DE3643470A1 - Verfahren und vorrichtung zum ermitteln des geometrischen profiles von fahrbahnoberflaechen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des geometrischen Profiles von Fahrbahnen, bei dem, an einem Fahrzeug befestigt, mehrere Meßaufnehmer über die Fahrbahnoberfläche bewegt und die Ausschläge gemessen und/oder aufgezeichnet werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ermitteln des geometrischen Profiles von Fahrbahnen, bei der an einem Fahrzeug mehrere oberflächenstrukturempfindliche Sensoren befestigt und über die Fahrbahn hinwegbewegbar sind und bei der Aufnahme-, ggfs. Aufzeichnungs-Vorrichtungen vorgesehen sind, die die Abtastimpulse der Sensoren aufnehmen und/oder aufzeichnen, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung.

Die Ermittlung des Profiles einer Fahrbahnoberfläche ist von erheblicher Bedeutung für zahlreiche Belange des Straßenbaues, der Verkehrsplanung usw.

Bisher gibt es jedoch keine Möglichkeit einer einfach und schnell mehrspurig durchführbaren und zugleich reproduzierbare Ergebnisse liefernden Fahrbahn- Oberflächenerfassung. Es werden nämlich Tastroller bzw. -räder von Schleppfahrzeugen über die Fahrbahn gezogen und als Abtaster benutzt. Selbst hochwertigste Elektronik vermag bei solchem Vorgehen keine authentischen Ergebnisse aus den Abtastsignalen zu liefern. Haben die Abtastrollen einen kleinen Durchmesser, so können sie zwar auch kleinere Vertiefungen, zumindest theoretisch, wahrnehmen, jedoch müßte mit extrem geringer Rollgeschwindigkeit gefahren werden, weil hohe Drehzahlen zum Auftreten der Kreiselwirkung führen und Abtastauslenkungen verändern. Überdies kann so klein, wie Oberflächenlöcher einer Fahrbahn für die Erfassung interessant sind, gar keine Abtast­ rolle ausgebildet werden und gleichzeitig betriebsstabil und -robust sein. Abtasträder größeren Durchmessers unterliegen auch der Kreiselwirkung. Sie können wegen ihres größeren Krümmungsradius des Radumfanges, der gleich dem halben Raddurchmesser ist, in Fahrbahnvertiefungen oder Löchern, deren Ränder näher aneinanderliegen als es dem Krümmungsradius entspricht, nicht bzw. nur z. T. eintauchen, wobei es unmöglich ist, aus der resultierenden Auslenkung das tatsächliche Profil des Fahrbahnloches rechnerisch zu ermitteln.

Hinzu kommt, daß alle mechanischen Abtaster Gestänge, Führungen, Lager usw. haben, die eine Masse bzw. ein Gewicht haben und infolgedessen sowohl der Massen- und jeweiligen vorliegenden Formträgheit unterliegen, andererseits aber zusätzlich kinetische Energie aufnehmen und wieder abgeben. Ein ständiger Oberflächenkontakt ist selbst bei geringsten Abtastgeschwindigkeiten nicht aufrechtzuerhalten, d. h., die mechanischen Abtaster springen trotz hohen Dämpfungsaufwandes; auch diese Erscheinung verfälscht das Abtastergebnis.

Weiterhin unterliegen mechanische Abtastelemente auch als Rollen oder Räder einem Verschleiß ihres Rollrandes, der mit Durchmesseränderungen einhergeht, wodurch wiederum Veränderungen des Abtastergebnisses verursacht werden.

Die Summierung solcher vielfältiger, zufälliger Verfälschungen der Abtastergebnisse ist ein wesentlicher Faktor, der als Ursache dafür in Frage kommt, daß die Fahrbahnaufnahmen mechanischer Systeme nicht reproduzierbar sind.

Es muß schließlich noch berücksichtigt werden, daß die mechanische Aufnahme eines Fahrbahnprofiles aus den geschilderten, systembedingten Gründen nur mit extrem langsamer Geschwindigkeit vorgenommen werden kann. Folglich ist es unmöglich, solche Aufnahmen ohne Fahrbahnsperrung, etwa bei laufendem Verkehr, durchzuführen. Das ist ein weiterer Grund dafür, solche Fahrbahnprofilaufnahmen nur dann durchzuführen, wenn es absolut unvermeidlich ist.

Dabei besteht auch noch ein weiteres Problem, nämlich die exakte Zuordnung gewonnener Profile zu den Punkten der Fahrbahn. Diese Zuordnung wird bei den bisher gebräuchlichen, mechanischen Systemen dadurch ermöglicht, daß, an vermessenen Grundpunkten beginnend, ein Gittermaßstab eingemessen und ausgelegt wird, der von einem der mechanischen Abtaster mit aufgenommen werden muß. Einmessen und Wiederabräumen der Gittermaßstäbe sind Arbeiten, die Zeit kosten (während der die Fahrbahn gesperrt bleiben muß) und die im Hinblick auf den Einsatz von teils besonders qualifiziertem Personal recht teuer sind.

Aus der Schilderung dieser bisherigen, bekannten Vorgehensweisen folgert sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe:

Es soll ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, mit denen im rollenden Verkehr, also bei höheren Fahrgeschwindigkeiten, die geometrischen Fahrbahn-(Ober-)-flächenprofile mit großer Originaltreue reproduzierbar ermittelt, aufgezeichnet und abgerufen werden können, wobei die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden sollen.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich das eingangs genannte Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß die Fahrbahnoberfläche mittels mehrerer am Fahrzeug befestigter elektronenoptischer H-Sensoren (Höhen-Sensoren) berührungsfrei abgetastet wird, daß die Abtastimpulse eines jeden elektronenoptischen Abtasters getrennt einem Mehrkanalaufzeichner und/oder -speicher zugeführt werden, daß ein weiterer elektronenoptischer L-Sensor (Längs-Sensor) die Fahrbahn in Längsrichtung auf aperiodische markante Strukturänderungen der Fahrbahn berührungsfrei abtastet, und daß seine Abtastimpulse kontinuierlich einem Rechner/Aufzeichner eingegeben und mit den aufgezeichneten und/oder gespeicherten Abtastimpulsen der H-Sensoren längen- bzw. streckenkoordiniert abrufbereit aufbereitet werden, wobei zugleich aus fahrstreckenunabhängigen Signalen die jeweilige Fahrgeschwindigkeit und -strecke ermittelt und zum digitalen Datenabruf gespeichert wird, daß die elektronischen Anlagen zum Aufnehmen, Digitalaufzeichnen, Speichern und Auswerten der Abtastimpulse im Fahrzeuginneren untergebracht werden, und daß die Fahrzeugfederung vorzugsweise geschwindigkeitsabhängig auf vorgegebene Dämpfungswege begrenzt wird.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe kennzeichnet sich die eingangs genannte Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daß eine Anzahl H-Sensoren als elektronenoptische, oberflächenstruktur- empfindliche Abtaster vorgesehen sind, während ein weiterer L-Sensor als elektronenoptischer, für aperiodische Fahrbahnstrukturänderungen empfindlicher Abtaster vorgesehen ist, daß für jeden Sensor ein separater Eingangskanal in einem elektronischen Mehrkanal-Datenaufnahme-, -anzeige-, -speicher- und -wiedergabegerät mit Digitalanzeigeeinrichtung vorgesehen ist.

Durch das neue Verfahren und die neue Vorrichtung wird berührungsfrei, d. h. elektronenoptisch, abgetastet. Die elektronenoptische Abtastung läßt sich mühelos für die gewünschte Aufnahmefeinheit ausbilden, sie nimmt jegliche Oberflächenprofilierung wahr. Sie arbeitet trägheitslos, abnutzungsfrei und schnell. So kann z. B. in der gleichen Zeit, in der eine bestimmte Fahrbahnstrecke mechanisch abgetastet wird, eine vielfach größere Strecke erfindungsgemäß mit viel größerer Genauigkeit reproduzierbar aufgenommen werden. Weil mit Fahrgeschwindigkeiten des rollenden Verkehrs gearbeitet wird, braucht keine Absperrung zu erfolgen. Weil der L-Sensor sog. stochastische, d. h. aperiodische Fahrbahnmerkmale erfaßt, ist auch der Gittermaßstab entbehrlich. Irgendwelche markanten Fahrbahnstrukturen bilden immer individuelle Zuordnungspunkte.

Die elektronische Verarbeitung, Aufbereitung und Speicherung macht es möglich, die Fahrbahnprofil- Aufnahme zeitlich in kurzen Abständen zu wiederholen und die Ergebnisse zu vergleichen bzw. auszuwerten. So kann vielseitige Forschung von Verschleißursachen usw. betrieben werden.

Da für die Aufnahme der H- und L-Sensoren sowie deren Zubehör handelsübliche Kraftfahrzeuge benutzt werden, muß, vornehmlich bei großen Fahrbahnunebenheiten und hohen Abtastgeschwindigkeiten, Einfluß auf deren Federung bzw. Dämpfung genommen werden, damit Rückschwingvorgänge des Fahrzeugs zumindest in zulässigen Grenzen gehalten werden.

Nach einer Weiterbildung des Verfahrens gemäß Anspruch 2 ist es vorteilhaft, vor jedem Meß- oder Aufnahmevorgang eine Eichung vorzunehmen, indem eine Test- oder Nullstrecke befahren wird und die Sensoren auf "Nullausschlag" geeicht bzw. justiert werden.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die H-Sensoren gemäß Anspruch 3 quer zur Breite des Fahrzeuges verstellt werden können. So können bestimmte schmale Fahrbahnstreifen, z. B. Spurrillen, Fahrbahnränder o. dgl., besonders fein detailliert aufgenommen werden.

Ferner ist es auch möglich, die Einmessungslinie bei Einwirkung hoher Achslasten präzise zu messen. Diese Messungen ermöglichen weitgehend Aufschluß über den Zustand von Ober- und Unterbau der Fahrbahn.

Anspruch 4 sieht vor, daß wenigstens die H-Sensoren in Fahrzeuglängsrichtung in Abständen verteilt befestigt werden. Diese Verfahrensvariante eignet sich z. B. in besonderem Maße für die Erfassung von Betonfahrbahnen mit Stößen. Nicht selten neigen sich Betonabschnitte und bilden dann an den Stößen entsprechende Stufen, während der betroffene Abschnitt relativ zum Längsniveau geneigt verläuft. quer aufgereihte H-Sensoren könnten den Verlauf dieser Neigung bzw. die Neigung überhaupt nicht anzeigen, wenn solche Abschnitte größer als die Fahrzeuglänge sind.

Daß gemäß Anspruch 5 mit Fahrgeschwindigkeiten von 10 bis 80 km/h oder mehr aufgenommen werden kann, erlaubt das Arbeiten im fließenden Verkehr. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß im Gegensatz zum mechanischen Abtasten durch geringe Geschwindigkeiten keine Verbesserung des Ergebnisses erreicht wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung kennzeichnet sich gemäß Anspruch 7 dadurch, daß der L-Sensor und die H-Sensoren jeweils aus einem optischen Sender und einem optischen Empfänger bestehen, daß der optische Sender mit seiner optischen Achse lotrecht zur Fahrbahnoberfläche ausgerichtet ist, während der optische Empfänger in einem waagerechten Abstand vom optischen Sender angeordnet ist und eine optische Achse aufweist, welche durch den Schnittpunkt der optischen Achse des Senders mit der Fahrbahnoberfläche in Normal- oder Nullniveau verläuft, daß der optische Empfänger eine Empfangsoptik mit Fokussierteil aufweist, dem im optischen Brennpunkt ein Positionsdetektor angebaut ist, daß die optischen Achsen zusammen mit dem waagerechten Abstand von optischem Sender und optischem Empfänger ein rechtwinkliges Dreieck definieren, dessen eine Kathete, der waagerechte Abstand sowie der rechte Winkel konstante Größen sind, während die Länge der anderen Kathete, der optischen Achse des optischen Senders bis zu einer Fahrbahnerhöhung oder -vertiefung, die Länge der Hypothenuse, der optischen Achse des optischen Empfängers oder deren Winkel mit den Katheten fahrbahnerhöhungs- oder vertiefungsabhängige Größen sind, aus denen nach den Gesetzen der Trigonometrie die fahrbahnabhängige Verlängerung oder Verkürzung der optischen Achse des optischen Senders bei Fahrbahnvertiefungen oder -erhöhungen elektronisch errechenbar bzw. die Höhe oder Tiefe einer Fahrbahnunebenheit in Millimetern oder Teilen davon, beim H-Sensor, sowie die Fahrgeschwindigkeit und -strecke in Metern und m/s bzw. Kilometern und km/h, beim L-Sensor, anzeigbar und speicherbar ist.

Es ist wichtig zu erwähnen, daß die bevorzugte Anordnung des optischen Empfängers in waagerechtem Abstand und unter Bildung eines rechten Winkels zur optischen Achse des Senders nicht bindend ist. Die Kenntnis eines konstruktiv bedingten Abstandes und dessen Winkel zur optischen Achse des Senders führt rechnerisch auch immer zu den gewünschten Ergebnissen. Die genannte bevorzugte Ausbildung hat lediglich den Vorteil, daß die Winkelfunktionen unmittelbar angewendet werden können, während bei anderer Anordnung über den "Sinussatz" oder andere Gleichungen gerechnet werden muß. Auf jeden Fall liefert die elektronenrechnerische Verarbeitung der Empfängersignale die Fahrbahnhöhenabweichung in Millimetern, gespeichert, abrufbar oder als Profil aufgezeichnet usw.

Bei der Vorrichtungsweiterbildung nach Anspruch 8 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung gewählt. Der Meßpunktdurchmesser von ca. 6 mm entspricht der üblichen Durchschnittskorngröße des Fahrbahnbelages. Theoretisch kann mit der Erfindung somit bereits ein einziges aus der Fahrbahndecke herausgerissenes Korn erfaßt werden. Der Meßkreisdurchmesser des L-Sensors erfaßt mit seiner Größe von ca. 40 mm alle befahrbaren Unebenheiten einer Fahrbahn.

Dagegen ist der Erfassungsbereich des L-Sensors auf Unregelmäßigkeiten von 0,5 mm Größe an aufwärts eingerichtet und der Meßkreisdurchmesser von 40 mm entsprechend weitreichender. So kann ein Individualprofil bzw. Erkennungsprofil unregelmäßiger Strukturen aufgenommen werden, die anhand der Aufzeichnung auf der Fahrbahn wiedergefunden werden können und eine genaue Zuordnung der Werte der H-Sensoren gestatten.

Um universell arbeiten zu können, sieht Anspruch 9 vor, daß jeder Abtaster in einem Gehäuse aufgenommen und mit dem Gehäuse an einer Halterung wenigstens in Quer-, ggfs. in Längsrichtung eines Kraftfahrzeuges verstellbar aufgenommen ist.

So können beliebig abwechselnd Quer- oder Längsprofile von Fahrbahnoberflächen gemessen werden. Sinnvoll ist es, die Halterung mit Markierungen zu versehen, damit die Verteilung der Sensoren schnell auffindbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine teils geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung an einem nur teilweise mit dem Heck wiedergege­ benen Kraftfahrzeug,

Fig. 2 eine Draufsicht gemäß Pfeil II in Fig. 1,

Fig. 3 einen L-Sensor mit Fahrbahndecke in perspektivischer Schemadarstellung, dessen Prinzip auch beim H-Sensor Anwendung findet,

Fig. 4 eine Prinzipskizze des Aufbaues und der Wirkungsweise des H-Sensors,

Fig. 5 a-e Prinzipskizzen für eine Fahrbahn und einige mögliche H-Sensor-Anordnungen,

Fig. 6 einen Längenabschnitt eines aufgenommenen Fahrbahnlängsprofiles,

Fig. 7 eine Schemadarstellung der mittels Längsver­ teilung der H-Sensoren erzielten Arbeitsweise zur Gewinnung des Profiles gemäß Fig. 6 und

Fig. 8 einen Teilausschnitt eines Fahrbahnquerprofils, das mit gemäß Fig. 5b angeordneten H-Sensoren bei 10 km/h Fahrgeschwindigkeit aufgenommen wurde.

Die Figuren zeigen eine Vorrichtung 2 zum Ermitteln des geometrischen Profiles von Fahrbahnen 1 bzw. des Oberflächenzustandes von Fahrbahnen 1.

Die Vorrichtung 2 weist berührungsfrei arbeitende elektronenoptische H-Sensoren 3 und einen L-Sensor 4 auf, welche jeweils ein Gehäuse 5 haben und mit diesem verstellbar an einer Halterung 6 befestigt sind, welche an einem Kraftfahrzeug 7 gehalten ist.

Die Halterung 6 weist einen Träger 8 auf, der im Beispiel am Heck des Fahrzeuges 7 quer zur Fahrtrichtung (Pfeil 9) angeordnet ist. Es ist auch eine Anordnung parallel zur Fahrtrichtung 9 möglich. Der Träger 8 ist mittels Schlitzen und Schrauben 10 einstellbar. Er trägt mehrere, im Beispiel gemäß Fig. 5 fünf, H-Sensoren 3, die in Längsrichtung des Trägers 8 verschieb- und feststellbar sind. Viele H-Sensoren 3 quer zur Fahrtrichtung 9 ergeben ein entsprechend exakt aufgenommenes Profil der Fahrbahn 1; man kann aber gemäß Fig. 5 auch mit wenigen bedarfsgerecht angeordneten H-Sensoren 3 die jeweils gewünschten Aufnahmeergebnisse erzielen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen den generellen Aufbau der H- und L-Sensoren 3 und 4. Im Gehäuse 5 sind jeweils ein elektronenoptischer Sender 11 und ein elektronenoptischer Empfänger 12 untergebracht. Der Sender 11 besteht aus einer IR-Diode 13 mit Sendeachromat 14 und hat eine lotrecht zur Fahrbahn 1 bzw. deren Oberfläche verlaufende optische Achse 15.

Der Empfänger 12 hat einen Abstand vom Sender 11 und besteht aus einem Positionsdetektor 16 und einer fakussierenden Empfangsoptik 17; die optische Achse 18 ist zur Fahrbahn 1 geneigt.

Sender 11 und Empfänger 12 sind so eingestellt, daß sich ihre optischen Achsen 15 bzw. 18 auf der Fahrbahn 1 treffen. Der Sender 11 beim H-Sensor erzeugt einen Meßpunkt 19 von ca. 6 mm Durchmesser und beim L- Sensor einen solchen von ca. 40 mm.

Der Abstand von Sender 11 und Empfänger 12 sowie deren optische Achsen 15, 18 bilden ein Dreieck.

Fig. 4 zeigt ein Fahrbahnniveau 1 a und ein tieferes Niveau 1 b als Beispiele für Höhenänderungen der Fahrbahnoberfläche. In beiden Fällen ist der Meßkreis 20 nicht mehr konzentrisch zur optischen Achse 15 des Senders 11. Das reflektierte Licht wandert mit seinem Fokus daher aus dem Mittelpunkt des Positionsdetektors 16 aus. Die Auswanderungsorte ergeben Signale, die, elektronisch ausgewertet, unter Berücksichtigung der Trigonometrie die Höhenabweichungen der Niveaus 7 a und 1 b vom Normal der Fahrbahn 1 in Millimetern oder Teilen davon ergeben. Der L-Sensor 4 ist prinzipiell gleich aufgebaut, reagiert jedoch bereits auf Strukturänderungen der Fahrbahn ab 0,5 mm Durchmesser, und sein Erfassungsbereich (Meßkreis) hat einen Durchmesser von 40 mm. So können aperiodische (stochastische) Unregelmäßigkeiten zur Ortsidentifizierung aufgenommen werden.

Auch der L-Sensor besteht aus einem Sender 11 und einem Empfänger 12. Mittels des L-Sensors 4 erfolgt ein ständiger optischer Vergleich der bestrahlten Meßfläche. Die Schnelligkeit der Veränderungen wird durch die Elektronik umgesetzt in eine Weg- und Geschwindigkeitsmessung.

Nicht gezeigt sind Verbindungsleitungen zu Mehrkanal- Empfangs-, -Aufzeichnungs- und -Auswertungs- sowie -Speicher- und -Wiedergabeelektroniken, die im Fahrzeug 7 untergebracht sind. Dies ist zulässig, weil geeignete Geräte auf dem Markt erhältlich sind. Es muß nur dafür gesorgt werden, daß sie mit den Signalen der Empfänger 12 kompatibel sind oder gemacht werden können.

Fig. 5a zeigt eine typische Fahrbahn 1 mit Spurrillen 21. Die Fig. 5b bis 5e zeigen fünf H-Sensoren 3/1 bis 3/5 in verschiedenen Positionen. Fig. 5b zeigt die Anordnung für volle Breitenerfassung, Fig. 5c größer detaillierte linke und Fig. 5d größer detaillierte rechte Halbbreiten-Erfassung. Fig. 5e zeigt extrem feine Erfassung eines linken Randstreifens.

Fig. 7 zeigt die Situation mit in Abständen parallel zur Fahrtrichtung 9 angeordneten H-Sensoren 3. Das Fahrzeug 7 ist symbolisiert durch Pfeile für die Achsen. Die Fahrbahn besteht aus z. B. plattenartigen Abschnitten 21, zwischen denen ein Stoß 22 liegt. In Fig. 7 oben und unten ist der Stoß 22 niveaugleich. Die beiden mittleren Beispiele zeigen den Übergang zwischen waagerechter und geneigter Platte 21, also ein Stoß 22 mit Höhendifferenz. Durch die Höhenangaben h 1, h 2, Delta-h ist dargestellt, was für Höhensignale welche H-Sensoren 3 je nach Fahrzeugposition relativ zum Stoß 22 abgeben. Aus diesen Daten wird dann ein Bild gemäß Fig. 6 vermittelt.

Die mittlere Kurve 23 gibt die Höhenänderungen in Fahrtrichtung an. Die nächstuntere Kurve 24 zeigt die jeweilige Fahrgeschwindigkeit; die untere Kurve ist ein Zeit-/Strecken-Signalbild.

Die Fig. 8 zeigt ein Bild bei quer zur Fahrtrichtung angeordneten H-Sensoren 3, das mit 10 km/h aufgenommen wurde. Jede Kurve ergibt das berührungsfrei abgetastete Oberflächenprofil der Fahrbahn 1 unter dem jeweiligen Sensor wieder. Die untere Kurve, die das Zeit-/Strecken- Signalbild wiedergibt (vgl. Fig. 6), ist weggelassen. Es kann mit 5 km/h bis 80 km/h und mehr gearbeitet werden. Die Fahrbahnprofilaufnahmen werden vom System her durch höhere Geschwindigkeiten nicht schlechter. Allerdings ist dann entsprechend höhere Aufzeichnungsgeschwindigkeit erforderlich.

Außerdem wirkt sich bei höheren Geschwindigkeiten das Federungs- bzw. Dämpfungsverhalten des Kraftfahrzeuges 7 aus. Durch geeignete Maßnahmen können Störungen oder Fehler aus diesem Nachschwingen usw. technisch beherrscht und ausgeglichen werden.

Es ist vor jeder Meßreihe eine Eichungsfahrt durchzuführen, z. B. auf einer absolut glatten Null- oder Teststrecke, damit die Sensoren auf "Null" geeicht werden können. Es können auch Testunebenheiten zu Justierungszwecken vorgesehen werden.

Die Vorrichtung 2 und das mit ihr durchführbare Verfahren arbeiten berührungsfrei, verschleißfrei, schnell und im fließenden Verkehr und liefern genaue, reproudzierbare, elektronisch u. a. auswertbare Ergebnisse. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Messung schlupffrei, was bisher nicht erreichbar war.

Alle in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen dargestellten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungs­ beispiel beschränkt sein soll; insbesondere können statt der elektronenoptischen Sensoren auch solche mit anderer Wirkungsweise, z. B. akustisch-elektronische Sensoren, eingesetzt werden, die nach dem Prinzip der Schallemission arbeiten.

Claims (9)

1. Verfahren zum Ermitteln des geometrischen Profiles von Fahrbahnen, bei dem, an einem Fahrzeug befestigt, mehrere Meßaufnehmer über die Fahrbahnoberfläche bewegt und die Ausschläge gemessen und/oder aufgezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrbahnoberfläche mittels mehrerer am Fahrzeug befestigter elektronenoptischer H-Sensoren (Höhen-Sensoren) berührungsfrei abgetastet wird, daß die Abtastimpulse eines jeden elektronenoptischen Abtasters getrennt einem Mehrkanalaufzeichner und/oder -speicher zugeführt werden, daß ein weiterer elektronenoptischer L-Sensor (Längs- Sensor) die Fahrbahn in Längsrichtung auf aperiodische markante Strukturänderungen der Fahrbahn berührungsfrei abtastet, und daß seine Abtastimpulse kontinuierlich einem Rechner/ Aufzeichner eingegeben und mit den aufgezeichneten und/oder gespeicherten Abtastimpulsen der H-Sensoren längen- bzw. streckenkoordiniert abrufbereit aufbereitet werden, wobei zugleich aus fahrstreckenunabhängigen Signalen die jeweilige Fahrgeschwindigkeit und-strecke ermittelt und zum digitalen Datenabruf gespeichert wird, daß die elektronischen Anlagen zum Aufnehmen, Digitalaufzeichnen, Speichern und Auswerten der Abtastimpulse im Fahrzeuginneren untergebracht werden, und daß die Fahrzeugfederung vorzugsweise geschwindigkeitsabhängig auf vorgegebene Dämpfungswege begrenzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die H-Sensoren, die L-Sensoren und die elektronischen Einrichtungen für die Datenaufnahme­ Aufzeichnung, -Speicherung und -Auswertung vor einer Meßfahrt durch Befahren einer im Rahmen der Toleranzen liegenden ebenen Test- oder Nullstrecke auf Null geeicht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die H-Sensoren quer zur Breite des Fahrzeuges verstellbar an einer Halterung am Heck des Fahrzeuges befestigt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die H-Sensoren in Fahrzeuglängsrichtung in Abständen verteilt befestigt werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fahr­ geschwindigkeiten von ca. 10 bis 80 km/h oder mehr gemessen wird.

6. Vorrichtung zum Ermitteln des geometrischen Profiles von Fahrbahnen, bei der an einem Fahrzeug mehrere oberflächenstrukturempfindliche Sensoren befestigt und über die Fahrbahn hinweg bewegbar sind und bei der Aufnahme-, ggfs. Aufzeichnungs- Vorrichtungen vorgesehen sind, die die Abtastimpulse der Sensoren aufnehmen und/oder aufzeichnen, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl H-Sensoren (3) als elektronenoptische, oberflächenstrukturempfindliche Abtaster vorgesehen sind, während ein weiterer L-Sensor (4) als elektronenoptischer, für aperiodische Fahrbahnstrukturänderungen empfindlicher Abtaster vorgesehen ist, daß für jeden Sensor (3, 4) ein separater Eingangskanal in einem elektronischen Mehrkanal-Datenaufnahme-, -anzeige-, -speicher- und -wiedergabegerät mit Digitalanzeigeeinrichtung vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der L-Sensor (4) und die H-Sensoren (3) jeweils aus einem optischen Sender (11) und einem optischen Empfänger (12) bestehen, daß der optische Sender (11) mit seiner optischen Achse (15) lotrecht zur Fahrbahnoberfläche (1) ausgerichtet ist, während der optische Empfänger (12) in einem waagerechten Abstand vom optischen Sender (11) angeordnet ist und eine optische Achse (18) aufweist, welche durch den Schnittpunkt der optischen Achse (15) des Senders (11) mit der Fahrbahnoberfläche in Normal- oder Nullniveau verläuft, daß der optische Empfänger (12) eine Empfangsoptik (17) mit Fokussierteil aufweist, dem im optischen Brennpunkt ein Positionsdetektor (16) angebaut ist, daß die optischen Achsen (15, 18) zusammen mit dem waagerechten Abstand von optischem Sender (11) und optischem Empfänger (12) ein rechtwinkliges Dreieck definieren, dessen eine Kathete, der waagerechte Abstand sowie der rechte Winkel konstante Größen sind, während die Länge der anderen Kathete, der optischen Achse (15) des optischen Senders (11) bis zu einer Fahrbahn­ erhöhung oder -vertiefung, die Länge der Hypothenuse, der optischen Achse (18) des optischen Empfängers (12) oder deren Winkel mit den Katheten fahrbahnerhöhungs- oder -vertiefungs­ abhängige Größen sind, aus denen nach den Gesetzen der Trigonometrie die fahrbahnabhängige Verlängerung oder Verkürzung der optischen Achse (15) des optischen Senders (11) bei Fahrbahnvertiefungen oder -erhöhungen elektronisch errechenbar bzw. die Höhe oder Tiefe einer Fahrbahnunebenheit in Millimetern oder in Teilen davon, beim H-Sensor, sowie die Fahrgeschwindigkeit und -strecke in Metern und m/s bzw. Kilometern und km/h, beim L-Sensor, anzeigbar und speicherbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sender (11) beim H-Sensor aus einer IR-Diode (13) sowie einem Sendeachromat (14) besteht und auf einen Meßpunktdurchmesser von ca. 6 mm bei Fahrbahn- Nullniveau eingestellt ist, während der Meßkreisdurchmesser des L-Sensors (4) bei gleichem Niveau einen Durchmesser von ca. 40 mm aufweist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abtaster (3, 4) in einem Gehäuse (5) aufgenommen und mit dem Gehäuse (5) an einer Halterung (6) wenigstens in Quer-, ggfs. in Längsrichtung eines Kraftfahrzeuges (7) verstellbar aufgenommen ist.