激光三维路面状况检测系统的研制.pdf

386 第三届全国公路科技创新高层论坛论文集(上册) 激光三维路面状况检测系统的研制 贺安之徐友仁 (南京理工大学科技园 南京210000) 1 概述 高速与高等级公路的发展已成为一个国家经济发展的重要标志，我国的高速公路发展水平迅速已跃居世 界前列，因此客观而正确的对高速公路的质量进行评价，对运行中的公路产生的各种破损进行及时监测与管 理，及时指导维修，保证运行效率与安全成为亟待解决的问题。进入20世纪90年代，随着经济的高速发展，公 路已成为人们普遍关心的问题。我国现有公路总里程130万公里，但检测技术和设备仍以人工和低速检测仪 器为主．，国外进口设备不仅价格高而且也其性能也远不能满足高速检测的要求，因此公路管理部门对日益增 长的高速公路的路面缺少系统的检测、评价和科学的养护决策管理，路面破损得不到及时维修而加速损坏，在 决策过程中，常常由于经验限制及缺乏路面破损和程度的定量掌握，使路面养护方案不尽合理，由此造成了养 护资金浪费、路面质量下降及使用者费用上升，因此急需高速实时的路面检测设备来解决这一发展中的难题。 南京理工大学科技园比奇科技有限公司研制的激光三维路面状况智能检测系统成功的解决了这一难题。 2国内外现有检测技术与设备 2．1 国内原有检测设备大多为人工和低速设备 国内的路面检测仪器大多毋限于人工和低速检测设备，如用于平整度检测的仪器长期采用人工检测设 备三米尺和低速检测设备八轮仪，用于车辙检测则用人工操作的横断面仪，裂缝则全用人工沿路观察记录， 显然人工和低速设备用于骏工验收尚可，而用于运行中的高速公路则无能为力，封路检测不仅严重影响交通 而且造成重大经济损失。 2．2 国外先进智能设备涌入和占领国内市场 国外高速公路发展较早，开发了多种较高速韵智能简检测设备，如开发最早而至今还广泛使用的响应类 平整度仪器，颠簸累集仪，近年开发的加速度传感器修正车体运动的激光断面平整度仪，横向线列多高程传 感器的激光或超声车辙断面仪。及基于高速路面图像与处理的路面裂缝破损仪等或其集成的设备。它们可 在不影响正常高速交通情况下进行检测，在一定程度上满足了高速公路检测的需求。 2．3 国内外检测设备的技术性能皆不能满足要求 近几年我国高速公路的飞速发展，迫切需要高速智能检测设备，因此大量国外设备涌入我国，占领我国 公路检测市场。但几年来实践表明；国外这些检测设备不适合也远不能满足我国的要求。不仅因为仪器的 操作界面未能汉化或不适应国人使用，维修不到位使许多进口仪器长期不能正常使用。而更为重要的是它 们的技术性能也并不完美，不能正确给出按交通部规程如2002年颁布的“高速公路养护质量检评方法”要求 的各项检测数据与报表。在这些设备中平整度仪器较成熟，能给出国际平整度指数IRI，对数据适当处理即 可基本满足交通部规程的要求。车辙检测是一个国外也未能解决的问题，他们的基本方案都是采用横向共 横梁线列多高程计的分离多点断面测量法。仅采用高程计的原理(如激光测距或超声测距)和数量不同(3 到37介头)而已，其显著缺点是为实现全车道测量，必须是横梁向车体两侧伸出，影响正常交通，着是高速公 路交通所不允许的，离散多点测量，必然有高低点漏测，影响测量正确性与精度l对路面破损中的拥包，坑槽 与沉陷等变形类破损则无能为力l对裂缝，路面污染等破损国际上更不成熟，不仅智能处理未能解决，而且对 激光三维路面状况检测系统的研制 387 破损只能给出统计报告，而不能给出每个破损的具体位置，因此不能有效指导路面维修。因此现有的国内外 智能检测仪器皆不能给出完整正确的部定破损报表。 3激光三维路面状况智能检测系统的研制成功满足了这一迫切要求 3．1激光三维路面状况智能检测系统的技术性能与功能 南京理工大学科技园研制出具有我国自主知识产权的激光三维路面状况智能检测系统完全满足了这一 迫切要求，能按交通部规程要求给出平整度与行驶质量指数、车辙，路面变形与裂缝等路面破损状与路面状 况指数报表，对该系统的各单元技术已经严格的精度和验证，对各分系统已经经过工程应用性检测和实验 运行，特别是给出能有效指导路面维修的严格里程桩号的破损路面的图像。因此该系统不仅是路面状况的 高速高效诊断系统，而且是能有效指导道路维修的管理系统。