摘 要

随着交通道路的越来越普及，城市道路、乡村公路、高速公路的建设需要，滑膜摊铺车辆在道路建设中扮演越来越重要的角色，在道路建设过程中，对滑膜摊铺车辆的工作精度提出越来越高的要求。针对滑膜摊铺车辆的工作过程、行驶时纵向坡度和横向坡度的控制原理，分析当前国内外滑膜摊铺车辆的发展现状和纵横坡度的测量方法，合理选用纵横向坡度的测量方法。本次选用超声波平衡梁，用于测量滑膜摊铺车辆的纵横向坡度，并选用相关传感器，设计测量电路、硬件电路，并设计测量程序架构。

本文从课题研究的背景和意义入手，介绍了国内外滑膜摊铺车辆的发展历程和现状，分析滑膜摊铺车辆在摊铺过程中造成路面不平整的原因并提出提高路面平整度的措施，然后分析超声波传播的特点，和超声波平衡梁的结构特点，工作原理和优势，并进一步分析超声波平衡梁在滑膜摊铺车辆的应用。分析滑膜摊铺车辆在施工过程中造成纵横坡度精度不高的原因，并提出如何应用超声波平衡梁提高滑膜摊铺车辆纵横坡度。以此对超声波平衡梁系统进行设计，在设计的过程中，先介绍单个超声波滑靴传感器的结构和原理，以及应用到的CAN通讯协议，介绍平衡梁系统的结构、平整度控制原理和工作过程，最后对超声波平衡梁系统进行软硬件的设计。硬件设计过程中对所涉及的模块进行介绍，并给出部分模块的原理图；软件设计中，主要进行主程序架构设计、超声波测量软件设计和CAN通信软件设计。

关键词：滑膜摊铺车辆，超声波平衡梁，平整度控制，纵横向坡度

Abstract

With the increasing popularity of traffic roads, the construction of urban roads, rural roads and expressways requires that synovial paving vehicles play a more and more important role in road construction. In the process of road construction, higher and higher requirements are put forward for the working accuracy of synovial paving vehicles. According to the working process of the synovial paver and the control principle of the longitudinal gradient and the transverse gradient, this paper analyzes the development status of the synovial paver at home and abroad and the measurement method of the longitudinal and transverse gradient, and selects the measurement methods of vertical and horizontal slope reasonably. This time, ultrasonic balance beam is used to measure the vertical and horizontal slope of synovial paving vehicles, and relevant sensors are used to design the measurement circuit, hardware circuit, and design the measurement program structure.

From the background and significance of research, this paper introduces the development course and status quo of synovial paving vehicles at home and abroad, analysis of synovial paver caused in the process of paving the road uneven reasons and puts forward measures to improve the pavement smoothness, and then analyses the characteristics of the ultrasonic propagation, and ultrasonic balance beam structure characteristics, working principle and advantages, and further analysis of ultrasonic balance beam applied in synovial paving of the vehicle. This paper analyzes the causes of low precision of vertical and horizontal slope in the construction of synovial paving vehicles, and puts forward how to improve the vertical and horizontal slope of synovial paving vehicles by using ultrasonic balance beam. Based on this, the ultrasonic balanced beam system is designed. In the process of design, the structure and principle of a single ultrasonic slipper sensor, as well as the APPLIED CAN communication protocol are first introduced. The structure, flatness control principle and working process of the balanced beam system are introduced. In the process of hardware design, the involved modules are introduced and the schematic diagram of some modules is given. In software design, the main program architecture design, ultrasonic measurement software design and CAN communication software design.

Key Words：Synovial paver, Ultrasonic balance beam, Flatness control, Vertical slope.

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景及意义 1

1.2 滑膜摊铺车辆国内外发展现状 1

1.3 坡度测量国内外发展现状 3

1.4 论文主要研究内容 5

1.5 本章小结 6

第2章 路面平整度控制原理 7

2.1 坡度测量的目的 7

2.2 路面平整度控制目的 7

2.3 路面平整度控制施工过程和标准 8

2.4 纵横向坡度的测量原理 11

2.5 基于自动找平系统的路面平整度控制 12

2.5.1 自动找平系统介绍 12

2.5.2 摊铺车辆自动找平控制系统精度影响因素 13

2.6 本章小结 14

第3章 超声波平衡梁系统设计 15

3.1 超声波滑靴传感器结构与测量原理 15

3.1.1 超声波滑靴传感器结构 15

3.1.2 超声波测距原理 16

3.2 CAN-BUS通讯协议 17

3.3 平衡梁系统结构与平整度控制原理 21

3.4 超声波平衡梁的工作原理和过程 22

3.5 本章小结 24

第4章 超声波平衡梁软硬件设计 25

4.1 超声波滑靴硬件设计 25

4.2 超声波平衡梁的软件设计 26

4.2.1 主程序架构设计 26

4.2.2 超声波测量软件设计 27

4.2.3 CAN通信软件设计 28

4.3 本章小结 31

第5章 结论 32

5.1 工作总结 32

5.2 研究展望 32

参考文献 33

致 谢 35

附录A 软件设计部分程序 36

第1章 绪论

1.1 研究的背景及意义

中国公路运输在整个交通运输中占有重要地位，我国部分地区的铁路运输和水路运输相对较发达，如我国的东部地区和西部地区，这些地区通过公路进行的货物运输主要作用是辅助水路和水路运输；但是在我国的西南方和西部地区由于铁路运输和水路运输较为落后，因此这些地区公路运输方式扮演绝对优势的作用。自1949年新中国成立以来，特别是1979年通过实施改革开放政策，使得我国的经济得到了飞速发展，促使我国公路的建设，经过数十年的建设，我国的公路建设得到了突飞猛进的进步。按照中国2008年公布的高速公路网发展规划，到2020年，基本建成国家高速公路网，中国高速公路通车里程将达10万公里。中国道路建设，除了有国道、省道外，各个县市都通了公路，再者，随着国家“村村通”政策的实施，道路建设走向农村偏远地区。

滑膜摊铺车辆在沥青公路或者水泥公路建设中扮演重要角色，由于其高程、平整度控制好，路面强度高、密度大，行车舒适性好，施工强度高，施工现场文明等诸多优点而被广泛使用。在滑膜摊铺车辆工作过程中，长距离的摊铺是滑膜摊铺车辆工作任务之一，这样摊铺，使得施工路面的平整度远远大于小型机人工施工砼面板的平整度；高频振捣是被滑膜摊铺车辆振捣使用，且滑膜施工的砼面板的成型是通过摊铺车辆的自重高强度挤压而形成的，这使得砼的密度得到大大提高，进而产生强度高的路面。滑膜摊铺车辆的特点是施工速度快，且自动化程度高，大大提高了路面建设的效率。