多功能道路檢測(cè)車發(fā)展綜述

郝靈恩

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074)

多功能道路檢測(cè)車發(fā)展綜述

郝靈恩

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074)

對(duì)道路病害定期檢測(cè)有利于道路的養(yǎng)護(hù)和管理，道路檢測(cè)技術(shù)能是近年來(lái)國(guó)際道路界廣泛開(kāi)展的一項(xiàng)工作，快速精準(zhǔn)的檢測(cè)技術(shù)有利于更好的對(duì)路面性能進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。本文主要介紹了近些年國(guó)內(nèi)外道路檢測(cè)車的發(fā)展?fàn)顩r、相關(guān)車型，及各種車型相關(guān)特點(diǎn)。

多功能道路檢測(cè)車；路面檢測(cè)；

0、引言

隨著公路里程的不斷增加，高速公路網(wǎng)和城市道路網(wǎng)迅猛發(fā)展，公路養(yǎng)護(hù)管理的工作量也不斷增加，對(duì)道路路面檢測(cè)需求也越來(lái)越大。道路檢測(cè)可以獲取道路的路況信息，通過(guò)路況信息可以判斷道路的使用情況以及損壞程度，為道路的養(yǎng)護(hù)和改建提供重要依據(jù)。如何快速、準(zhǔn)確、地獲取路況信息成為公路養(yǎng)護(hù)管理的關(guān)鍵所在。國(guó)內(nèi)外路面破損檢測(cè)技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)經(jīng)歷了三個(gè)階段：傳統(tǒng)的人工檢測(cè)、半自動(dòng)化檢測(cè)、無(wú)損自動(dòng)檢測(cè)。傳統(tǒng)的人工檢測(cè)存在很大不足：（1）工作環(huán)境惡劣、工作人員的人身安全得不到保證、影響交通的正常運(yùn)行；（2）費(fèi)時(shí)、費(fèi)人力、效率低，很難做到檢測(cè)的及時(shí)性和周期性（3）對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行重復(fù)判讀，驗(yàn)證其準(zhǔn)確性不利于對(duì)路面破損進(jìn)行客觀和準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。 隨著計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展，多功能道路檢測(cè)車?yán)孟冗M(jìn)的傳感器、數(shù)字采集及處理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)定位等技術(shù)，采用自動(dòng)化道路路況檢測(cè)技術(shù)對(duì)道路路面的狀況進(jìn)行檢測(cè)，這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了道路檢測(cè)管理系統(tǒng)的高速化、智能化、自動(dòng)化的發(fā)展。

1、國(guó)外道路檢測(cè)車發(fā)展概況

用路面損壞自動(dòng)采集設(shè)備取代人工量測(cè)的研究始于20世紀(jì)70年代初期，最早投入使用的半自動(dòng)路面檢測(cè)設(shè)備是法國(guó)道路管理部門研制開(kāi)發(fā)了路面攝影車（GERPHO系統(tǒng)）該系統(tǒng)基于攝影技術(shù)，將所攝得的底片“數(shù)據(jù)”洗印可以得到路面的數(shù)據(jù)，這套系統(tǒng)具有劃時(shí)代的意義,它是人們?cè)诠佛B(yǎng)護(hù)方面從人工走向自動(dòng)化,有效的減輕了人工檢測(cè)公路對(duì)交通的影響。但是GERPHO系統(tǒng)存在很多不足,在攝取路面圖像和處理輸出的數(shù)據(jù)得到分析損壞狀況時(shí)，仍然需要采 用人機(jī)交互的方式來(lái)進(jìn)行，無(wú)法實(shí)現(xiàn)脫機(jī)方式的全自動(dòng)化。所以該系統(tǒng)無(wú)法得到普及發(fā)展。

20世紀(jì)80年年代末，日本小松集團(tuán)研究發(fā)明了Komatsu系統(tǒng)道路檢測(cè)車，相比GERPHO系統(tǒng)該系統(tǒng)檢車在路面病害數(shù)據(jù)采集方面有了較大的提升，實(shí)現(xiàn)了對(duì)路面裂縫、車轍等病害的檢測(cè)；然而該系統(tǒng)檢測(cè)車由于檢測(cè)時(shí)只能在夜間以10km/h的低速行駛進(jìn)行拍攝，所以該系統(tǒng)也沒(méi)有得到商業(yè)化的推廣應(yīng)用。

20世紀(jì)90年代，瑞典的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)公司開(kāi)發(fā)了PAVUE 系統(tǒng)檢測(cè)車，車載系統(tǒng)通過(guò)四臺(tái)錄像機(jī)來(lái)采集路面損壞信息圖像，每一臺(tái)錄像機(jī)可以完成路面寬度的四分之一的拍攝畫面這樣四臺(tái)攝像機(jī)可以完成整條車道的拍攝。車上的照明系統(tǒng)可以增強(qiáng)光線來(lái)改善自然光不足所帶來(lái)的影響。由于 PAVUE系統(tǒng)硬件的性能高，其中包括80 個(gè)微處理器，可以完成最高車速為88km/h 的速度下處理路面圖像信息。系統(tǒng)可檢測(cè)的最小裂縫可以達(dá)到 2.5mm。但是受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件所限制，圖像信息是以模擬量存儲(chǔ)，而計(jì)算機(jī)只能對(duì)數(shù)字量進(jìn)行操作。因此需要將這些模擬量通過(guò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，通過(guò)這樣的轉(zhuǎn)化過(guò)程會(huì)使路面損壞信息處理的效率降低，同時(shí)檢測(cè)的精度也會(huì)受到影響。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)外的道路檢測(cè)車有了較快速度的發(fā)展，誕生了諸如澳大利亞Hawkeye系統(tǒng)檢測(cè)車，美國(guó)DHDV系統(tǒng)檢測(cè)車，加拿大的ARAN系統(tǒng)檢測(cè)車等，由于傳感器技術(shù)的發(fā)展，此類系統(tǒng)檢測(cè)車都能很好的利用到實(shí)際項(xiàng)目中，為道路路面的檢測(cè)提供了極大的便利。

2、國(guó)內(nèi)道路檢測(cè)車發(fā)展概況

我國(guó)道路路面檢測(cè)技術(shù)始于二十世紀(jì)八十年代后期，但由于早期我國(guó)國(guó)情及檢測(cè)技術(shù)硬件限制，道路檢測(cè)車在國(guó)內(nèi)的發(fā)展較為緩慢，近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展及道路檢測(cè)工作的日益增多，我國(guó)相關(guān)部門也對(duì)道路檢測(cè)車做了相當(dāng)?shù)难芯浚唧w如下：

2002年11月由江蘇省寧滬高速公路股份有限公司、南京理工大學(xué)和南京路達(dá)基礎(chǔ)工程新技術(shù)研究所研發(fā)成功的N-1型路面狀況智能檢測(cè)車是我國(guó)首套公路路面破損快速檢測(cè)車，N-1型路面狀況智能檢測(cè)車具有路面平整度檢測(cè)技術(shù)、路面破損圖像采集技術(shù)、掃描式車轍測(cè)量技術(shù)。檢測(cè)車上安裝了高性能圖像采集設(shè)備圖像處理系統(tǒng)可以對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，研制的圖像處理與分析軟件可以從圖像中提出路面的平整度、路面車轍、路面破損等數(shù)據(jù)。檢測(cè)車檢測(cè)的速速可以達(dá)到70 km/h 。對(duì)裂縫的檢測(cè)精度可達(dá)到 1mm，對(duì)車轍測(cè)精度為1mm、平整度的檢測(cè)精度為0.lmm。由于技術(shù)上的限制檢測(cè)車不能完成路面破損處的定位以及對(duì)破損信息傳輸方面的研究還有不足。

2004年11月南京理工大學(xué)的賀安之、賀斌、徐友仁、賀寧等南京理工大學(xué)在N-1型的基礎(chǔ)上共同研發(fā)出了JG-1激光三維路面狀況智能檢測(cè)車。JG-1型路面狀況智能檢測(cè)車具有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，JG-1系統(tǒng)具有高精度激光測(cè)距技術(shù)和斷面三維重構(gòu)技術(shù)。它可以在正80km/h-120km/h的行駛速度下完成對(duì)路面圖像信息的采集，通過(guò)設(shè)計(jì)的路面圖像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以分析路面縱向起伏情況和橫向路面車轍的狀況,并給出及時(shí)的路面檢測(cè)報(bào)告。車載上配有精密激光高程傳感器，通過(guò)高程擺動(dòng)激光掃描測(cè)距法進(jìn)行高精度的測(cè)量，對(duì)行駛過(guò)路面的裂縫與車轍進(jìn)行掃描，掃描可以提取路面的車轍、路面的平整度等數(shù)據(jù)，具有實(shí)用性。由于該系統(tǒng)以 10 幀/秒的速度采集路面的圖像所以每分鐘只能采集10幅圖像，但它不能一次同步完成多種病害的檢測(cè)，而且對(duì)路面裂縫檢測(cè)的精度也有不足。

ZOYON-RTM武漢大學(xué)卓越科技有限公司與湖北合力專用汽車公司聯(lián)合研制的道路檢測(cè)車與2008年研發(fā)成功，該系統(tǒng)已經(jīng)完成了四次技術(shù)的升級(jí)。它采用了先進(jìn)的現(xiàn)代信息技術(shù)，CCD攝影對(duì)路面裂縫圖像進(jìn)行采集,通過(guò)激光三維測(cè)量技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)路面車轍和平整度的測(cè)量,并且能夠獲取多目 CCD道路設(shè)施的三維立體圖像。武大卓越具有路面破損定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。最高車速可以達(dá)到100 km/h,采用激光照明可以完成晝夜工作，采用激光測(cè)距，精度達(dá)0.01毫米,車轍檢測(cè)精可以度達(dá)到1毫米。其測(cè)量功能有:路面狀況指數(shù)（PCI）、行使質(zhì)量指數(shù)（RQI）、車轍深度指數(shù)（RDI）、沿線設(shè)施養(yǎng)護(hù)狀況指數(shù)（TCI）。拍攝圖像可分辨路面上 1毫米的物體，幅寬為 4米。配有病害自動(dòng)分析模塊，可以減輕病害調(diào)查、統(tǒng)計(jì)的工作量。可有效的對(duì)我國(guó)高等級(jí)公路、城市道路進(jìn)行檢測(cè)，很好的采集路面裂縫圖像、道路設(shè)施立體圖像、路面的平整度以及路面車轍形狀等信息。

目前JG-1型路面智能檢測(cè)車、武大ZOYON-RTM系統(tǒng)道路智能檢測(cè)車在我國(guó)實(shí)際工程項(xiàng)目中得到了一定的應(yīng)用。

3、道路檢測(cè)車應(yīng)用前景

目前我國(guó)公路建設(shè)已逐漸進(jìn)入養(yǎng)護(hù)維修階段，未來(lái)將會(huì)面臨大量的道路維修檢測(cè)工作，道路智能檢測(cè)車以其快速、方便的特點(diǎn)將會(huì)在未來(lái)的行業(yè)發(fā)展中產(chǎn)生重要作用；然而，目前道路檢測(cè)車還存在圖像識(shí)別不清晰、病害檢測(cè)不全面等多方面問(wèn)題，還需要進(jìn)一步的研究。

[1]高建貞,任明武,唐振民.路面裂縫的自動(dòng)檢測(cè)與識(shí)別[J].計(jì)算機(jī)工程,2003,29(2): 149-150.

[2]潘玉利.路面管理系統(tǒng)[M].人民交通出版社,2000.

[3]伯紹波 瀝青路面裂縫圖像檢測(cè)算法研究 長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文2008

[4]郭寶良 CCD圖像處理及算法在瀝青路面破損檢測(cè)中的研究 山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2011

[5]王榮本．路面破損圖像識(shí)別研究進(jìn)展[J]．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2002，32(4)：92-96

[6]Jorge Alberto Prozzi.Modeling Pavement Performance by Combining Field and Experimental Data [D].University of California，2001.

K928

B

1007-6344（2017）02-0136-01

2016-12-10；

郝靈恩(1990-)，男，河南唐河人，在讀研究生，主要從事路面設(shè)計(jì)理論與施工技術(shù)研究方面的工作。