CiCS检测车在沥青路面检测中的应用分析

摘要：CiCS检测车作为沥青路面检测工作的重要构成，能够更高效快速地完成路面检测工作，支持道路养护工作的开展，为交通安全和人们出行奠定基础。文章介绍了CiCS道路检测车技术，结合案例深入研究路面检测中CiCS检测车的应用，梳理运用要点，以期为相关工作或人员提供有效参考。

关键词：沥青道路；路面检测；CiCS道路检测车

U418.3+2A190603

0 引言

我国高速公路里程已经超过12×104 km，公路总里程超过457×104 km。随着我国城市建设和公路事业逐渐发展完善，对于道路路面的检测工作量也越来越大，养护检修任务越来越重，对道路检测技术和养护技术提出了更高要求。道路检测逐渐从人工检测发展为设备自动检测，从单一仪器检测发展为多项设备综合检测，提高了道路监测技术水平。目前国内省干线公路以及高速公路均已采用CiCS检测车展开道路检测任务，能够对沥青路面结构深度、平整度、车辙等情况展开快速检测。道路检测车是以车辆为基础，在此基础上综合应用计算机技术、光电技术等先进技术，安装高分辨率相机对路面进行图像采集，准确识别路面坑槽、裂缝等病害。采集路面信息后均集中保存在计算机系统中，计算机软件将根据采集数据计算平整度、路面破损深度等数据，快速而高效地完成路面检测任务。本文从CiCA检测车的技术特征以及具体应用展开研究。

1 CiCS检测车

1.1 检测原理

CiCS检测车是以机动车为基础，同时应用多种技术实现路面检测工作；安装线阵相机进行路面图像的采集任务，发现路面坑槽等路害问题；安装面阵相机捕捉公路侧景观影像；安装激光测距传感器连续性检测路面平整度情况；安装激光测距传感器测量车辙情况。检测车完成数据影像采集后，所有数据均被保存至计算机硬盘系统中，计算机软件自动展开数据分析，计算平整度、车辙深度、路面破损率等指标。同时，软件可根据图像和数据还原路面图像，更直观地呈现出路面情况。

1.2 检测系统

CiCS检测车检测系统主要由平整度检测系统、路面图像采集相机、车辙图像采集相机、测距系统、GPS系统构成。其中平整度检测系统在右侧中门脚踏部分，能够对纵断面高程进行检测，并按照以式（1）对平整度进行计算。激光位移传感器、路面图像采集相机采取高分辨率的线阵相机安装于后方，车辆驾驶期间，下方光源设备可满足相机照明需要，保证路面图像清晰［1］。车辙图像采集相机安装于保险杠前端，相机激光测距功能能够对横断面高程进行检测，并计算得到车辙深度。测距系统主要在右后轮外侧，安装距离定位器进行道路测量，并安装光学增量编码器进行定位。GPS系统主要在车顶位置安装GPS天线，对病害以及道路定位，记录病害具体位置。见图1。

RQI=1001+α0eα1IRI（1）

式中：IRI——国际平整度指数；

α0——系数，一级公路和高速公路取值0.026，其他等级取值0.018；

α1——系数，一级公路及高速公路取值0.65，其他等级取值0.58。

1.3 检测指标

按照《公路技术状况评定标准》（JTG5210-2018）中对路面技术指数（PQI）的规定，使用CiCS检测车进行以下指标的检测工作：

（1）路面驾驶质量（RQI）。CiCS检测车正常行驶过程中，能够利用车辆前后安装的测距设备检测路面平整度，再根据加速度计补偿输出IRI数值。计算公式如式（1）所示，能够计算得出检测路面的平整度数值。

（2）路面破损率（PCI）。CiCS检测车驾驶过程中借助于照明设备以及图像扫描技术能够检测路面破损情况，使用软件对病害问题展开精准分析，并计算PCI参数对路面情况进行评价。计算公式为：

PCI=100-α0DRα1（2）

式中：DR——路面破损率；

α0——参数，一级路面和高速公路取值15；

α1——参数，一级公路和高速公路取值0.412。

（3）路面车辙（RDI）。CiCS检测车行驶过程中能够利用车辙检测系统自动化测量路面变形情况，红外激光发射器能够探查路面变形以及不平整的病害问题，CCD相机能够对变形和车辙进行拍摄，从而测量车辙深度。RDI计算公式如下：

RDI=100-α0RD （RD≤RDα）

60-α1RD-RDα （RDαlt;RD≤RDb）

0 （RDlt;RDα）（3）

式中：RD——车辙深度；

RDα——车辙深度的参数，一般取值20 mm；

RDb——车辙深度最大数值，一般取值35 mm；

α0——模型参数，一般取值2；

α1——模型实际参数，一般取值4。

（4）路面技术指数（PQI）。经过对上述指标的检测，计算PQI对路面质量进行综合评价。计算公式为：

PQI=WPCI·PCI+WRQI·RQI（4）

式中：WPCI ——PCI的权重；

PCI——路面破损指数；

WRQI——RQI权重；

RQI——路面行驶质量指数。

2 CiCS检测车在道路沥青路面检测中的应用

2.1 应用案例

本文以我区某高速公路检测工作为例。该公路全长90 km，宽度为24.5 m，采取双向四车道，设计速度为120 km/h。将每100 m作为一个检测区间，使用CiCS检测车进行全线路的路面检测工作。

2.2 车辙检测

在道路路面上的车辙作为最常见的一类路害，通过对车辙深度进行检测，能够对公路承载能力以及强度进行判断，从而对路面养护提供数据支持。CiCS检测车能够准确找到车辙路段，并以车辙两端作为起点，向两侧进行测量，改距离为检测段［2］。将车辆驾驶到检测段的一侧，启动CiCS检测车，设定加速度为40 km/h，对检测段进行匀速检测，检测过程中红外激光发射器以及CCD相机能够对各个点位进行检测，经过对比监测点位高程以及位置，计算得到车辙深度。相较于其他测量设备和技术方法，基于红外激光发射器以及CCD相机的CiCS检测车可以保证在行车测量方向有较高的采样率，能得到几乎连续的横断面，有利于车辙长度的计算。从检测原理来看，这一测量方法在国内高端设备中的应用较为广泛，通过一侧激光线在特定角度下的投射，另一侧由SICK等CCD相机采集道路表面图像，观察测量对象表面是否存在形变，若存在且数据提取绘制为曲线，则可通过曲线行列信息得到路面实际起伏数据。需要注意的是，选用该技术开展道路车辙测量作业前，需标定相机像素级别，提前得到像素级表定标，然后根据测量结果换算得到物方实际坐标，从而精准计算车辙。

本文先通过CiCS检测车进行车辙检测，再由人工到现场对车辙进行测量。经过检测，在200 m路段内，CiCS检测车测量车辙深度分别为左侧2.05 mm、右侧1.73 mm，人工测量车辙深度分别为左侧1.95 mm、右侧1.45 mm，存在误差为0.2 mm/0.28 mm，均处于允许误差值2 mm之内。在400 m路段内，CiCS检测车测量车辙深度分别为左侧2.14 mm、右侧1.87 mm，人工测量车辙深度分别为左侧1.92 mm、右侧1.65 mm，存在误差为0.12 mm/0.22 mm，均处于允许误差值2 mm之内。可见CiCS检测车检测值具有较高精确度，同时也能避免由于人为测量失误引起的数据错误，在精准度、效率等方面具有明显优势。

2.3 结构深度

通过检测结构深度能够了解路面粗糙程度，如果路面粗糙过于严重，可能会影响到车辆正常驾驶，相反的如果路面过于光滑，将影响车辆驾驶过程中的正常刹车，增加刹车距离，影响到安全驾驶。CiCS检测车通过对检测段长度进行测量，选择2组以上路段进行检测，驾驶过检测段后采集路面影像，将影像信息以及数据保存在计算机中，软件能够自动生成结构深度。同样地，对比人工测量值以及CiCS检测车测量值，在200 m路段内，CiCS检测车测量结构深度为0.75 mm，人工测量结构深度为0.68 mm，存在误差为0.07 mm，均处于允许误差值5 mm之内。在400 m路段内，CiCS检测车测量结构深度为0.81 mm，人工测量结构深度为0.78 mm，存在误差为0.03 mm，均处于允许误差值5 mm之内。可见CiCS检测车通过对路面结构进行拍摄，能够在计算机软件的辅助下测量结构深度，提供更为详细的检测资料。

2.4 路面平整度

路面平整度作为路面评价的重要指标，不仅影响到驾驶舒适度，还会影响到驾驶安全性，和路面寿命也存在密切关联性［3］。与其他检测指标不同，路面平整度是一个涉及人、车、路三方面的指标。根据AASHTO道路试验研究表明，大约95%的路面服务性能来自于道路表面的平整度。现行公路工程质量检测评定标准中各级道路及其结构层平整度指标的检验标准包括三方面，分别为平整度仪测定的标准差σ（mm）、三米直尺与路面的最大间隙h（mm）、国际平整度指数IRI（m/km）。目前，国内广泛使用的道路测量设备都具备快速测量路面平整度并计算IRI指标的功能，其中包括CiCS道路检测车技术。

CiCS检测车从检测段一段开始驾驶，前后轮均安装激光测距器以及加速度计，测距机至少测量到左右轮迹带，搭配使用DMI/GPS定位模块、控制计算机，以此得到测量系统，实现对车轮痕迹平整度的精准测量。测量期间，由数据采集卡同步采集数据，包括测距数据、加速度计数据等，使检测人员准确掌握加速度值G、GPS信息等。需要注意的是，测量过程中要注重使用加速度计二次积分消除颠簸影响，用DMI数据及其测算的速度信息消除测量中停车、加减速等带来的影响等。根据测量获取的道路纵坡面信息，结合使用标准IRI计算方法（世界银行提供）得到自定义间隔数据下的IRI值，比如20 m、100 m等。计算公式为：

IRI=1（n-1）∑ni=1RSi（5）

式中：n——测量路段区域（≥11 m，测量间隔为25 cm）待计算平整度值中内侧点个数；

RSi——测量路段内第i个测点的矫正斜率。

在CiCS道路检测车实际运用过程中，测光测距传感器实则建立在惯性基准之上，测量得到的道路纵断面数据也可以在路面损耗判断、构造深度等方面发挥指标性作用，实现道路平整度的低成本、高效率检测。本文经过对比人工测量以及检测车测量的数据，计算平整度指标。在200 m路段内，检测车测量偏差百分比为2.5%，人工测量偏差百分比为2.4%；在400 m路段内，检测车测量偏差百分比为1.9%，人工测量偏差百分比为2.2%，均处于允许偏差范围内。可见检测车测量具有较高的进度，能够提供路面平整度数据支持。

2.5 路面破损

公路路面破损会直接影响到驾驶车辆的安全性。根据《公路技术状况评定标准》（JTGH20-2007）规定，沥青路面裂缝、沉陷、泛油、修补等均算作损坏，在利用CiCS检测车进行路面破损检测时，主要将路面损坏检测系统安装在测量载车平台尾部，相较于其他检测方法，这一测量技术更能精准定位路面破损的具体位置。该测量系统包括采集硬件（面阵工业相机/CCD线扫描相机）、辅助照明（线激光器等）组成。其中，相机多用通用RJ45接口或CameraLink接口，根据实际测量场景灵活优选；照明系统以及高分辨率的相机的安装能够快速收集路面破损图像，相机能够提供高分辨率的图像，同时结合人眼观察路面裂缝病害，运用交叉补光方法全面测量，多台高分辨率线扫描相机和两台大功率线激光器同步工作，若具有破损光线照射将产生阴影，方便对破损路面进行对比分析，准确定位破损位置，指导管理单位进行针对性维修管理。本文选用红外808 nm激光器，采用线扫描相机结合线激光器的方式，采集1 nm分辨率的图像，经过对比人工测量以及检测车测量的数据，计算路面破损率。在200 m路段内，检测车测量路面破损率为1.20%，人工测量路面破损率为1.31%；在400 m路段内，检测车测量路面破损率为1.85%，人工测量路面破损率为1.42%，均处于允许偏差范围内。

2.6 路面跳车和磨损检测

根据公路技术情况标准，路面跳车以及磨损是新增检测指标，为了提高对路面检测质量的评价，更需要从这两个方面展开检测［4］。在CiCS检测车上应用激光传感器能够测量纵横断面的高程差，从而评价路面跳车情况。对于路面磨损的检测，在左轮和右轮轮迹带安装传感器设备以及相机，能够对路面磨损进行统计和拍照，再根据软件计算磨损率，综合评价路面质量。CiCS检测车行驶过程中，相机能够拍摄路面磨损位置的高分辨率图像，精准获取现场磨损图片。本文经过对路面磨损率和跳车段的统计对比，在200 m路段内，检测车测量跳车段为2个，路面磨损率为1.54%，人工测量跳车段为2个，路面磨损率为1.44%；400 m路段内，检测车测量跳车段为6个，路面磨损率1.87%，人工测量跳车段为5个，路面磨损率1.60%，均处于允许偏差范围内。相比于人工检测，检测车设备的测量范围更为广泛，也能避免由于人工失误造成的误差，更具有优势。

3 结语

综上所述，随着道路路面检测技术的升级，CiCS检测车在道路沥青路面检测中的应用愈发广泛、深入，已成为现代检测技术中十分重要的方式以及设备。经上述运用分析发现，现有路面检测技术正向自动化、智能化、快速化的方向发展，相关人员需正视现有检测技术，了解检测指标物理意义、测量特征，及时引进新检测技术。本文围绕道路CiCS检测车技术核心与运用展开分析，阐述了沥青路面平整度、车辙、损坏等方面的快速检测方法、技术路线，并结合案例总结其运用效果，分析技术操作重点。在道路路面质量评价以及检测工作中，道路CiCS检测车能够更完全且全面地评价沥青路面质量，对路面存在的病害问题进行准确评估，最大程度上发现路面病害问题、平整度问题等，及时发现影响路面质量以及驾驶安全性的威胁。搭配使用相机、传感器等设备，能够更全面地采集路面数据以及信息，获取一手影响资料，在后续路面养护管理中，也能根据数据和影像资料制定更精准而详细的维护管理方案，提高道路维护管理效率。相比于人工检测工作，CiCS检测车在检测效率、精准度以及检测时间上均具有明显优势。

但是，就技术发展方向引领而言，公路地理环境多样，产品升级换代周期长，因此还需不断设计完善道路CiCS检测车，仔细了解各检测指标的各种特性并进行总结，灵活优化检测方案，借助引进人工智能等先进技术手段，进一步提高CiCS检测车性能和优势，以此推动道路检测技术的发展。

参考文献：

［1］涂宙霖，陈涵深.基于YOLOv7与Jetson Orin的路面破损检测系统的设计与实现［J］.电脑知识与技术，2023，19（9）：50-52.

［2］陈满军，张 萌，刘泽锋，等.轻量化便携式路面病害智能检测系统设计与实现［J］.工程质量，2022，40（10）：74-79.

［3］刘梓然.基于多传感器融合的路面平整度检测方法研究［D］.阜新：辽宁工程技术大学，2022.

［4］张杰文.道路综合检测车在公路检测中的推广应用［J］.大众标准化，2022（10）：187-189.