路面紋理數(shù)據(jù)采集技術(shù)與評價指標綜述

(新疆大學建筑工程學院 新疆 烏魯木齊 830047)

引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，公路事業(yè)也隨之蓬勃。在此情況下，路面安全問題引起了人們的重視。從安全的角度看，路面的抗滑性能和路表面的紋理構(gòu)造相關(guān)，目前路面紋理數(shù)據(jù)采集技術(shù)日益完備，大致有擺式摩擦儀、相機拍照處理技術(shù)、激光構(gòu)造儀。不同的采集技術(shù)，評價指標也不一樣。

一、擺式摩擦儀

擺式摩擦儀是英國 TRL 研制的一種小型路面抗滑性能測試裝備，在世界上被很多國家廣泛使用[1]。擺式摩擦儀在測試路面紋理時的工作原理為:將擺的摩擦塊調(diào)節(jié)到相應(yīng)高度，并將擺針調(diào)節(jié)到相應(yīng)位置，按動開關(guān)使其自由下落，摩擦塊接觸路表面時發(fā)生摩擦，消耗動能，摩擦塊將上升到另一側(cè)相應(yīng)的高度，此時的高度與初始值得差值記為擺值 BPN。路面的表面紋理越粗糙，則擺的摩擦塊與路面之間消耗的能量越大，上升的高度與初始高度之間的差值越大，BPN 值越大。

擺式摩擦儀因為價格低廉、攜帶方便、操作簡單的優(yōu)勢，已經(jīng)在工程上廣泛應(yīng)用。但是擺式摩擦儀在紋理粗糙度大的路表面上進行測量時容易產(chǎn)生較大偏差。

二、相機拍照圖像處理技術(shù)

在擺式摩擦儀盛行很長時間后，廣大學者開始從不同角度思考如何收集路面紋理數(shù)據(jù)。王端宜等人利用相機獲得的數(shù)字圖像采集路面紋理數(shù)據(jù)[2]，工作原理很簡單。當平行光線照射到瀝青混凝土路面等凹凸不平的路面紋理，會發(fā)生漫反射，表面凸起的地方大部分光線能反射出去，因此體現(xiàn)出較高的灰度值。相反，表面下凹的地方大部分光線被吸收，因此體現(xiàn)出較高的灰度值。圖像中凸起部分灰度值的平均值與下凹部分灰度值的平均值的差值，再經(jīng)過比例修正等處理，可以得到路表面構(gòu)造深度值[3]。構(gòu)造深度值越大，路表面紋理越粗糙。

相機拍照圖像處理技術(shù)是為實現(xiàn)之后的連續(xù)采集路表面紋理數(shù)據(jù)打下基礎(chǔ)。目前為了使采集到的數(shù)據(jù)更符合實際情況，提高獲取的路面圖像質(zhì)量是關(guān)鍵問題。

三、激光構(gòu)造儀

激光構(gòu)造儀是利用激光位移傳感器實現(xiàn)快速高效檢測路面宏觀紋理的儀器[4]。將一束激光投射到路面上，然后使用采集器接受散射信號，通過轉(zhuǎn)換采集器接收信號的變化，可以計算出路面的高程信息，從而描繪出路表面的縱斷面輪廓線。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，能計算出路面的斷面平均深度MPD，然后通過一系列轉(zhuǎn)化得到路表面平均構(gòu)造深度MTD。MTD越大，路面紋理越粗糙。

激光構(gòu)造儀收集到的數(shù)據(jù)精確度已經(jīng)得到廣大學者的認可，但是昂貴的設(shè)備、復雜的操作仍然是推廣此項技術(shù)的難點。

四、結(jié)語

本文詳細描述了擺式摩擦儀、相機拍照圖像處理技術(shù)、激光構(gòu)造儀這三種路面紋理采集技術(shù)的工作原理、評價指標，客觀對比了各技術(shù)的優(yōu)缺點。在今后科學技術(shù)的飛速發(fā)展下，可能更多的路面紋理采集技術(shù)被提出，希望此文能對今后的路面紋理問題分析有幫助。