本發(fā)明屬于汽車或汽車列車性能測(cè)試技術(shù)，尤其涉及對(duì)汽車或汽車列車在圓形通道上通過性的測(cè)試評(píng)價(jià)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

我國于2016年7月發(fā)布實(shí)施了《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》(gb1589-2016)，其中對(duì)車輛通過性(通道圓)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了再次明確定義，規(guī)定行駛的路線以及測(cè)試要求。但標(biāo)準(zhǔn)中只提及測(cè)試要求、指標(biāo)，不對(duì)具體測(cè)試設(shè)備和方法進(jìn)行指導(dǎo)或規(guī)定。

目前傳統(tǒng)的汽車或汽車列車通道圓的通過性測(cè)試方法主要包括地面標(biāo)記法(灑水、噴油漆、畫線)和gps定位法。隨著我國中置軸掛車列車上路行駛政策的實(shí)施以及車輛管理觀念的加強(qiáng)，將對(duì)中置軸牽引車輛與中置軸掛車實(shí)行列車性能匹配，以確保其通過性符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。目前，現(xiàn)有的幾種方法在多軸汽車列車(6軸或未來6軸以上)中存在一定的不足，容易出現(xiàn)車輛前后輪胎行駛軌跡互相碾壓、對(duì)路面造成污染、設(shè)備安裝復(fù)雜，或者誤差較大。因此，迫切需要開發(fā)新的便捷設(shè)備和新的方法對(duì)車輪行駛軌跡進(jìn)行測(cè)量，從而更好的為車輛通道圓的通過性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了獲得汽車或汽車列車的通過性能，提出一種對(duì)汽車或汽車列車車輛通道圓軌跡測(cè)試系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)簡單、結(jié)構(gòu)合理、安裝方便、便于操作等特點(diǎn)，利用該系統(tǒng)實(shí)施的測(cè)試方法、測(cè)試手段可快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車或汽車列車的通道圓軌跡進(jìn)行測(cè)試，得出其通過性是否滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種車輛通道圓軌跡測(cè)試系統(tǒng)，包括一可旋轉(zhuǎn)的立柱，在所述立柱上固定有角度傳感器、測(cè)距傳感器、圖像采集器；所述角度傳感器、測(cè)距傳感器、圖像采集器與立柱同軸同步旋轉(zhuǎn)；

所述立柱位于半徑為12.5m的通道圓的圓心處，待測(cè)車輛位于所述通道圓的弧線上；

所述角度傳感器、測(cè)距傳感器、圖像采集器均與一計(jì)算機(jī)相連，向計(jì)算機(jī)傳送數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述立柱垂直于所述通道圓平面，旋轉(zhuǎn)時(shí)保證與通道圓平面垂直不傾斜，才能使得測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

進(jìn)一步地，所述立柱底部設(shè)置一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述立柱旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述角度傳感器包括固定端和旋轉(zhuǎn)端，固定端與一固定物固定，旋轉(zhuǎn)端固定在所述立柱上，與所述立柱同軸心旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述測(cè)距傳感器的測(cè)量中心點(diǎn)與車輛軸頭中心高度保持一致。

本發(fā)明還提供一種利用所述系統(tǒng)進(jìn)行車輛通道圓軌跡測(cè)試的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在車輛上設(shè)置有圖像和/或距離采集標(biāo)記，待測(cè)車輛沿著所述通道圓的圓周低速行走；

2)在待測(cè)車輛行走的過程中，所述圖像采集器不斷循環(huán)采集車輛上的標(biāo)記，將信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，并在每一次采集時(shí)，角度傳感器、測(cè)距傳感器同步采集所述標(biāo)記的角度和距離，傳送給計(jì)算機(jī)；

3)以角度和距離建立二維坐標(biāo)系，擬合在所有次采集到的所述標(biāo)記的角度和距離數(shù)據(jù)，形成一曲線，即為該標(biāo)記的通道圓軌跡。

進(jìn)一步地，所述圖像和/或距離采集標(biāo)記在車輛轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的車輪上設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述圖像和/或距離采集標(biāo)記在靠軌道內(nèi)側(cè)的車輪上設(shè)置。

進(jìn)一步地，具體方法是：

設(shè)有n個(gè)車輪做了標(biāo)記，n≥1，標(biāo)記位分別記為n1、n2、n3……nn；

測(cè)試時(shí)所述立柱持續(xù)旋轉(zhuǎn)，車輛進(jìn)入通道圓的位置a時(shí)，圖像采集器依次采集各標(biāo)記位的圖像，角度傳感器、測(cè)距傳感器同時(shí)記錄相應(yīng)的角度和距離，分別記為n1：aα1和ar1，n2：aα2和ar2，……nn：aαn和arn；

當(dāng)車輛進(jìn)入通道圓的位置b時(shí)，圖像采集器再依次采集各標(biāo)記位的圖像，角度傳感器、測(cè)距傳感器同時(shí)記錄相應(yīng)的角度和距離，分別記為n1：bα1和br1，n2：bα2和br2，……nn：bαn和brn；

伴隨車輛的不斷行進(jìn)，圖像采集器依次在不同位置采集，角度傳感器、測(cè)距傳感器也同時(shí)測(cè)量，所有數(shù)據(jù)都傳送給計(jì)算機(jī)；

計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)各標(biāo)記位的所有次測(cè)量的角度和距離，并在角度和距離的二維坐標(biāo)系中，分別擬合形成n條曲線，根據(jù)這些曲線確定待測(cè)車輛的最小通道圓半徑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明顯著的有益效果體現(xiàn)在：

1.本發(fā)明設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡便，可擴(kuò)展性好。只需要攜帶少數(shù)的幾個(gè)傳感器(測(cè)距、測(cè)角)，在通道圓圓心點(diǎn)上以及車輛軸頭上進(jìn)行快速安裝，便可完成試驗(yàn)準(zhǔn)備工作。此外，該設(shè)備可在現(xiàn)有一車一掛時(shí)開展測(cè)試工作，也可在未來一車雙掛的環(huán)境下繼續(xù)使用。

2.本發(fā)明測(cè)量精度高，對(duì)環(huán)境無損害。相關(guān)測(cè)試無需破壞試驗(yàn)場的路面，也不需要進(jìn)行灑水、地面繪制軌跡、噴漆等，便可實(shí)現(xiàn)測(cè)試。此外，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，測(cè)距傳感器能夠有更高的測(cè)量精度，測(cè)試系統(tǒng)測(cè)得的測(cè)量點(diǎn)數(shù)量、采集效率與以往系統(tǒng)相比，優(yōu)勢(shì)明顯。

3.本發(fā)明采用為數(shù)不多的幾個(gè)器件就可完成測(cè)量，且測(cè)量結(jié)果精確。通過巧妙的在車軸上設(shè)置幾個(gè)拍攝和/或測(cè)距標(biāo)記，同時(shí)巧妙地在圓中心點(diǎn)安裝旋轉(zhuǎn)立柱，采用傳感器旋轉(zhuǎn)循環(huán)采樣的方式，就可連續(xù)實(shí)現(xiàn)同一標(biāo)記點(diǎn)的不同時(shí)刻的多次測(cè)量，以及不同標(biāo)記點(diǎn)在幾乎是同一時(shí)刻下的同步測(cè)量。

4.本發(fā)明不僅對(duì)環(huán)境無污染，而且使用計(jì)算機(jī)等科學(xué)的手段進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，沒有人為誤差。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)將在以下實(shí)施例中有所展現(xiàn)，或者通過閱讀本申請(qǐng)而領(lǐng)會(huì)。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不是對(duì)本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。

圖1為車輛通道圓測(cè)試系統(tǒng)布置圖；

圖2為各測(cè)量傳感器的安裝布置圖；

圖3為通過計(jì)算機(jī)重繪的不同輪胎行駛軌跡圖。

1-立柱、2-角度傳感器、3-測(cè)距傳感器、4-圖像采集器、5-待測(cè)車輛、6-固定桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，以下實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作的唯一限定，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案精神實(shí)質(zhì)下所做的任何等同變換或改動(dòng)，均應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1和圖2所示，按照gb1589-2016規(guī)定，要求在半徑為12.5m的通道圓上進(jìn)行通過性測(cè)試，所以，本發(fā)明提供的一種車輛通道圓軌跡測(cè)試系統(tǒng)，圍繞半徑為12.5m的地面圓設(shè)置，該系統(tǒng)包括在地面上半徑為12.5m圓的圓心點(diǎn)位置安裝的一根可轉(zhuǎn)動(dòng)的立柱1，以及在立柱上安裝的、可以隨立柱同步轉(zhuǎn)動(dòng)的角度傳感器2、測(cè)距傳感器3、圖像采集器4。

進(jìn)一步地，立柱1為垂直于地面設(shè)置，與地面間僅可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，可在底端安裝一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可選能夠驅(qū)使立柱1持續(xù)、穩(wěn)定、勻速旋轉(zhuǎn)的任何機(jī)構(gòu)。角度傳感器2、測(cè)距傳感器3、圖像采集器4三者均固定在立柱1上，當(dāng)立柱旋轉(zhuǎn)時(shí)，角度傳感器2、測(cè)距傳感器3、圖像采集器4保持與立柱1同軸心同步旋轉(zhuǎn)。角度傳感器2、測(cè)距傳感器3、圖像采集器4三者在立柱1的垂直方向上位置可互換，但需要保證測(cè)距傳感器3的測(cè)量中心點(diǎn)與車輛軸頭中心高度保持一致，以便捕捉測(cè)量點(diǎn)。角度傳感器2的外部固定桿6(如圖2)與地面固定用以確定角度傳感器的初始位置，角度傳感器2的轉(zhuǎn)孔與立柱1配合隨立柱1同軸心旋轉(zhuǎn)。

還進(jìn)一步地，對(duì)于有相應(yīng)配件配合測(cè)量的測(cè)距傳感器3，可在車輛輪轂(或軸頭)上安裝傳感器所需的配件(如激光測(cè)距儀配套使用的反光板)。

除此之外，該系統(tǒng)還需要配置一計(jì)算機(jī)，角度傳感器2、測(cè)距傳感器3、圖像采集器4均與所述計(jì)算機(jī)上的采集卡相連，向其傳輸采集到的信息；驅(qū)動(dòng)立柱1旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也可由所述計(jì)算機(jī)控制。

本發(fā)明是實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試車輛通道圓軌跡的測(cè)量，采用本系統(tǒng)的測(cè)量原理是：讓待測(cè)車輛5以立柱1為中心，在半徑為12.5m的通道圓上低速行走(大約3-4公里/每小時(shí))，然后利用圖像采集器4采集車輛上某位置的圖像，在每次采集圖像的同時(shí)利用角度傳感器2和測(cè)距傳感器3同步采集該圖像位置對(duì)應(yīng)的角度和距離。伴隨車輛的行走，圖像采集器4數(shù)次采集該圖像，同時(shí)角度傳感器2和測(cè)距傳感器3也同樣數(shù)次采集該圖像的角度和距離。把所有關(guān)于該圖像在不同時(shí)刻相對(duì)于立柱中心的旋轉(zhuǎn)角度和距離的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并曲線擬合，就形成了該圖像的行走軌跡，該圖像的軌跡即代表它所附的器件的運(yùn)動(dòng)軌跡。

因此，本發(fā)明采取的一個(gè)具體測(cè)量實(shí)施例是：

1)在待測(cè)車輛靠近通道圓內(nèi)側(cè)的車輪上，設(shè)置圖像和/或距離采集標(biāo)記，用作圖像采集器4采集圖像的標(biāo)記位和測(cè)距傳感器3的測(cè)距標(biāo)記，這樣才能使得圖像、數(shù)據(jù)采集更加具有針對(duì)性，更加準(zhǔn)確。圖像和/或距離采集標(biāo)記可以是多種標(biāo)記形式，如圖形，數(shù)字，文字等。由于測(cè)試車輪的軌跡，所以拍攝標(biāo)記最好設(shè)置在車輪的輪轂或軸頭上，對(duì)需要設(shè)置單獨(dú)標(biāo)記的測(cè)距傳感器，需要將相關(guān)標(biāo)記固定于車輪軸頭上，作為距離采集標(biāo)記，圖像和測(cè)距的采集標(biāo)記可以共用一個(gè)也可單獨(dú)設(shè)置。對(duì)于單體車輛，或掛車，或列車，可在靠軌道內(nèi)側(cè)的每個(gè)車輪上設(shè)置標(biāo)記，也可只在轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝的車輪上設(shè)置標(biāo)記，只要能相對(duì)準(zhǔn)確地捕捉車輛行駛軌跡即可。

設(shè)有n個(gè)車輪做了標(biāo)記，n≥1，標(biāo)記位分別記為n1、n2、n3……nn。

2)測(cè)試前先調(diào)整角度傳感器2、測(cè)距傳感器3、圖像采集器4到初始位，記錄角度傳感器的初始角度；并測(cè)量測(cè)距傳感器標(biāo)記位置或車輪軸頭與通道圓上車輪邊緣的初始距離，作為測(cè)距傳感器的標(biāo)志點(diǎn)；將以上初始值輸入計(jì)算機(jī)中用于軟件修正。然后讓車輛駛?cè)胪ǖ缊A，開始測(cè)量。

3)立柱1不斷旋轉(zhuǎn)，設(shè)車輛在通道圓某一位置時(shí)，如圖1中標(biāo)記的車輛剛進(jìn)入通道圓的初始位置a時(shí)，圖像采集器4率先采集n1標(biāo)記位的圖像，與此同時(shí)，圖像采集器4將拍攝信息傳遞給計(jì)算機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)即指令角度傳感器2、測(cè)距傳感器3同時(shí)采集該標(biāo)記位的角度aα1和距立柱中心的距離ar1；然后伴隨立柱1的旋轉(zhuǎn)，圖像采集器4繼而采集n2標(biāo)記位的圖像，以及對(duì)應(yīng)的角度aα2和距離ar2；以此類推，完成n個(gè)標(biāo)記位的測(cè)量。

車輛在某位置采集完所有的標(biāo)記位數(shù)據(jù)之后，伴隨著車輛的繼續(xù)行走以及立柱的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，圖像采集器4會(huì)再次采集到各標(biāo)記位的圖像，如在車輛到達(dá)位置b時(shí)，圖像采集器4再次旋轉(zhuǎn)拍攝到車輛上的n1標(biāo)記位圖像，與此同時(shí)計(jì)算機(jī)再指令角度傳感器2、測(cè)距傳感器3采集對(duì)應(yīng)的角度bα1和距離br1；同樣以此類推，采集完該位置的所有標(biāo)記位數(shù)據(jù)。

由于立柱的旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車輛的行走速度，所以車輛在某位置被采集各標(biāo)記位數(shù)據(jù)的時(shí)候，可視車輛是靜止的。

圖像的采集頻率可自定義，如此下去，設(shè)車輛在走完一個(gè)圓周的過程中，圖像共采集了m個(gè)車輛位置(即m次循環(huán)測(cè)量)，由此形成如下表所列的數(shù)據(jù)群。一般選擇車輛在通道圓上每走過30°或45°或60°或90°測(cè)量一次，或者比這更頻繁。

4)統(tǒng)計(jì)上述所有關(guān)于n1標(biāo)記位的角度和距離的數(shù)據(jù)組合：如aα1和ar1、bα1和br1……；以及所有關(guān)于n2標(biāo)記位的角度和距離的數(shù)據(jù)組合：如aα2和ar2、bα2和br2……；推及所有n個(gè)標(biāo)記位。

計(jì)算機(jī)通過收集圖像信息以及對(duì)應(yīng)的角度傳感器信息、測(cè)距傳感器信息，在車輛行駛完預(yù)設(shè)的線路(如90°直角彎，360°圓周)后，在計(jì)算機(jī)上，以角度和距離建立二維坐標(biāo)系，通過計(jì)算機(jī)擬合將各車輪的軌跡描繪成相應(yīng)的曲線，最后確定其通過時(shí)需要的最小通道圓半徑，形成n條軌跡圖形。

進(jìn)一步地，在計(jì)算機(jī)中，是將角度傳感器2每次測(cè)得的角度都與初始位置時(shí)記錄的初始角度進(jìn)行做差，獲得的差值作為擬合所使用的數(shù)據(jù)。測(cè)距傳感器也是以初始時(shí)的距離值作修正。

本發(fā)明在垂直立柱上安裝角度傳感器、測(cè)距傳感器、圖像采集器、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，只要由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)立柱旋轉(zhuǎn)，即可帶動(dòng)角度傳感器、測(cè)距傳感器、圖像采集器同步旋轉(zhuǎn)，操作簡便，圖像及數(shù)據(jù)采集既同步又方便，使得數(shù)據(jù)獲取準(zhǔn)確，減少人為誤差。同時(shí)，將這些部件在前方布置好后，現(xiàn)場無需派人監(jiān)管操作，數(shù)據(jù)自動(dòng)傳入后臺(tái)計(jì)算機(jī)，在后臺(tái)計(jì)算機(jī)中即可自動(dòng)計(jì)算出結(jié)果，工作人員只需操作計(jì)算機(jī)即可，節(jié)省了人力，也改善了勞動(dòng)環(huán)境。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所采用的角度傳感器2、測(cè)距傳感器3、圖像采集器4，無特別限制，可選型號(hào)多，測(cè)距傳感器可選用激光測(cè)距傳感器、紅外測(cè)距傳感器、超聲波測(cè)距傳感器等，為了提高測(cè)量的精度以及測(cè)量結(jié)果的重現(xiàn)性，測(cè)距傳感器與攝像頭配合使用。

再次說明的是，以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。