitoring street and road network by means of mobile road laboratory and functional complex for its realisation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012144044A (en) | 2014-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Islam et al. | Measurement of pavement roughness using android-based smartphone application | |
| Pawar et al. | IRI (International Roughness Index): An indicator of vehicle response | |
| Zhao et al. | IRI estimation by the frequency domain analysis of vehicle dynamic responses | |
| Paraforos et al. | Country road and field surface profiles acquisition, modelling and synthetic realisation for evaluating fatigue life of agricultural machinery | |
| CN104792937A (en) | Bridge head bump detection evaluation method based on vehicle-mounted gravitational acceleration sensor | |
| CN110967401B (en) | Method suitable for evaluating driving comfort of highway asphalt pavement | |
| CN113324648B (en) | Portable high-speed railway wheel rail vibration space-time synchronization test method and system | |
| RU2519002C2 (en) | Diagnostics method of road carpet surface evenness | |
| Kheirati et al. | Low-cost infrared-based pavement roughness data acquisition for low volume roads | |
| Xu et al. | Generation of surface roughness profiles for inclusion in vehicle–bridge interaction analysis and test application | |
| Ferne et al. | Development of a calibration procedure for the UK highways agency traffic-speed deflectometer | |
| RU2521682C2 (en) | Forecasting method of operating life of road pavement | |
| CN107063597A (en) | Bridges Detection based on POS system | |
| Chowdhry et al. | Development of a smart instrumentation for analyzing railway track health monitoring using forced vibration | |
| CN111750819B (en) | Bridge deck roughness detection system | |
| CN104949649A (en) | Road surface irregularity measuring device | |
| Ngwangwa | Calculation of road profiles by reversing the solution of the vertical ride dynamics forward problem | |
| CN204854706U (en) | Uneven measuring device of road surface | |
| Smith III et al. | Calibration surface design and validation for terrain measurement systems | |
| RU2350918C1 (en) | Method for assessment of road structures condition | |
| Gao et al. | Micro-displacement measurement of high-speed railway bridge based on vector network analyzer | |
| Kumar et al. | Optimization of proving ground durability test sequence based on relative damage spectrum | |
| Shohel Rana | Vibration based smart pavement monitoring system using vehicle dynamics and smartphone | |
| Skar et al. | Pavement instrumentation with near surface LVDTs | |
| Cocco et al. | Metrology and formula one car |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141017 |