路況快速檢測技術(shù)的應(yīng)用
2015-06-03
1、概況
近年來,我市公路建設(shè)有了很大發(fā)展,對公路養(yǎng)護水平也提出了進一步的要求。為了貫徹”科技興交，科學(xué)養(yǎng)路”的方針，大力推廣和應(yīng)用先進的檢測技術(shù)和養(yǎng)護方法。準(zhǔn)確收集公路技術(shù)數(shù)據(jù),便于及時了解公路路基、路面使用性能,選擇合理養(yǎng)護與維修技術(shù)措施,對路基、路面實行動態(tài)跟蹤管理。
路面管理系統(tǒng)的推廣應(yīng)用,必須依賴及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持;人工檢測工作量大, 主觀因素多、數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。人工檢測不能適應(yīng)高速交通的要求。因此采用自動化檢測設(shè)備定期開展道路路基、路面的檢測,對于公路養(yǎng)護具有重要指導(dǎo)意義。
2、檢測系統(tǒng)組成
路況快速檢測車是在機動車上裝配全球定位系統(tǒng)（GPS）、圖像采集系統(tǒng)（CCD+圖像采集卡）、激光測量器（LS）、里程計等先進的傳感器和設(shè)備，在車輛以正常速度行駛時，快速獲取路面破損、平整度、車轍、沿線設(shè)施（路容路貌）等測量數(shù)據(jù)以及精確空間位置，為路面管理系統(tǒng)CPMS提供綜合的數(shù)據(jù)支持。
路況快速檢測車按功能主要分為路面破損圖像采集、激光車轍數(shù)據(jù)采集、激光平整度數(shù)據(jù)采集、沿線設(shè)施圖像數(shù)據(jù)采集等四個功能。
3、路面病害檢測系統(tǒng)
路面損壞狀況檢測采用檢測車拍攝方式進行。安裝在伸縮懸臂上高速攝像機在0～120km/h的速度下記錄清晰、連續(xù)、無重疊、高對比度3.75 m×3m的圖像。同步的閃光燈即使在明亮的陽光下也能消除樹木、橋梁、隧道或其他上方物體的陰影。
系統(tǒng)采用線陣CCD相機來獲取路面圖像。線陣CCD相機的工作原理是一次曝光獲得一行圖像數(shù)據(jù),為了獲得連續(xù)清晰的路面圖像,則需要相機按照一定的間隔距離(一行圖像所對應(yīng)的路面寬度)連續(xù)拍攝路面,最后將這些一行一行的圖像按照一定數(shù)量大小進行拼接,即可得到一幅完整的路面圖像。
通過圖像采集傳感器和并行圖像處理卡實時采集和存儲路面圖像，括裂縫、修補不良等常見病害；在全球定位系統(tǒng)、里程計的支持下，同時獲取到路面破損及相應(yīng)的空間位置等精確測量數(shù)據(jù)。
然后通過識別軟件識別圖像中的裂縫、坑槽與其它病害,進行對各種病害的長度、寬度、面積、位置等參數(shù)進行測量,并分類進行統(tǒng)計和程度判別,給出分類統(tǒng)計報表。
Ÿ 檢測性能主要參數(shù)
1）檢測時速：0～120km/h；
2）檢測橫斷面寬度：≥3.75m；
3）測量精度：裂縫精度：≤1mm；
4）縱向采樣間隔：全車道連續(xù)式，無間隔；
5）圖像分辨率：4096/線；
4、激光平整度檢測系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用的是基于慣性補償?shù)募す馄秸葴y量技術(shù)。主要依靠激光測距和加速度計補償技術(shù)來實現(xiàn)對平整度的精確測量。
基于慣性補償?shù)募す馄秸葴y量是：1）使用激光測距機測量出公路縱斷面上任意一點車體與地面的垂直距離,但此激光測量值是公路縱斷面平整度信息和車體的顛簸的綜合。2）測量時還需要使用加速度計測量出車體在顛簸偏時的移量。3）激光測量的垂直距離信號同加速度計信號進行互差,消除測試車自身的顛簸,輸出一路面真實斷面信號。4）信號處理系統(tǒng)將來自激光傳感器的信號記錄下來。隨著汽車的行進,每隔一定間距,采集一次數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),可得到國際平整度指數(shù)IRI檢測結(jié)果。
激光平整度儀的激光器和加速度計分別有2個，可測量駕駛側(cè)和副駕駛側(cè)的平整度數(shù)據(jù),同時通過加速度計來修正橫梁的震動誤差。軟件可以把這兩側(cè)的平整度數(shù)據(jù)進行綜合計算,從而得到車道平整度。
激光平整度儀最大的優(yōu)點在于精度高、效率高。 同時激光平整度儀的標(biāo)定自己就可以完成。
5、激光車轍檢測系統(tǒng)
路形檢測系統(tǒng)硬件部分主要由激光發(fā)射單元、圖像采集單元組成。
從發(fā)射單元發(fā)射的激光線，根據(jù)路面的三維變形情況，可以發(fā)生不同形態(tài)的畸變，圖像采集單元將實時的記錄下結(jié)構(gòu)光畸變的圖像，作為變形分析的原始數(shù)據(jù)。通過計算機對圖像數(shù)據(jù)進行模式識別，識別出發(fā)生畸變的具體位置，然后再根據(jù)成像幾何和三角測量原理，反推出路面車轍病害區(qū)域、計算其變形幅度等信息。
如圖所示,脈沖式激光線結(jié)構(gòu)光道路斷面儀采用光三角測量原理對道路橫斷面高程進行連續(xù)式測量,獲得道路密集的斷面數(shù)據(jù),從而計算出道路的車轍深度以及分析路面變形信息。
6、沿線設(shè)施檢測系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用2臺數(shù)字攝像機，可同時記錄不同角度（路中和路右側(cè)）的圖像。能夠采集公路沿線的數(shù)字圖像，并可生成道路路況的錄像。拍攝的圖像可為用戶提供一次實質(zhì)上的現(xiàn)場調(diào)查,也可用于路面病害分類評級和編輯路產(chǎn)清單。
7、小結(jié)
路況快速檢測車已為我市普通公路累計檢測3000余公里,為公路路況的評價分析提供了可靠的依據(jù)。
該檢測系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的自動化,消除手動操作的人為誤差,提高了檢測準(zhǔn)確性;檢測采集速度可達80 km/h以上,提高了工作效率;不影響道路正常交通,減少因交通封閉或交通堵塞造成的經(jīng)濟損失;降低了人工測量的勞動強度和作業(yè)的危險性。
路況快速檢測技術(shù)在路面狀況及沿線設(shè)施等方面具有采集速度快、數(shù)據(jù)精度高等特點,有力提高檢測工作效率和準(zhǔn)確性，為公路養(yǎng)護事業(yè)發(fā)展具有指導(dǎo)意義。
