徐惠明

（福建發(fā)展高速公路股份有限公司泉廈分公司　廈門　361021）

路面破損檢測技術現(xiàn)狀與發(fā)展

徐惠明

（福建發(fā)展高速公路股份有限公司泉廈分公司廈門361021）

通過對路面破損檢測技術現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)的介紹和比較，提出了在大交通量通車路段，在滿足檢測數(shù)據(jù)精度要求的前提下，兼顧高效、安全、自動化和經(jīng)濟性、實用性的路面破損檢測技術選擇意見和建議。

路面；破損檢測；技術

1　前言

我國公路建設經(jīng)過二十年的快速發(fā)展，養(yǎng)護里程迅速增長。截止2014年底，全國公路總里程達到446.39萬km，公路養(yǎng)護里程435.38萬km，占公路總里程97.5%，高速公路里程11.19萬km，二級及以上公路里程54.56萬km[1]，交通運輸“十二五”公路規(guī)劃確定的公路建設發(fā)展目標[2]已基本完成，標志著以高速公路為重點的大規(guī)模公路建設時期的逐步結束和持久的、大規(guī)模公路養(yǎng)護時代的來臨。

路面養(yǎng)護既是公路養(yǎng)護工作的重中之重。自20世紀70年代北美發(fā)達國家首先提出基于現(xiàn)代檢測、評價與決策技術的路面管理系統(tǒng)概念以來，路面管理系統(tǒng)被世界主要國家的公路管理部門、科研院所、學校、國際金融組織等機構采用[4]。伴隨著路面管理系統(tǒng)的推廣應用，路面破損檢測技術也從傳統(tǒng)的人工調查為主，逐步向自動化、快速化檢測方向發(fā)展，新的檢測儀器設備也層出不窮。

2　路面技術狀況檢測指標及要求

按照《公路技術狀況評定標準》的要求，路面檢測包括路面損壞、平整度、車轍、抗滑性能和結構強度五項指標，其中路面結構強度為抽樣檢測指標。檢測時，按照上行方向和下行方向分別檢測，每個檢測方向至少檢測一個主要行車道；二、三、四級公路可不分上下行。各項指標的最低檢測與調查頻率如表1。

表1　最低檢測與調查頻率[3]

3　路面破損檢測技術現(xiàn)狀與發(fā)展

路面破損可分為裂縫類、變形類、松散類及其他類共四大類，21種病害（水泥路面為20種）。我國早期的有關規(guī)范把車轍作為路面破損諸多病害中的一種，與其它破損指標合并計算與評價，《公路技術狀況評定標準》首次將車轍作為路面性能狀況的一項單獨評定的技術指標。由于路面破損狀況復雜，類型多樣，需判斷破損的輕重程度并計算破損面積，因此目前市場上設備也參差不齊，自動化程度及精確度各不一樣。

3.1路面破損傳統(tǒng)檢測方法

傳統(tǒng)的路面破損檢測方法是通過人工徒步調查，記錄病害種類、數(shù)量，最后計算路面破損率，得出破損狀況指數(shù)PCI。由于技術手段落后，工作效率低，檢測和養(yǎng)護耗時較長，不得不長時間封閉交通，導致降低了道路的通行能力，增加了公路運輸成本，不僅帶來巨大的經(jīng)濟損失，而且造成了不良的社會影響。同時，由于在檢測、養(yǎng)護時存在大量人工作業(yè)，作業(yè)過程中時有交通事故發(fā)生，給人民的生命財產(chǎn)帶來了不必要的損失。傳統(tǒng)的檢測養(yǎng)護技術已無法滿足社會對檢測、養(yǎng)護的要求，快速檢測與養(yǎng)護技術的需求日益迫切。

3.2路面破損自動化檢測技術

路面破損自動化檢測是就是通過專業(yè)檢測設備在路面上快速行駛的同時對路面上的各種破損病害進行采集、分析、計算，得出路面破損狀況指數(shù)。目前自動化路面破損檢測技術主要把病害分為三類檢測：二維病害類、車轍和路面變形類。

3.2.1二維病害檢測

二維路面病害指在二維平面上可以看到的路面病害種類，主要指裂縫類，松散類、其它類等。目前國內外基本都是采用在檢測車上安裝高精度數(shù)碼黑白攝像機，配合同步閃光燈快速拍攝路面圖像，然后通過人機對話的方式，把圖像上的病害分類匯總，計算數(shù)量，因此路面圖像質量對于檢測結果準確性至關重要。決定路面圖像質量的因素主要有：攝像機的分辨率、拍攝時的亮度和拍攝方式。

（1）攝像機分辨率越高，拍攝的圖像精度越高。隨著計算機技術迅猛發(fā)展，路面攝像機CCD分辨率也越來越高，目前CCD在橫向的分辨率一般都采用2048象素，基本可以滿足路面病害檢測的需要。路面單車道的寬度通常為3.75m，假設圖像拍攝寬度為4m，那么每個象素對應的路面寬度約為2mm，又由于路面與病害之間存在不同對比度，光在裂縫等病害中發(fā)生了散射、折射等現(xiàn)象，圖像上實際可以看到的最小寬度可以達到1mm，即1mm以上寬度的裂縫在圖像中都可以識別。如果采用更高的4096象素CCD，雖然可以得到更高分辨率的圖像，但是由于產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)量龐大，處理速度緩慢，直接影響到檢測效率，且成本較高，因此較少有廠家使用。

（2）外界光線越好，圖像效果越好。由于在檢測過程中常常出現(xiàn)自然光線不足，樹木、構造物、車輛等在路面產(chǎn)生陰影等現(xiàn)象，為了消除這些陰影，必須配備與攝像機同步的閃光燈，保證拍攝亮度均勻。

（3）不同的拍攝高度和角度，也對后期破損識別的準確性產(chǎn)生影響。由于單車道路面寬度為3.75m，因此拍攝的寬度一般在4m以上，這樣就導致攝像機的安裝高度較高，正常須在3m左右，因此對車身高度要求比較苛刻。為了降低攝像機的安裝高度，解決方法一般有：斜角拍攝、采用廣角鏡頭、分兩個攝像頭拍攝等措施。各種拍攝方式的優(yōu)缺點和實際效果對比詳見表2。

表2　各種拍攝方式優(yōu)缺點

各種拍攝方式的實際效果對比詳見表3。

表3　各種拍攝方式實際效果對比

3.2.2車轍檢測

車轍也是屬于路面變形類病害之一，車轍檢測之所以單獨列出，主要是由于車轍檢測方法的多樣性及車轍指標的獨立性。傳統(tǒng)的車轍測試工具如路面橫斷面儀，需要橫向擺放在車道上，這種測試方法只適合在車流量小的路段上少量抽檢使用，而且存在現(xiàn)場維護安全的問題。

目前自動化車轍檢測設備一般可分為兩種：①橫梁多點車轍斷面采集儀，即在車輛前方安裝一個橫梁，橫梁上分布多個激光或超聲波傳感器，利用每個傳感器測出橫斷面各測點高程，經(jīng)過嚴格的算法運算，獲得車轍深度指標。②利用結構光片掃描技術，通過結構光片光與路面形成的交線，得出路面橫斷面曲線，送至車載工業(yè)專用機進行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)過計算得出車轍深度，這是今后車轍檢測技術發(fā)展的方向。兩種方法的優(yōu)缺點如表4。

表4　自動化車轍檢測方式優(yōu)缺點

3.2.3路面變形類檢測

路面變形類檢測又稱路面三維檢測。路面變形類病害主要指在路面上有形成高差的病害，例如沉陷、波浪、擁抱等。一直以來，對于路面變形類病害的自動化檢測都存在一定難度，目前國內已有機構研究推出了利用多條結構光掃描路面，識別出變形狀況，通過計算得出病害的高程和面積，如圖1。圖1中利用五條結構光掃描路面，通過攝像機拍攝得到路形圖像。五條直線平行則表示路面平坦，五條直線上凸或者下凹，則代表路面有沉陷或者擁抱，路面高差和面積值則通過嚴格標定試驗，根據(jù)圖像變形量換算得出。

圖1　路面變形檢測圖像

4　結語

總體來看，近來年我國路面破損自動化檢測技術及應用都有了非常大的進步。但是，由于我們的公路養(yǎng)護管理特別是大中修養(yǎng)護計劃的制訂大都還停留在追求短期養(yǎng)護效果為主，養(yǎng)護方案以經(jīng)驗為主的管理模式，對于路面管理系統(tǒng)的作用在認識上還有一定的差距。同時，由于目前自動化檢測設備價格高，也影響了自動化檢測技術在國內的大面積推廣應用。隨著我國公路養(yǎng)護管理工作的日益繁重和社會對道路交通服務質量要求的提高，簡潔、快速、精確的自動化檢測手段將成為今后發(fā)展的趨勢。

[1]2014年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報.中華人民共和國交通運輸部.

[2]交通運輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃.中華人民共和國交通運輸部.

[3]中華人民共和國行業(yè)標準.《公路技術狀況評定標準》（JTGH20-2007）.北京：人民交通出版社，2008.

[4]潘玉利.路面管理系統(tǒng).北京：人民交通出版社，1998.

U416.2

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1673-0038（2015）19-0212-02

2015-4-20