本發(fā)明涉及用于得出地基的壓實狀態(tài)的方法，借助壓路機(jī)來壓實地基，該壓路機(jī)具有至少一個能圍繞滾輪轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的碾壓滾輪。

背景技術(shù)：

為了壓實地基、例如在道路建設(shè)中開采出的瀝青而使用壓路機(jī)，該壓路機(jī)通過對一個或多個碾壓滾輪的和由此基本上豎向施加到待壓實的地基上的負(fù)荷的支承重量引起地基的壓縮并由此提高壓實度。對此為了改進(jìn)壓實效果已知的是，為壓路機(jī)的一個或多個碾壓滾輪分配振蕩激勵級，通過振蕩激勵級由于產(chǎn)生周期的振蕩扭矩而使得碾壓滾輪進(jìn)行相應(yīng)周期的振蕩運動或振蕩轉(zhuǎn)動運動、即圍繞滾輪轉(zhuǎn)動軸線的交替的來回轉(zhuǎn)動運動。碾壓滾輪的該振蕩的轉(zhuǎn)動運動疊加在壓路機(jī)的前進(jìn)運動中原則上存在的碾壓滾輪圍繞其滾輪轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動運動。

由DE 35 90 610 C2已知，從碾壓滾輪的通過振蕩扭矩的產(chǎn)生而生成的振蕩運動的時間進(jìn)程中、尤其從檢測的碾壓滾輪軸線的水平加速度得出壓實度。

DE 37 07 684 C2公開了一種用于確定需要借助碾壓滾輪來壓實的地基的壓實度的方法。在該方法中檢測通過振蕩組件而進(jìn)行豎向振動運動的碾壓滾輪的豎直加速度。因為隨著壓實的增加碾壓滾輪的豎向運動發(fā)生變化，所以碾壓滾輪的豎直加速度的發(fā)展變化可用作待壓實的地基的壓實狀態(tài)的指示。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供用于得出地基的壓實狀態(tài)的方法，該方法借助簡單的手段得出待壓實的地基在實施壓實過程期間的壓實狀態(tài)的精確的可確定性。

根據(jù)本發(fā)明該目的通過一種用于得出需要借助壓路機(jī)來壓實的地基的壓實狀態(tài)的方法得以實現(xiàn)，該壓路機(jī)包括可圍繞滾輪轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的至少一個碾壓滾輪，其中，為壓路機(jī)的至少一個碾壓滾輪分配振蕩激勵組件以產(chǎn)生振蕩扭矩，該振蕩扭矩激勵該碾壓滾輪圍繞滾輪轉(zhuǎn)動軸線振蕩地轉(zhuǎn)動運動，其中，該方法包括以下措施：

a)在碾壓滾輪的振蕩運動的至少一個周期期間重復(fù)得出代表碾壓滾輪在第一方向上的加速度的第一加速度值，

b)對應(yīng)于每個第一加速度值，得出代表碾壓滾輪在第二方向上的加速度的第二加速度值以提供分別由第一加速度值和對應(yīng)的第二加速度值組成的加速度值對，

c)針對至少一個振蕩周期，基于為該振蕩周期得出的加速度值對確定代表地基的壓實狀態(tài)的壓實狀態(tài)值。

本發(fā)明基于該認(rèn)識，即，在實施壓實過程期間借助激勵成振蕩的轉(zhuǎn)動運動的碾壓滾輪由于與碾壓滾輪的滾動運動疊加的振蕩轉(zhuǎn)動運動，碾壓滾輪在通過其本身產(chǎn)生的凹處中周期地上下運動，即，對此在豎向方向上或在基本上與待壓實的地基的平面正交的方向上進(jìn)行加速。這導(dǎo)致碾壓滾輪的豎直加速度的周期變化，其中，豎直加速度或豎向運動的頻率相當(dāng)于振蕩運動的頻率的兩倍。通過在相應(yīng)的振蕩周期期間產(chǎn)生的加速度值對可得出待壓實的地基的壓實狀態(tài)，對于振蕩周期的整個加速度值對反映了在兩個方向上的加速度的發(fā)展變化。

在根據(jù)本發(fā)明的方法中優(yōu)選規(guī)定，措施c)包括確定壓實狀態(tài)值，作為在加速度值圖表中由通過在振蕩周期中依次連續(xù)的加速度值對形成的加速度值對曲線圍起的面積；其中，借助分配給第一加速度值的第一圖表軸線和分配給第二加速度值的第二圖表軸線定義加速度值圖表。因為在水平方向上的加速度的大小基本上通過施加到碾壓滾輪上的振蕩扭矩來確定，而豎直加速度基本上取決于：地基的硬度和碾壓滾輪壓入待壓實的地基中的程度并因此在振蕩運動的進(jìn)程中如何上下運動，通過對振蕩周期檢測的加速度值對定義的加速度值對曲線代表這樣的面積，其大小取決于地基的壓實狀態(tài)。

第一方向優(yōu)選基本相應(yīng)于水平方向并且第二方向優(yōu)選基本相應(yīng)于豎向方向。在此需要指出，在本發(fā)明的意義中水平方向可看作是基本上平行于通過待壓實的地基展開的平面的方向，而豎向方向可看作是與該地基或通過該地基展開的平面基本正交的方向。

為了能夠借助簡單的數(shù)學(xué)方法確定由加速度值對曲線圍攏的面積的大小，在根據(jù)本發(fā)明的方法中還可規(guī)定在措施c)中：

-基于沿著第一圖表軸線的加速度值對的順序定義加速度值對-振動，其中，將加速度值對如此分配給第一組加速度值對和第二組加速度值對，即，第一組加速度值對中的加速度值對基本形成加速度值對-振動的上頂點區(qū)域，并且第二組加速度值對中的加速度值對基本形成加速度值對-振動的下頂點區(qū)域，

-根據(jù)第一組加速度值對得出上包絡(luò)線并且根據(jù)第二組加速度值對得出下包絡(luò)線，

-確定面積值，其基本作為在上包絡(luò)線和下包絡(luò)線之間限定的面積。

附圖說明

下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。在附圖中：

圖1示出了需要通過碾壓滾輪壓實的地基的側(cè)視圖和原理示意圖；

圖2示出了一個圖表，該圖表針對在圖1中示出的碾壓滾輪的振蕩周期示出了對此得出的多個加速度值對和通過在時間上順序得出的加速度值對展開的加速度值對曲線；

圖3示出了相應(yīng)于圖2的圖表，在其中，為了清楚示出加速度值對-振動而以其他的方式整理針對振蕩周期得出的加速度值對；

圖4示出了一個圖表，其基于根據(jù)圖3的對加速度值對的整理而示出加速度值對-振動的上包絡(luò)線和下包絡(luò)線；

圖5示出了借助根據(jù)本發(fā)明的方法得出的壓實狀態(tài)值隨著在待壓實的地基上駛過次數(shù)增加的發(fā)展變化；

圖6示出了在駛過次數(shù)上繪出的借助根據(jù)本發(fā)明的方法得出的壓實狀態(tài)值的發(fā)展變化和通過在地基上進(jìn)行測量得出的壓實度的發(fā)展變化。

具體實施方式

圖1以原理式的示意圖示出了壓路機(jī)的碾壓滾輪10的側(cè)視圖。在碾壓滾輪10的由滾輪外罩12包圍的內(nèi)部空間中設(shè)置在附圖中不可見的振蕩激勵組件，該振蕩激勵組件可包括多個不平衡質(zhì)量，該不平衡質(zhì)量可被驅(qū)動而圍繞與碾壓滾輪的轉(zhuǎn)動軸線D平行的軸線轉(zhuǎn)動。通過振蕩激勵組件產(chǎn)生振蕩扭矩，振蕩扭矩激勵碾壓滾輪10以圍繞轉(zhuǎn)動軸線D實施振蕩的轉(zhuǎn)動運動O。在壓實運行中，即，在壓路機(jī)朝行駛方向F向前運動時，該振蕩轉(zhuǎn)動運動疊加碾壓滾輪10的朝滾動方向R的滾動運動。

例如在碾壓滾輪10的軸承套14的區(qū)域中可設(shè)置加速度傳感器16、18。對此，加速度傳感器16可構(gòu)造在水平方向H上(即，在這樣的方向上，該方向處于基本上平行于通過待壓實的地基U展開的平面)以檢測碾壓滾輪10的加速度。加速度傳感器18可構(gòu)造或布置成用于檢測豎直加速度a_v，即，在豎向方向V上的加速度，該豎向方向可基本上與水平方向H正交并因此也與待壓實的地基正交。由兩個加速度傳感器16、18提供的輸出信號可傳遞給數(shù)據(jù)檢測/評估單元20。

在此需要指出，也可在碾壓滾輪10的其他區(qū)域上、例如在滾輪外罩12的內(nèi)側(cè)進(jìn)行加速，其中，需要通過坐標(biāo)變換分別對水平加速度或豎直加速度逆運算。

在振蕩運動O的相應(yīng)周期期間多次地檢測水平加速度a_h和豎直加速度a_v。采樣率應(yīng)至少為碾壓滾輪10的振蕩頻率的十倍，使得在振蕩運動O的每個周期期間檢測或得出至少十個加速度值對，該加速度值對分別具有代表水平加速度a_h的第一加速度值和代表豎直加速度a_v的第二加速度值。對此理想的是，相應(yīng)加速度值對的兩個加速度值是分別在相同的時間點接收的豎直加速度和水平加速度的值。

在待壓實的地基U上進(jìn)行滾動運動時，在碾壓滾輪10之下形成在圖1中可看出的凹處M，該凹處在行駛方向F上或與行駛方向F相反的方向上通過相應(yīng)的材料積聚A₁和A₂限定。在碾壓滾輪10的振蕩運動的過程中，碾壓滾輪10在凹處M中來回振蕩并且對此不僅經(jīng)受通過振蕩扭矩產(chǎn)生的在水平方向H上的加速度，而且通過周期的在材料積聚A₁和A₂上的上下滾動也經(jīng)受在豎向方向V上的加速度。在每個振動周期期間，碾壓滾輪10在兩個材料積聚A₁和A₂的每個處都向上運動一次并且向下運動一次，從而豎直加速度的頻率相當(dāng)于水平加速度的雙倍頻率。

圖2示出了一個圖表或坐標(biāo)系，在其中，水平軸線對應(yīng)于第一加速度值，即，水平加速度a_h；并且豎向軸線對應(yīng)于第二加速度值，即，豎直加速度a_v。圖2示出了相應(yīng)的多個加速度值對B_P，其中，通過水平加速度a_h的值和對應(yīng)的、即基本上在相同的時間點接收的豎直加速度a_v的值代表各個加速度值對B_P。圖2針對碾壓滾輪10的振蕩運動O的一個周期示出了加速度值對B_P。在時間順序上接收的或得出的加速度值對B_P在其時間順序上定義加速度值對曲線K，其形狀基本相應(yīng)于臥式的“8”。該形狀通過以下條件限定，如前所述，在振蕩運動O的一個周期期間、即在水平加速度a_h的兩個極值之間出現(xiàn)豎直加速度的兩個周期、即豎直加速度的正負(fù)符號總共變換四次。

在壓實過程進(jìn)行期間，待壓實的地基U的壓實度隨著壓路機(jī)駛過次數(shù)逐漸增加。隨著壓實增加，碾壓滾輪10能壓入地基U中的程度減小，這相應(yīng)于凹處M的深度的減小和材料積聚A₁和A₂的高度的減小。隨著凹處深度的減小和材料積聚A₁和A₂的高度的減小，地基U的硬度增加。不僅凹處M的深度或材料積聚A₁和A₂的高度、而且碾壓滾輪10實施其振蕩運動O的地基的硬度，都影響在振蕩運動O的相應(yīng)周期期間出現(xiàn)的水平加速度a_h和豎直加速度a_v的值。已經(jīng)確定，由加速度值對曲線K圍起的面積隨著壓實度的增加同樣增加，尤其也是因為隨著增加的壓實和由此增加的地基硬度，水平加速度a_h也增加并且因此臥式“8”變得更寬。因此，在考慮到對振蕩運動O的相應(yīng)周期得出的加速度值對的情況下存在如下可能性，尤其通過確定由在圖2的加速度值圖表中的加速度值對B_P或加速度值對曲線K圍起的面積的大小，得到待壓實地基U的壓實狀態(tài)的結(jié)論。

為了得出該面積可以不同的方式來進(jìn)行。例如可能的是，加速度值對B_P不是以時間順序依次分類或連接以便獲得在圖2中示出的加速度值對曲線K，而是例如在開始時在具有水平加速度a_h的最小值的加速度值對中交替地選出形成局部最小值或局部最大值的加速度值對，以便定義假設(shè)的加速度值對-振動S，如在圖3中看出的那樣。對此，例如可如此進(jìn)行，即，在相應(yīng)順序的加速度值對B_P中交替地靠近加速度值對B_P，以定義局部最小值、即下頂點區(qū)域S_U和局部最大值、即上頂點區(qū)域S_O。如果例如由于時間上順序提供的加速度值對B_P應(yīng)得出兩個或多個本身分別定義下頂點的加速度值對位于兩個上頂點S_O之間的情況，則為了得出加速度值對-振動S的目的，可分別接近加速度值對B_P，其實際上定義局部最小值或在其他情況中定義局部最大值。

定義整個加速度值對-振動S的加速度值對分成兩組，即，包括定義相應(yīng)的上頂點區(qū)域S_O的加速度值對B_P的一個組G₁和包括定義下頂點區(qū)域S_U的加速度值對B_P的第二組G₂。對此，兩個最外部的水平加速度值可有利地分別分配給兩個組G₁和G₂。

基于分別分配給兩個組G₁和G₂的加速度值對B_P，借助相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法分別得出加速度值對-振動S的上包絡(luò)線E_O和下包絡(luò)線E_U。

根據(jù)本發(fā)明待得出的面積FL的大小作為待壓實的地基U的壓實狀態(tài)的指示，此時可作為在兩個包絡(luò)線E_O和E_U之間包圍的面積來計算。對此例如可使用借助數(shù)字積分以及梯形方法的面積計算。因此，具有單位為m²/s⁴的面積值代表FDVK值，即，用于覆蓋面的動態(tài)的壓實控制的值，該值可在壓實過程的進(jìn)行中檢測或得出。該值例如可借助壓實過程的參數(shù)或借助機(jī)械參數(shù)(例如碾壓滾輪的直徑或碾壓滾輪的振動質(zhì)量的線負(fù)荷或不平衡力矩)來標(biāo)準(zhǔn)化，以便獲得可簡單操作的或可更好比較的值。

圖5示出了關(guān)于待壓實的地基U的通過GPS長度代表的長度區(qū)域的在上述方式方法中得出的面積FL的大小的發(fā)展變化，在圖5中稱為FDVK?？擅黠@看出，隨著駛過次數(shù)的增加出現(xiàn)該值連續(xù)地向上移動。在兩個局部區(qū)域L₁和L₂上存在薄弱位置，即，例如由于缺少對地基的準(zhǔn)備工作而可能不會出現(xiàn)明顯壓實的位置。

圖6示出了借助根據(jù)本發(fā)明的方法接收的面積值FDVK與借助標(biāo)準(zhǔn)化的測量方法得出的并且相應(yīng)于動態(tài)的變形模塊的值Evd的比較。這兩個值隨著駛過次數(shù)的增加的發(fā)展變化幾乎是相似的，由此可看出，借助根據(jù)本發(fā)明的方法提供了實時地、即在實施壓實過程期間得出對于待壓實的地基的實際上出現(xiàn)的壓實度的精確結(jié)論的值。

最后需要指出，上面參考圖2至圖4的圖表或坐標(biāo)系以及繪入其中的加速度值對或曲線而闡明對面積值的求解實際上無需將相應(yīng)的加速度值或加速度值對加入圖表中并且評估圖表，而是基于數(shù)學(xué)方法來進(jìn)行，但是通過不同的圖表和繪入其中的曲線可表示該加速度值或加速度值對。即，在本發(fā)明的意義中，例如定義加速度值對-振動不意味著或不僅意味著在圖表中繪出這種振動，而是確定相應(yīng)的代表這種振動的值點或坐標(biāo)點并且用于繼續(xù)的數(shù)學(xué)處理。