路況快速檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用
2015-06-03
1、概況
近年來(lái),我市公路建設(shè)有了很大發(fā)展,對(duì)公路養(yǎng)護(hù)水平也提出了進(jìn)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(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和養(yǎng)護(hù)方法。準(zhǔn)確收集公路技術(shù)數(shù)據(jù),便于及時(shí)了解公路路基、路面使用性能,選擇合理養(yǎng)護(hù)與維修技術(shù)措施,對(duì)路基、路面實(shí)行動(dòng)態(tài)跟蹤管理。
路面管理系統(tǒng)的推廣應(yīng)用,必須依賴(lài)及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持;人工檢測(cè)工作量大, 主觀因素多、數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。人工檢測(cè)不能適應(yīng)高速交通的要求。因此采用自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備定期開(kāi)展道路路基、路面的檢測(cè),對(duì)于公路養(yǎng)護(hù)具有重要指導(dǎo)意義。
2、檢測(cè)系統(tǒng)組成
路況快速檢測(cè)車(chē)是在機(jī)動(dòng)車(chē)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(cè)量器（LS）、里程計(jì)等先進(jìn)的傳感器和設(shè)備，在車(chē)輛以正常速度行駛時(shí)，快速獲取路面破損、平整度、車(chē)轍、沿線設(shè)施（路容路貌）等測(cè)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(cè)車(chē)按功能主要分為路面破損圖像采集、激光車(chē)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(gè)功能。
3、路面病害檢測(cè)系統(tǒng)
路面損壞狀況檢測(cè)采用檢測(cè)車(chē)拍攝方式進(jìn)行。安裝在伸縮懸臂上高速攝像機(jī)在0～120km/h的速度下記錄清晰、連續(xù)、無(wú)重疊、高對(duì)比度3.75 m×3m的圖像。同步的閃光燈即使在明亮的陽(yáng)光下也能消除樹(shù)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(jī)來(lái)獲取路面圖像。線陣CCD相機(jī)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(jī)按照一定的間隔距離(一行圖像所對(duì)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(jìn)行拼接,即可得到一幅完整的路面圖像。
通過(guò)圖像采集傳感器和并行圖像處理卡實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)路面圖像，括裂縫、修補(bǔ)不良等常見(jiàn)病害；在全球定位系統(tǒng)、里程計(jì)的支持下，同時(shí)獲取到路面破損及相應(yīng)的空間位置等精確測(cè)量數(shù)據(jù)。
然后通過(guò)識(shí)別軟件識(shí)別圖像中的裂縫、坑槽與其它病害,進(jìn)行對(duì)各種病害的長(zhǎng)度、寬度、面積、位置等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,并分類(lèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和程度判別,給出分類(lèi)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。
Ÿ 檢測(cè)性能主要參數(shù)
1）檢測(cè)時(shí)速：0～120km/h；
2）檢測(cè)橫斷面寬度：≥3.75m；
3）測(cè)量精度：裂縫精度：≤1mm；
4）縱向采樣間隔：全車(chē)道連續(xù)式，無(wú)間隔；
5）圖像分辨率：4096/線；
4、激光平整度檢測(cè)系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用的是基于慣性補(bǔ)償?shù)募す馄秸葴y(cè)量技術(shù)。主要依靠激光測(cè)距和加速度計(jì)補(bǔ)償技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)平整度的精確測(cè)量。
基于慣性補(bǔ)償?shù)募す馄秸葴y(cè)量是：1）使用激光測(cè)距機(jī)測(cè)量出公路縱斷面上任意一點(diǎn)車(chē)體與地面的垂直距離,但此激光測(cè)量值是公路縱斷面平整度信息和車(chē)體的顛簸的綜合。2）測(cè)量時(shí)還需要使用加速度計(jì)測(cè)量出車(chē)體在顛簸偏時(shí)的移量。3）激光測(cè)量的垂直距離信號(hào)同加速度計(jì)信號(hào)進(jìn)行互差,消除測(cè)試車(chē)自身的顛簸,輸出一路面真實(shí)斷面信號(hào)。4）信號(hào)處理系統(tǒng)將來(lái)自激光傳感器的信號(hào)記錄下來(lái)。隨著汽車(chē)的行進(jìn),每隔一定間距,采集一次數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),可得到國(guó)際平整度指數(shù)IRI檢測(cè)結(jié)果。
激光平整度儀的激光器和加速度計(jì)分別有2個(gè)，可測(cè)量駕駛側(cè)和副駕駛側(cè)的平整度數(shù)據(jù),同時(shí)通過(guò)加速度計(jì)來(lái)修正橫梁的震動(dòng)誤差。軟件可以把這兩側(cè)的平整度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計(jì)算,從而得到車(chē)道平整度。
激光平整度儀最大的優(yōu)點(diǎn)在于精度高、效率高。 同時(shí)激光平整度儀的標(biāo)定自己就可以完成。
5、激光車(chē)轍檢測(cè)系統(tǒng)
路形檢測(cè)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(shí)時(shí)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(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行模式識(shí)別，識(shí)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(cè)量原理，反推出路面車(chē)轍病害區(qū)域、計(jì)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(cè)量原理對(duì)道路橫斷面高程進(jìn)行連續(xù)式測(cè)量,獲得道路密集的斷面數(shù)據(jù),從而計(jì)算出道路的車(chē)轍深度以及分析路面變形信息。
6、沿線設(shè)施檢測(cè)系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用2臺(tái)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，可同時(shí)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(shí)質(zhì)上的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,也可用于路面病害分類(lèi)評(píng)級(jí)和編輯路產(chǎn)清單。
7、小結(jié)
路況快速檢測(cè)車(chē)已為我市普通公路累計(jì)檢測(cè)3000余公里,為公路路況的評(píng)價(jià)分析提供了可靠的依據(jù)。
該檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化,消除手動(dòng)操作的人為誤差,提高了檢測(cè)準(zhǔn)確性;檢測(cè)采集速度可達(dá)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(jì)損失;降低了人工測(cè)量的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)的危險(xiǎn)性。
路況快速檢測(cè)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(diǎn),有力提高檢測(cè)工作效率和準(zhǔn)確性，為公路養(yǎng)護(hù)事業(yè)發(fā)展具有指導(dǎo)意義。
