國省干線公路瀝青路面綜合檢測設備與檢測技術

歐陽海霞+聶濤+衛魏

摘要：對瀝青路面綜合檢測系統的路面平整度、破損、車轍檢測和道路前方景觀圖像信息采集等功能進行全面分析，并介紹了路面綜合檢測系統的使用特性、工作原理、檢測方法及評定指標。利用該系統評價路面實際使用性能，有助于分析病害產生原因，提出合理可行的維修方案，值得大力推廣應用。

關鍵詞：干線公路；瀝青路面；檢測設備；檢測技術

中圖分類號：U416.06文獻標志碼：BComprehensive Detection Equipment and Technology for

0引言

近年來，隨著國內干線公路的建設和發展，重載車輛數量和交通流量快速增長，越來越多的路面需要進行大中修養護。然而，由于公路路面檢測和養護方面的投入力度不足，造成部分公路超期服役，出現嚴重的老化、損壞等現象，給公路安全運營帶來許多隱患。因此，先進的瀝青路面狀況檢測技術和預防性養護手段顯得越來越重要。路面技術狀況檢測是公路建設與養護管理中最重要的基礎工作之一，它決定著瀝青路面養護決策的科學化程度和養護資金的優化分配。

瀝青路面綜合檢測系統是一種先進、高效、科學的路面技術狀況檢測設備，能夠在正常行車速度下，快速、準確地采集路面損壞狀況、平整度、車轍深度、構造深度和道路前方景觀圖像等數據信息，為各級公路管理部門提供全面有效的路面檢測數據和分析評價報告，使過去需要數月才能完成的公路路況調查工作在短時間就可完成，極大地提高了工作效率和檢測數據的準確性[1]。

1路面綜合檢測系統功能

路面綜合檢測系統集成了路面平整度、破損、車轍檢測和道路前方景觀圖像信息采集四大功能，它們相互獨立，又聯同工作，既可同時對路面破損狀況、車轍、平整度和道路前方景觀信息進行綜合檢測，也可單獨對其中某一項指標進行檢測。從結構上講，該系統分為軟件和硬件兩大部分，硬件部分主要完成原始數據的采集和存儲，軟件部分則完成數據的分析、處理、統計和評價，形成一整套檢測服務作業體系。從檢測功能上講，路面平整度、破損和車轍檢測功能可完成路面各種病害的檢測與數據收集，道路前方景觀圖像系統則可完成路產信息調查，從而形成立體式的養護檢測模式。綜合檢測系統功能的邏輯結構見圖1，路面綜合檢測車外部及內部結構情況見圖2。

圖1路面綜合檢測系統功能的邏輯結構圖2路面綜合檢測車外部及內部結構2綜合檢測系統的構成及工作原理

路面綜合檢測系統可分為內、外兩大部分：外部設備由底盤車輛、圖像采集系統（包括高速CCD和圖像采集卡）、激光傳感器、GPS定位系統、道路景觀攝像機、距離編碼傳感器、輔助照明系統、車載計算機等先進設備組成；內部設備主要由數據服務器、路面破損檢測軟件、路面平整度分析軟件、車轍分析軟件和綜合路況評價分析軟件等系統構成。當檢測車輛以正常速度行駛時，系統可通過激光傳感器、高精度圖像傳感器和高性能圖像采集卡，在GPS定位系統、距離傳感器的輔助下，獲取路面破損、平整度、車轍、路況、路基等測量數據以及對應的空間位置，并在線預處理和存儲路面圖像。該系統從外部數據采集到內部數據分析評價，形成了一整套連續作業的路面信息檢測方式，為公路養護管理提供了可靠的科學依據，系統構成如圖3所示。

2.1平整度檢測系統

2.1.1平整度檢測系統構成

該系統主要由激光傳感器、加速度計、距離傳感器和計算機控制系統組成，配備有先進的數據采集和處理系統，擁有良好的實時數據處理和輸出功能。該系統具有檢測速度快、精度高、作業效率高等特點，不僅可用于平整度指標的檢測，還可以進行路面的縱斷面、橫坡、車轍等指標的測量。通過車載電腦實時顯示路面任意段長的平整度指數（IRI）、車轍深度（RUT）、路面構造深度（SMTD）等參數，并自動將上述參數處理成每20 m、每100 m和每1 km指標。激光平整度檢測速度范圍可達25～100 km·h-1，平整度檢測系統工作原理見圖4。

2.1.2基本工作原理

利用激光傳感器測量車體到路面的距離，同時利用加速度計測量車體本身的豎向位移，從而得到路面縱斷面的剖面，然后利用該剖面實時計算國際平整度指數。工作時，檢測車以一定的速度在路面上行駛，安裝在汽車底盤上的一組激光傳感器通過測試激光束反射回讀數器的角度來測試路面，這個距離信號同檢測車上裝的加速度計信號進行互差，消除檢測車自身的顛簸，輸出路面真實斷面信號。信號處理系統將來自激光傳感器的模擬信號轉換成數字信號并記錄下來。通過數據分析軟件處理，顯示和打印平整度檢測結果，并將數據處理成國際平整度指數（IRI）值，同時計算輸出該車道的平整度值[2]。

2.2路面破損檢測系統

2.2.1系統的構成

該系統主要由圖像采集系統（包括高速CCD和圖像采集卡）、GPS定位系統、距離傳感器、車載計算機、數據處理軟件和其他輔助設備等組成。

（1） 輔助設備。大多數破損檢測設備都采取LED燈光等輔助照明的方式來消除不良天氣、隧道和樹陰等各種外界因素干擾，以獲得清晰的路面破損圖片。為滿足輔助照明和車載電腦等設備的用電需要，還配備汽油發電機。

（2） 系統軟件。利用系統軟件對路面破損圖片進行預處理，對采集到的破損圖片進行分類、整理，剔除無病害的圖片，并由人工加以識別與校正。 路面破損系統構成及圖像采集處理流程如圖5所示。

2.2.2基本工作原理

路面破損檢測采用的數字圖像采集系統利用高速、高分辨率數字照相機（CCD），配以高速采集卡和無失幀視頻采集軟件，按照每3 m拍攝一幀的作業方式，連續地采集和記錄路面圖像。通過計算機軟件自動識別與人工判讀相結合的方式，對路面圖像進行判讀和標識，識別出裂縫、坑槽等各種病害，計算出破損的長度、寬度、面積大小，從而對路面破損進行分類判斷。最后系統配套軟件對病害的原始數據進行自動歸類和統計，輸出路面破損率（DR）、路面狀況指數（PCI）等指標，生成符合養護工程規范要求的各類破損面積與PCI報表。同時也可以直接導入路面管理系統，用于路況性能評價和養護分析，滿足《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）的相關要求[3]。endprint

2.3車轍檢測系統

車轍檢測系統是利用一排橫向布置的激光傳感器探測不同測點的相對高程值，再根據一定的算法運算，計算出車轍的深度值；或根據規則結構光經路面調制后的圖像，利用成像幾何關系反推出車轍的深度值。為了保證行車安全，激光傳感器不能平面布置在寬度為3 750 mm的整個車道上，必須進行特殊設計，例如可在橫梁的兩端疊加布置。實際工作時，在車前橫梁上布置的激光傳感器與車載計算機系統相連，可連續、快速地測定路面車轍深度。車轍自動檢測原理如圖6所示。

2.4道路前方景觀圖像系統

前方景觀圖像系統由3個高速彩色數字攝像機和配套的計算機與系統軟件組成，在檢測車行駛過程中檢測路面平整度、車轍和破損的同時，連續地采集車輛前方和沿線兩側的道路設施、護欄、指示牌、路肩等動態數據信息，以便全方位地了解公路養護狀況。道路狀況景觀圖像數據和路產信息資料可以儲存在路面管理系統中，作為路面養護管理的評價依據。

前方景觀檢測系統采用近景立體測量技術，利用GPS坐標實現目標的幾何尺寸測量、里程樁與車輛定位，給出目標的空間坐標，確定絕對位置關系。

3瀝青路面技術狀況檢測

平整度和路面破損的檢測路線是根據全年公路養護檢測工作要求，按照全面計劃安排、分時檢測實施的方式，采取分季度、分區域具體檢測的工作流程，在全省范圍內，對所有的國省干線公路和高速公路的平整度和破損進行檢測。按照不同的季度，分別對各個市公路管理局和高速公路經營公司管轄的路段進行檢測，保證在全年內完成對所有干線公路和高速公路的檢測。

3.1檢測內容

路況檢測主要依據交通部《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）、《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60—2008）、《全國干線公路養護管理檢查方案》和《普通國省干線公路養護管理監督檢查辦法》中的有關規定，進行公路路況檢查和評分。檢測指標主要有：路面損壞狀況、路面平整度和道路前方景觀圖像。一般情況下，路面技術狀況檢測多采用綜合檢測設備或自動激光平整度檢測車。

3.2檢測流程

國省干線公路路況檢測評定是依據公路養護計劃工作安排，以平整度和破損兩項指標為檢測重點，其檢測流程為：檢測線路確定→現場路況檢測與調查→路況數據處理與評定→檢測報告制作，工作流程如圖7所示。

3.3技術狀況檢測和評定依據

路面技術狀況檢測與評定主要依據下列標準、規范和文件：《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）、《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）、《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（JTJ 073.1—2001）、《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60—2008）、《2010年全國干線公路養護管理檢查方案》、國家及交通運輸部頒布的其他相關規范、規程、辦法等[4]。

實際工作時，普通干線公路通常采用順樁號或逆樁號的方式進行檢測，一級公路和高速公路則均按上行方向（樁號遞增方向）和下行方向（樁號遞減方向）分別檢測。高速公路在每個檢測方向檢測一個主要行車道，即檢測雙車道雙向混合行駛的全幅路面、雙車道雙向分道行駛的上行或下行車道、四車道雙向分道行駛的外側車道、六車道雙向分道行駛的中間車道。

4路面技術狀況評定

4.1評價指標

根據普通干線公路養護管理檢查方案等有關規定，公路路況檢查指標主要有：國際平整度指數（IRI）和路面破損（DR）值。評定時指標分為平整度指標得分、路面損壞率得分和路況綜合得分三項。

4.2評定標準和方法

4.2.1國際平整度指數IRI檢查標準和評分方法

按照《公路技術狀況評定標準》的規定，每20 m記錄一個IRI值，剔除路面上設有震蕩標線、減速標線、減速帶等路段檢測值，然后計算得出每公里IRI平均值，對照表1，按內插法計算每公里的平整度指標得分（IRI得分）。評定打分時，一般按照公路養護單位來進行，經綜合分析，為每一個養護單位計算出相應的路況綜合得分。

5結語

參考文獻：

[1]李強，潘玉利.路面快速檢測技術與設備研究進展及分析[J].公路交通科技，2005，22（9）：3539.

[2]陳歆賢.路面平整度檢測技術[J].交通標準化，2005（9）：4849.

[3]JTJ H20—2007，公路技術狀況評定標準[S].

[4]JTJ 073.2—2001，公路瀝青路面養護技術規范[S].

[責任編輯：王玉玲]endprint

2.3車轍檢測系統

車轍檢測系統是利用一排橫向布置的激光傳感器探測不同測點的相對高程值，再根據一定的算法運算，計算出車轍的深度值；或根據規則結構光經路面調制后的圖像，利用成像幾何關系反推出車轍的深度值。為了保證行車安全，激光傳感器不能平面布置在寬度為3 750 mm的整個車道上，必須進行特殊設計，例如可在橫梁的兩端疊加布置。實際工作時，在車前橫梁上布置的激光傳感器與車載計算機系統相連，可連續、快速地測定路面車轍深度。車轍自動檢測原理如圖6所示。

2.4道路前方景觀圖像系統

前方景觀圖像系統由3個高速彩色數字攝像機和配套的計算機與系統軟件組成，在檢測車行駛過程中檢測路面平整度、車轍和破損的同時，連續地采集車輛前方和沿線兩側的道路設施、護欄、指示牌、路肩等動態數據信息，以便全方位地了解公路養護狀況。道路狀況景觀圖像數據和路產信息資料可以儲存在路面管理系統中，作為路面養護管理的評價依據。

前方景觀檢測系統采用近景立體測量技術，利用GPS坐標實現目標的幾何尺寸測量、里程樁與車輛定位，給出目標的空間坐標，確定絕對位置關系。

3瀝青路面技術狀況檢測

平整度和路面破損的檢測路線是根據全年公路養護檢測工作要求，按照全面計劃安排、分時檢測實施的方式，采取分季度、分區域具體檢測的工作流程，在全省范圍內，對所有的國省干線公路和高速公路的平整度和破損進行檢測。按照不同的季度，分別對各個市公路管理局和高速公路經營公司管轄的路段進行檢測，保證在全年內完成對所有干線公路和高速公路的檢測。

3.1檢測內容

路況檢測主要依據交通部《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）、《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60—2008）、《全國干線公路養護管理檢查方案》和《普通國省干線公路養護管理監督檢查辦法》中的有關規定，進行公路路況檢查和評分。檢測指標主要有：路面損壞狀況、路面平整度和道路前方景觀圖像。一般情況下，路面技術狀況檢測多采用綜合檢測設備或自動激光平整度檢測車。

3.2檢測流程

國省干線公路路況檢測評定是依據公路養護計劃工作安排，以平整度和破損兩項指標為檢測重點，其檢測流程為：檢測線路確定→現場路況檢測與調查→路況數據處理與評定→檢測報告制作，工作流程如圖7所示。

3.3技術狀況檢測和評定依據

路面技術狀況檢測與評定主要依據下列標準、規范和文件：《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）、《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）、《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（JTJ 073.1—2001）、《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60—2008）、《2010年全國干線公路養護管理檢查方案》、國家及交通運輸部頒布的其他相關規范、規程、辦法等[4]。

實際工作時，普通干線公路通常采用順樁號或逆樁號的方式進行檢測，一級公路和高速公路則均按上行方向（樁號遞增方向）和下行方向（樁號遞減方向）分別檢測。高速公路在每個檢測方向檢測一個主要行車道，即檢測雙車道雙向混合行駛的全幅路面、雙車道雙向分道行駛的上行或下行車道、四車道雙向分道行駛的外側車道、六車道雙向分道行駛的中間車道。

4路面技術狀況評定

4.1評價指標

根據普通干線公路養護管理檢查方案等有關規定，公路路況檢查指標主要有：國際平整度指數（IRI）和路面破損（DR）值。評定時指標分為平整度指標得分、路面損壞率得分和路況綜合得分三項。

4.2評定標準和方法

4.2.1國際平整度指數IRI檢查標準和評分方法

按照《公路技術狀況評定標準》的規定，每20 m記錄一個IRI值，剔除路面上設有震蕩標線、減速標線、減速帶等路段檢測值，然后計算得出每公里IRI平均值，對照表1，按內插法計算每公里的平整度指標得分（IRI得分）。評定打分時，一般按照公路養護單位來進行，經綜合分析，為每一個養護單位計算出相應的路況綜合得分。

5結語

參考文獻：

[1]李強，潘玉利.路面快速檢測技術與設備研究進展及分析[J].公路交通科技，2005，22（9）：3539.

[2]陳歆賢.路面平整度檢測技術[J].交通標準化，2005（9）：4849.

[3]JTJ H20—2007，公路技術狀況評定標準[S].

[4]JTJ 073.2—2001，公路瀝青路面養護技術規范[S].

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2.3車轍檢測系統

車轍檢測系統是利用一排橫向布置的激光傳感器探測不同測點的相對高程值，再根據一定的算法運算，計算出車轍的深度值；或根據規則結構光經路面調制后的圖像，利用成像幾何關系反推出車轍的深度值。為了保證行車安全，激光傳感器不能平面布置在寬度為3 750 mm的整個車道上，必須進行特殊設計，例如可在橫梁的兩端疊加布置。實際工作時，在車前橫梁上布置的激光傳感器與車載計算機系統相連，可連續、快速地測定路面車轍深度。車轍自動檢測原理如圖6所示。

2.4道路前方景觀圖像系統

前方景觀圖像系統由3個高速彩色數字攝像機和配套的計算機與系統軟件組成，在檢測車行駛過程中檢測路面平整度、車轍和破損的同時，連續地采集車輛前方和沿線兩側的道路設施、護欄、指示牌、路肩等動態數據信息，以便全方位地了解公路養護狀況。道路狀況景觀圖像數據和路產信息資料可以儲存在路面管理系統中，作為路面養護管理的評價依據。

前方景觀檢測系統采用近景立體測量技術，利用GPS坐標實現目標的幾何尺寸測量、里程樁與車輛定位，給出目標的空間坐標，確定絕對位置關系。

3瀝青路面技術狀況檢測

平整度和路面破損的檢測路線是根據全年公路養護檢測工作要求，按照全面計劃安排、分時檢測實施的方式，采取分季度、分區域具體檢測的工作流程，在全省范圍內，對所有的國省干線公路和高速公路的平整度和破損進行檢測。按照不同的季度，分別對各個市公路管理局和高速公路經營公司管轄的路段進行檢測，保證在全年內完成對所有干線公路和高速公路的檢測。

3.1檢測內容

路況檢測主要依據交通部《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）、《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60—2008）、《全國干線公路養護管理檢查方案》和《普通國省干線公路養護管理監督檢查辦法》中的有關規定，進行公路路況檢查和評分。檢測指標主要有：路面損壞狀況、路面平整度和道路前方景觀圖像。一般情況下，路面技術狀況檢測多采用綜合檢測設備或自動激光平整度檢測車。

3.2檢測流程

國省干線公路路況檢測評定是依據公路養護計劃工作安排，以平整度和破損兩項指標為檢測重點，其檢測流程為：檢測線路確定→現場路況檢測與調查→路況數據處理與評定→檢測報告制作，工作流程如圖7所示。

3.3技術狀況檢測和評定依據

路面技術狀況檢測與評定主要依據下列標準、規范和文件：《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）、《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）、《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（JTJ 073.1—2001）、《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60—2008）、《2010年全國干線公路養護管理檢查方案》、國家及交通運輸部頒布的其他相關規范、規程、辦法等[4]。

實際工作時，普通干線公路通常采用順樁號或逆樁號的方式進行檢測，一級公路和高速公路則均按上行方向（樁號遞增方向）和下行方向（樁號遞減方向）分別檢測。高速公路在每個檢測方向檢測一個主要行車道，即檢測雙車道雙向混合行駛的全幅路面、雙車道雙向分道行駛的上行或下行車道、四車道雙向分道行駛的外側車道、六車道雙向分道行駛的中間車道。

4路面技術狀況評定

4.1評價指標

根據普通干線公路養護管理檢查方案等有關規定，公路路況檢查指標主要有：國際平整度指數（IRI）和路面破損（DR）值。評定時指標分為平整度指標得分、路面損壞率得分和路況綜合得分三項。

4.2評定標準和方法

4.2.1國際平整度指數IRI檢查標準和評分方法

按照《公路技術狀況評定標準》的規定，每20 m記錄一個IRI值，剔除路面上設有震蕩標線、減速標線、減速帶等路段檢測值，然后計算得出每公里IRI平均值，對照表1，按內插法計算每公里的平整度指標得分（IRI得分）。評定打分時，一般按照公路養護單位來進行，經綜合分析，為每一個養護單位計算出相應的路況綜合得分。

5結語

參考文獻：

[1]李強，潘玉利.路面快速檢測技術與設備研究進展及分析[J].公路交通科技，2005，22（9）：3539.

[2]陳歆賢.路面平整度檢測技術[J].交通標準化，2005（9）：4849.

[3]JTJ H20—2007，公路技術狀況評定標準[S].

[4]JTJ 073.2—2001，公路瀝青路面養護技術規范[S].

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