公路綜合檢測(cè)車在公路工程檢測(cè)中的應(yīng)用研究

文/蔣學(xué)智

1 前言

傳統(tǒng)的公路檢測(cè)方式需要人工操作，從而導(dǎo)致效率以及準(zhǔn)確率較低。公路綜合檢測(cè)車的推廣應(yīng)用，不僅可以提高檢測(cè)準(zhǔn)確度，準(zhǔn)確無誤地傳達(dá)檢測(cè)結(jié)果，同時(shí)還可以提高檢測(cè)效率。公路綜合檢測(cè)車可對(duì)檢測(cè)公路的車轍數(shù)據(jù)、平整指數(shù)、路面損害程度等信息進(jìn)行收集整理，同時(shí)清晰展示出來。因此，隨著公路養(yǎng)護(hù)工作量的快速增加，選用公路綜合檢測(cè)車進(jìn)行公路檢測(cè)，顯然具有必要性。

2 公路綜合檢測(cè)車系統(tǒng)組成及其優(yōu)勢(shì)

公路綜合檢測(cè)車主要由裂縫探測(cè)系統(tǒng)、定標(biāo)系統(tǒng)、定位定向系統(tǒng)、錄像系統(tǒng)、路面車轍檢測(cè)系統(tǒng)、安全隱患檢測(cè)系統(tǒng)、構(gòu)造深度檢測(cè)系統(tǒng)等多個(gè)部分組成，各自系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用。

公路綜合檢測(cè)車與傳統(tǒng)人工檢測(cè)相比，其無論在檢測(cè)效率還是檢測(cè)精度等方面都有顯著優(yōu)勢(shì)。

2.1 檢測(cè)項(xiàng)目

公路綜合檢測(cè)車可直接通過車上已安裝設(shè)備進(jìn)行測(cè)量和拍照，從而可以對(duì)路面平整度、路面構(gòu)造深度、路面損壞情況等進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析、存儲(chǔ)。因此檢測(cè)結(jié)束后，可人工對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱、核對(duì)[1]。

2.2 檢測(cè)效率

公路綜合檢測(cè)車具有高效的檢測(cè)效率，其通過打開車載檢測(cè)設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)上路檢測(cè)，車在行駛過程即是檢測(cè)過程，車輛行駛速度最高可達(dá)84km/h。

2.3 檢測(cè)精度

公路綜合檢測(cè)車的檢測(cè)精度不低于人工檢測(cè)精度，因此相當(dāng)于節(jié)省了檢測(cè)成本。為獲取相關(guān)的檢測(cè)數(shù)據(jù)和資料，公路綜合檢測(cè)車對(duì)被檢測(cè)路段進(jìn)行圖形圖像識(shí)別，屬于無損檢測(cè)方式，對(duì)路面性能沒有損傷[2]。

2.4 檢測(cè)安全性

公路綜合檢測(cè)車是通過車輛行駛過程中進(jìn)行檢測(cè)，避免了人工檢測(cè)需要封閉交通的弊端，使得發(fā)生交通事故的概率大大降低，同時(shí)還可保障了檢測(cè)過程中可通車的優(yōu)勢(shì)。

3 公路綜合檢測(cè)車應(yīng)用

3.1 路面裂縫檢測(cè)

公路綜合檢測(cè)車對(duì)于路面損壞檢測(cè)子系統(tǒng)是采用三維相機(jī)和紅外線激光，激光傳感器的橫向點(diǎn)間距為1mm，行進(jìn)方向的相鄰橫斷面間距為5mm，高程分辨率0.3mm。其檢測(cè)原理是基于激光三角測(cè)距原理，從而讀取出公路橫斷面相關(guān)數(shù)據(jù)，由于三維相機(jī)的介入，使得高精度的三維檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)較容易獲取，再結(jié)合路面圖形圖像數(shù)據(jù)，可以把被檢測(cè)路段上的裂縫、車轍、沉陷、邊角剝落等所有存在的病害都識(shí)別出來[3]。

3.2 路面平整度檢測(cè)

公路綜合檢測(cè)車對(duì)于路面平整度檢測(cè)原理是在兩后車輪前方安裝2 個(gè)激光測(cè)距器和2 個(gè)加速度計(jì)，通過利用激光測(cè)距機(jī)測(cè)量設(shè)備與路面間的相對(duì)距離，從而得到公路縱斷面的相對(duì)高程，最后輸出國(guó)際平整度指數(shù)（見圖1）。

圖1 平整度檢測(cè)系統(tǒng)原理

3.3 路面車轍檢測(cè)

公路綜合檢測(cè)車對(duì)路面車轍檢測(cè)原理是利用車上安裝的紅外激光發(fā)射器和2 臺(tái)CCD 相機(jī)對(duì)公路變形采取檢測(cè)，此檢測(cè)需在同步控制器觸發(fā)控制下進(jìn)行。然后利用相機(jī)拍攝的線激光在路面上的形變情況，再進(jìn)行分析，結(jié)合分析結(jié)果從而得出公路車轍深度等數(shù)據(jù)。

為了驗(yàn)證公路綜合檢測(cè)車對(duì)路面車轍檢測(cè)效果，選取試驗(yàn)路段，分別采用人工測(cè)量和公路綜合檢測(cè)車兩種方法，進(jìn)行車轍檢測(cè)試驗(yàn)。檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果如表1 所示。從試驗(yàn)路段的檢測(cè)數(shù)據(jù)可表明，公路綜合檢測(cè)車所測(cè)量的車轍數(shù)據(jù)與人工測(cè)量數(shù)據(jù)較為接近，誤差均在3mm以內(nèi)，從而驗(yàn)證了公路綜合檢測(cè)車對(duì)于檢測(cè)公路車轍可行性[4]。

表1 車轍試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

3.4 工程案例應(yīng)用效果

3.4.1 項(xiàng)目概況

從上述分析表明，公路綜合檢測(cè)車對(duì)于檢測(cè)路面裂縫、路面平整度以及路面車轍等方面具有可靠性。為了進(jìn)一步驗(yàn)證其應(yīng)用效果，下面結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。

西北區(qū)域某高速公路全長(zhǎng)約100km，公路設(shè)計(jì)為雙向四車道，路面設(shè)計(jì)寬度為24m，公路設(shè)計(jì)時(shí)速為100km/h，路面設(shè)計(jì)荷載為汽車-超20，掛-120。公路地處西北戈壁沙漠干旱區(qū)，首次對(duì)該公路相關(guān)指標(biāo)采取檢測(cè)。在這個(gè)工程測(cè)量實(shí)例中，采用公路綜合檢測(cè)車對(duì)不同路段的平整度、構(gòu)造深度和車轍進(jìn)行測(cè)試。

對(duì)該公路采取平整度檢測(cè)、路面車轍和構(gòu)造深度檢測(cè)路段分別選取長(zhǎng)度為200m 和300m 路段。同時(shí)為了提高檢測(cè)準(zhǔn)確率，對(duì)上述每個(gè)路段，分別按照25km/h，45km/h，70km/h 的時(shí)速分別進(jìn)行4 次試驗(yàn)檢測(cè)。

3.4.2 構(gòu)造深度檢測(cè)

構(gòu)造深度的檢測(cè)原理和車轍檢測(cè)相似，利用檢測(cè)車內(nèi)部設(shè)備先在高照度下采集公路圖像，繼而通過智能識(shí)別系統(tǒng)確定公路構(gòu)造深度。兩個(gè)試驗(yàn)路段中，公路綜合檢測(cè)車和人工測(cè)量數(shù)據(jù)如表2 所示。從表2 檢測(cè)結(jié)果表明，公路綜合檢測(cè)車測(cè)量出的公路構(gòu)造深度與人工測(cè)量數(shù)據(jù)相差較小，遠(yuǎn)小于1mm。

表2 公路構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果（單位：mm）

3.4.3 平整度檢測(cè)

公路綜合檢測(cè)車通過利用設(shè)置在車輪上的加速度和激光測(cè)距器來實(shí)現(xiàn)公路平整度檢測(cè)，通過測(cè)量車輛輪跡帶出的平整度，然后利用相關(guān)計(jì)算方法計(jì)算輸出國(guó)際平整度指數(shù)IRI，系統(tǒng)同時(shí)計(jì)算出偏差。試驗(yàn)段的公路平整度檢測(cè)結(jié)果如表3 所示。從表3 檢測(cè)結(jié)果表明，公路綜合檢測(cè)車與人工檢測(cè)對(duì)比，其平整度檢測(cè)結(jié)果相差不大，偏差平均值均在3%以內(nèi)[5]。

表3 公路平整度檢測(cè)結(jié)果（單位：%）

3.4.4 車轍檢測(cè)

公路綜合檢測(cè)車對(duì)路面車轍檢測(cè)是利用車上安裝的紅外激光發(fā)射器和2 臺(tái)CCD 相機(jī)檢測(cè)路面變形情況，借助紅外激光發(fā)射器發(fā)出的激光識(shí)別路面變形點(diǎn)，并加以分析，自動(dòng)計(jì)算路面車轍深度。兩個(gè)試驗(yàn)路段的車轍深度檢測(cè)結(jié)果列于表4。從表4 檢測(cè)結(jié)果表明，公路綜合檢測(cè)車與人工檢測(cè)對(duì)比，其車轍深度檢測(cè)結(jié)果相差不大，偏差平均值均在3mm 以內(nèi)。

表4 公路車轍深度檢測(cè)結(jié)果（單位：mm）

4 結(jié)語

隨著公路檢測(cè)工程量的快速增加，單純采取人工進(jìn)行公路檢測(cè)逐漸不能適應(yīng)公路快速發(fā)展的要求，而公路綜合檢測(cè)車在公路檢測(cè)中的應(yīng)用，在保證公路檢測(cè)結(jié)果滿足精度要求的前提下，可以大大提高公路檢測(cè)效率，也節(jié)約了大量的人工。本文主要闡述了公路綜合檢測(cè)車在路面典型病害檢測(cè)中的工作原理，同時(shí)結(jié)合工程案例分析其應(yīng)用效果。從工程實(shí)例應(yīng)用效果得到以下結(jié)論：公路綜合檢測(cè)車在路面裂縫、路面平整度以及路面車轍方面的檢測(cè)結(jié)果表明，其與人工檢測(cè)結(jié)果相差較小，而且偏差均在允許范圍內(nèi)。通過試驗(yàn)段檢測(cè)結(jié)果，表明公路綜合檢測(cè)車的檢測(cè)精度能夠滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，可以廣泛應(yīng)用于公路檢測(cè)過程中。公路綜合檢測(cè)車與人工檢測(cè)相比，檢測(cè)效率得到有效提高，而且避免人工檢測(cè)中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)。