非公路用旅游观光车辆行驶路线坡度测量方法研究

吴洽雄

广东省特种设备检测研究院汕头检测院，广东 汕头 515041

非公路用旅游观光车辆特指在旅游景区、游乐场等特定场所使用的专用机动、电动车辆，包含观光车、观光列车等多种旅游观光用具。观光车是指具有4个及以上车轮的非轨道无架线的非封闭型自行式乘用车辆，包括蓄电池观光车和内燃观光车。观光列车是指具有8个及以上车轮的非轨道无架线的，由一个牵引车头与一节或者多节车厢组合的非封闭型自行式乘用车辆，包括蓄电池观光列车和内燃观光列车。其属于我国法定监管范围内的一类特种设备。《场（厂）内专用机动车辆安全技术监察规程》（TSG N0001—2017）（以下简称《监察规程》）规定，观光车在行驶的道路上最大行驶坡度不得大于10%（坡长小于20m的短坡除外）；而观光列车的最大行驶坡度不得大于4%（坡长小于20m的短坡除外）。这要求车辆检验人员不仅需要检验车辆的安全、稳定等内容，还要针对车辆行驶的路线坡度进行勘测，以便判断车辆使用环境是否符合要求。

根据《监察规程》的要求，观光车辆的坡度检测仪器需要具备方便、简单等特点。目前的检测方法非常复杂而且耗时较长，增加了观光车坡度测量工作的难度。常用的测量方法包括坡度尺测量法、GPS测量法以及全站仪测量法，这3种方法均会耗费大量的人力和物力成本，检测耗时久、测量精度较低。为此，文章研究采用一种新型坡度测量仪，有助于缩短测量时间，提高测量精度。

1 观光车辆行驶路线坡度测量的特点

1.1 对坡度数据的精度要求高

《监察规程》规定，观光车和观光列车的最高行驶坡度为10%和4%。换算后，观光车的最高坡度为5.7°，而观光列车的坡度约为2.3°。这类坡度要求一般是针对观光车辆的引擎以及部分电力能达到的最大安全系数所得出的，一旦超出坡度，观光车可能会出现动力不足或者滑坡等现象。为了保证观光车辆的使用安全，在进行坡度测量的过程中应尽可能提高坡度的测量精度，以便为检验结果提供准确的判断依据。

1.2 需要动态测量

观光车辆分为电动车、内燃车等，适宜使用的环境各不相同，并且由于车辆的型号不同，其耗电、耗能也各不相同。例如，部分电动观光车辆在行驶几公里至几十公里后，电力损耗非常严重，在进行一些较高坡度的爬坡时就会相对吃力。因此，针对不同观光车辆的性能和坡度测量可以采用多种动态的方法。

在当前道路坡度的检测工作中，检测人员一般采用静态的检测方式，即使用坡度尺对各个路段逐点检测，每个路段检测多次，以便获得准确的坡度信息。这种检测方式不但工作量巨大，而且耗时长，所得数据的准确性也相对较低。如果能够采用动态检测方式，通过某种相应的设备，按照行驶路线运行完毕后即可获得整个路程各个点的坡度情况，将提高工作效率。

2 现有道路坡度测量方法

2.1 坡度尺测量法

坡度尺测量法是一种利用坡度尺进行测量的方法，其主要原理是利用水箱或者钟摆等仪器将坡度尺放置在待测坡度的测量点上，待钟摆或者水箱稳定后，利用角度标记录坡度的尺寸。该方法比较简单，而且容易操作，但是存在一定的问题，主要是道路的坡度并不稳定，有些路段可能区域平稳，但有些路段可能出现较大差异。因此，该测量方法只可以用于静态测量，而且无法精确测量到某段路程的平均坡度，只能记录到某个测量点的坡度数据，存在一定的局限性。

2.2 全站仪测量法

全站仪测量法是最为常用的测量方法，主要通过数据采集和坐标放样进行测量。该方法的原理是利用全站仪在每个测量点进行测试，获得测量点的坐标（X1，Y1）和（X2，Y2），并通过设备计算出两个测量点之间的坐标数量差（X1-X2，Y1-Y2），再通过坡度公式进行计算，最终计算出坡度值为，如图1所示。

图1 全站仪对点坐标的测试

全站仪测量可以采用激光测距仪等方式进行，这种测量方法的优点在于测量的精度较高，而且可以测量出一个路段的平均坡度，准确性较高。但也存在一定的缺点，即这一小段路程的范围平均坡度并不是实时的，而且坡度一旦突变，测距仪无法测量得出突变段度数，因此该方法并不适合用于观光车辆行驶路线的坡度测量工作。

2.3 GPS坡度测量法

GPS坡度测量法是通过进行GPS搭建并在系统中形成数据的一种坡度测量方法。该系统主要由GPS基站和车载移动站两部分组成。其中，GPS基准站是由整个GPS接收机、GPS天线、电源等组成。这种测量方式是动态的，且精度较高，但需要在每个测量场地搭建GPS基准站，而且由于GPS的辐射范围较小，一旦信号不稳定，所得测量数据的准确度将较低。另外，GPS硬件设备的价格较为高昂，每次使用都需要反复调试和确认。

3 新型观光车辆行驶路线坡度测量方法

由上文可知，常用的3种坡度测量方法均存在各种各样的问题。为此，需要采用一些新型技术和功能，不仅能够快速检验，而且能够精确计算出车辆行驶的坡度情况。下文将介绍一种针对观光车辆路线的新型坡度检测方法。

3.1 测量原理

该方法是采用软件+硬件的检测方式，利用新研发的旅游观光车辆行驶路线坡度测量仪，其含有3大部分设备：位移检测设备、主机角度测量设备以及软件操作设备。

硬件包括位移检测设备、主机角度测量设备。在测量车辆上安装测量位置的硬件，安装时需要将硬件水平放置，并保证在车辆行驶过程中其不会受到抖动的影响。位移检测设备、主机角度测量设备通过有线的方式进行连接，其主要功能是记录行驶过程中检测车辆的移动信息，以及运行的位置变化信息，实时地将角度数据存入微型存储卡中，以便随时提供给软件提取。

软件方面可以通过蓝牙、Wi-Fi等多种方式进行连接。将角度的数据直接传输到主机软件上，然后通过电脑或者手机软件进行数据分析和处理，计算出车辆经过公路时的坡度信息。通过整个完整路径的坡度测量，最终得到完整的道路坡度信息。

3.2 测量方法及特点

这种观光车辆行驶道路的坡度测量方法是通过位移检测设备和角度检测设备，生成位置信息，并结合地图相关数据位置，最终获得某一个路程范围内的平均坡度，从而获得最为准确和动态的测量数据。该方法具有安装方便、操作简单、准确性高等特点。

4 结束语

坡度尺测量法、GPS测量法、全站仪测量法等方法是当前观光车辆行驶路线坡度测量的主流方法，但是这些方法或多或少都存在一定的问题。为此，文章主要介绍了采用坡度测量仪的新型测量方法，可以有效解决观光车辆检测人员在车辆行驶路线中遇到的坡度检测问题，为行驶中的观光车辆提供准确的坡度信息，具有一定的应用价值。