公路路面自动检测系统发展综述

2019-11-28高盼雄

商品与质量 2019年47期

高盼雄

广东云茂高速公路有限公司广东广州 510000

根据交通运输发展现状和规划，公路基础设施逐步进人大规模养护周期，庞大的路网体量给开展公路养护管理和使用性能检测评价带来更大挑战，大规模的公路设施养护检测需要科学先进的检测技术研究应用作支撑。

1 路面破损检测技术

根据JTGH20--2007公路技术状况评定标准，路面破损检测的主要内容包括裂缝类、变形类、松散类以及泛油和修补等其他类，针对水泥混凝土的检测内容，包括了裂缝类、接缝类、竖向位移类和表层类等。目前广泛使用检测技术可基本归纳为两类别：一种是基于数字图像技术的检测，主要目的是对路表面裂缝类指标的检测，即通过拍摄获取路表高清图像，对图像进一步系统处理得到路面裂缝、修补以及泛油等破损指标结果数据；第二类是基于激光技术的位移检测，主要目的是对路面变形指标的检测，即通过对路表面相对变形指标的检测，对获取的数据进一步系统处理得到路面沉陷、坑槽等指标结果数据。普及自动化的路面检测设备和系统研发应用是当前及今后公路路面性能检测发展应用的方向[1]。

2 路面平整度检测技术

对路面平整度指标的检测设备和技术主要包括断面类和反应类两大类，断面类是基于检测道路纵断面获取各种指标评价计算，国内外研究中，致力于对激光位移传感器获取路面纵向高程的数据质量、获取数据后处理和计算方法、设备检测效率等的不断研究改进并取得一定成果；反应类检测设备实质是测量记录路面纵向高程变化影响的车辆振动颠簸指标，国际平整度指数IRI已成为国内外研究应用广泛的平整度性能检测评价指标，反应类检测核心是寻求建立检测值同IRI指数间的关系。研究如何运用反应类测量设备的数据得到IRI指数是平整度指标检测技术方面的一个热点研究，其中，包括对标定反应类测量设备的方法研究，IRI指数模拟及指标映射转换方程的研究，基于BP神经网络、广义回归神经网络仿真方法及线性模拟映射的指标检测识别的研究以及相关评价标准的研究等，目前，美国、澳大利亚等研究应用的道路平整度仪、颠簸累计仪、惯性激光断面仪等研究应用水平较为先进。国内对平整度指标的检测还是以断面类设备和技术为主，反应类是研究热点，能突破检测速度适应和自主激光位移传感器研发应用是研究的关键技术问题。虽然当前的设备都可以满足平整度指标的快速测量，但因设备的研发设计初期几乎都是基于高等级公路、均速连续行驶条件下的检测，对于如何满足当前日渐拥堵的交通环境及路口检测停车等情况的非匀速、随时停检需求，仍是需进一步研究优化的问题。

3 路面弯沉(结构强度)检测技术

路面弯沉是由于机动车行驶荷载作用于路面出现的路面垂直向下形变，是表征路基路面整体结构强度的重要指标，研究实现快速、高精度、自动化弯沉检测以便评价路面结构强度和使用性能十分重要。总结国内出现最早且应用相对较广的贝克曼梁、落锤式弯沉仪、自动弯沉仪，落锤式弯沉仪FWD等检测技术设备，存在着检测效率不高、检测过程受交通情况限制、高级公路检测作业安全性低、检测结果对道路评价需要响应度不足等等问题，各学者多年研究不断改进方法技术。随着探地雷达技术应用于道路无损检测的发展，国外Marecos等学者结合运用GPR探地雷达和FWD更加准确研究分析路面结构，Ahmed等验证采用GPR和FWD相结合检测技术评估路面质量的可靠性等。综上，弯沉检测技术向着高精度、自动化、快速检测方向逐步发展[2]。

4 路面抗滑能力检测技术

路表抗滑性能主要体现在轮胎与路面间作用的摩阻系数上。行业现行相关规范和方法中，表征路面抗滑性能的主要测试方法及测试指标包括构造深度类测试方法检测路面构造深度MTD指标、横向力系数测定车法检测横向力系数SFC指标、摆式仪法测定摩阻摆值BPN指标等，其中对构造深度类测试方法及MTD指标研究应用最为广泛，国内外的各类先进检测技术研究也是主要围绕不断优化改进对MTD指标的测试方法设备研发上，包括二维／三维数字图像法、激光构造深度法等的研究。数字图像处理技术的发展及在公路领域的应用，国内外众多学者开展基于对路表面二维图像、三维构造模型等分析的抗滑检测技术设备研究，早期研究基于单个或双目相机获取路表面二维纹理图像并提取图像纹理特征，通过图像灰度处理等计算出路表面测点构造深度；随着激光技术在公路检测中的应用，研发激光构造深度测试设备，通过二极管接收到设备发射至路表面不同深度处后反射回的激光束，计算从光束发射到不同二极管被点亮间的时差得出测试路表面测点的MTD指标值，激光法测试速度快、自动化程度高，在检测评价干燥沥青路表面抗滑性能上优势突出，但对路表坑槽或裂缝较多的路段，其检测效果受限。逐步研究中有学者基于多线激光视觉技术与数字图像技术结合检测方法设备，建立了基于三角测量原理的三维数学模型，实现了路表面剖面层的三维结构重建，根据优化的模型及方程计算得到三维平均纹理深度指标检测值，检测结果的精度大大提高，验证中也基本满足实验室及外场实际检测作业的测定要求[3]。