路况快速检测技术的应用
2015-06-03
1、概况
近年来,我市公路建设有了很大发展,对公路养护水平也提出了进一步的要求。为了贯彻”科技兴交，科学养路”的方针，大力推广和应用先进的检测技术和养护方法。准确收集公路技术数据,便于及时了解公路路基、路面使用性能,选择合理养护与维修技术措施,对路基、路面实行动态跟踪管理。
路面管理系统的推广应用,必须依赖及时准确的数据支持;人工检测工作量大, 主观因素多、数据不够准确。人工检测不能适应高速交通的要求。因此采用自动化检测设备定期开展道路路基、路面的检测,对于公路养护具有重要指导意义。
2、检测系统组成
路况快速检测车是在机动车上装配全球定位系统（GPS）、图像采集系统（CCD+图像采集卡）、激光测量器（LS）、里程计等先进的传感器和设备，在车辆以正常速度行驶时，快速获取路面破损、平整度、车辙、沿线设施（路容路貌）等测量数据以及精确空间位置，为路面管理系统CPMS提供综合的数据支持。
路况快速检测车按功能主要分为路面破损图像采集、激光车辙数据采集、激光平整度数据采集、沿线设施图像数据采集等四个功能。
3、路面病害检测系统
路面损坏状况检测采用检测车拍摄方式进行。安装在伸缩悬臂上高速摄像机在0～120km/h的速度下记录清晰、连续、无重叠、高对比度3.75 m×3m的图像。同步的闪光灯即使在明亮的阳光下也能消除树木、桥梁、隧道或其他上方物体的阴影。
系统采用线阵CCD相机来获取路面图像。线阵CCD相机的工作原理是一次曝光获得一行图像数据,为了获得连续清晰的路面图像,则需要相机按照一定的间隔距离(一行图像所对应的路面宽度)连续拍摄路面,最后将这些一行一行的图像按照一定数量大小进行拼接,即可得到一幅完整的路面图像。
通过图像采集传感器和并行图像处理卡实时采集和存储路面图像，括裂缝、修补不良等常见病害；在全球定位系统、里程计的支持下，同时获取到路面破损及相应的空间位置等精确测量数据。
然后通过识别软件识别图像中的裂缝、坑槽与其它病害,进行对各种病害的长度、宽度、面积、位置等参数进行测量,并分类进行统计和程度判别,给出分类统计报表。
Ÿ 检测性能主要参数
1）检测时速：0～120km/h；
2）检测横断面宽度：≥3.75m；
3）测量精度：裂缝精度：≤1mm；
4）纵向采样间隔：全车道连续式，无间隔；
5）图像分辨率：4096/线；
4、激光平整度检测系统
该系统采用的是基于惯性补偿的激光平整度测量技术。主要依靠激光测距和加速度计补偿技术来实现对平整度的精确测量。
基于惯性补偿的激光平整度测量是：1）使用激光测距机测量出公路纵断面上任意一点车体与地面的垂直距离,但此激光测量值是公路纵断面平整度信息和车体的颠簸的综合。2）测量时还需要使用加速度计测量出车体在颠簸偏时的移量。3）激光测量的垂直距离信号同加速度计信号进行互差,消除测试车自身的颠簸,输出一路面真实断面信号。4）信号处理系统将来自激光传感器的信号记录下来。随着汽车的行进,每隔一定间距,采集一次数据。通过数据分析系统,可得到国际平整度指数IRI检测结果。
激光平整度仪的激光器和加速度计分别有2个，可测量驾驶侧和副驾驶侧的平整度数据,同时通过加速度计来修正横梁的震动误差。软件可以把这两侧的平整度数据进行综合计算,从而得到车道平整度。
激光平整度仪最大的优点在于精度高、效率高。 同时激光平整度仪的标定自己就可以完成。
5、激光车辙检测系统
路形检测系统硬件部分主要由激光发射单元、图像采集单元组成。
从发射单元发射的激光线，根据路面的三维变形情况，可以发生不同形态的畸变，图像采集单元将实时的记录下结构光畸变的图像，作为变形分析的原始数据。通过计算机对图像数据进行模式识别，识别出发生畸变的具体位置，然后再根据成像几何和三角测量原理，反推出路面车辙病害区域、计算其变形幅度等信息。
如图所示,脉冲式激光线结构光道路断面仪采用光三角测量原理对道路横断面高程进行连续式测量,获得道路密集的断面数据,从而计算出道路的车辙深度以及分析路面变形信息。
6、沿线设施检测系统
该系统采用2台数字摄像机，可同时记录不同角度（路中和路右侧）的图像。能够采集公路沿线的数字图像，并可生成道路路况的录像。拍摄的图像可为用户提供一次实质上的现场调查,也可用于路面病害分类评级和编辑路产清单。
7、小结
路况快速检测车已为我市普通公路累计检测3000余公里,为公路路况的评价分析提供了可靠的依据。
该检测系统实现了数据采集的自动化,消除手动操作的人为误差,提高了检测准确性;检测采集速度可达80 km/h以上,提高了工作效率;不影响道路正常交通,减少因交通封闭或交通堵塞造成的经济损失;降低了人工测量的劳动强度和作业的危险性。
路况快速检测技术在路面状况及沿线设施等方面具有采集速度快、数据精度高等特点,有力提高检测工作效率和准确性，为公路养护事业发展具有指导意义。
