高科技自动化检测技术在路面工程质量评价上的应用.PDF

第一届全国公路科技创新高层论坛论文集 新技术新材料与新设备卷 高科技自动化检测技术在路面工程质量评价上的应用 和 松 交通部公路科学研究所 摘 要 本文论述了目前激光、雷达等高科技尖端技术在公路路面检测领域内的应用情况，对 路面自动化测试设备和技术今后的发展趋势作出预测。另外，作者简要总结了我国路面自动测试技 术的应用、研究及市场现状。 关键词 高速公路、路面质量、高科技尖端技术、自动化检测 0．前言 当今世界范围内对计算机、激光、GPS 卫星定位及雷达等高科技先进技术的推广应用，使人类 的生存环境与生活质量发生巨大的变化，无数科学家和工程技术人员正致力于将这些尖端技术应用 到各行各业的生产实践中去。公路交通领域内的技术进步在近几十年产生了飞跃式的发展，尤其是 高科技技术对公路行业的不断渗透，改变了人们多年的传统观念，积极寻求在本行业采用跨学科的 先进专业技术，促使公路工程建设规模、管理质量和运营效率都得到极大的提高。而公路路面质量 的自动化检测是利用高科技程度较为显著的一方面，激光、超生波和雷达的高速无损探测、计算机 自动化分析和控制，以及GPS 卫星定位等均是目前采用的热门检测技术手段。本文就这些高科技产 品在世界范围内的发展趋势和国内应用概况作一论述。 1．公路路面高科技检测技术应用背景 高速公路的建设是世界各国发达程度的一种体现，而高速公路因车流量巨大、车速高及车辆行 驶轨迹渠化现象明显的特点，其技术标准也更为严格。在不影响正常车辆行驶状况及不破坏路面原 有结构的基础上，为准确控制和评价高速公路的建筑工程质量和使用运营状况，采用多种高科技的 检测技术是大势所趋。评价高速公路的质量好坏需依据多项技术性能指标，常见各项主要指标代表 的不同技术性能如下： ·压实度—路基路面材料空隙率的大小； ·弯沉—路基路面承载的整体强度； ·平整度—路面高速行车的舒适性； ·摩擦系数和构造深度—路面的抗滑安全性能； ·几何线型—路面宽度、高程、中线偏位以及横、纵坡和弯道半径； ·路面厚度—路面各结构层厚度和分布均匀性。 这些指标在早期低等级公路上主要是通过利用贝克曼梁、专用直尺、摆式仪、铺砂仪、水准仪、 经纬仪及路面钻芯取样等简单工具和人工试验方法进行检测和评价的。虽然仪具和方法简单，但测 试效果存在精度差、测试工作效率低、部分破坏路面结构及受人为影响因素多等缺点。尤其针对高 速公路连续高密度和不宜封闭正常交通的检测需求，人工测试方法除上述缺点外，还存在着不能保 证检测现场安全性这一致命弱点。为此，产生了对高性能自动化无损检测技术的需求。 高性能路面检测设备开发和应用所追求的目标是准确、高效及安全。具体来讲，就是以各种电 子和机械自动化测量方式代替人工测量，并通过微机及专用软件实现测试数据的自动采集、记录和 统计计算分析等功能。这样不仅避免了人为影响因素对测试结果的干扰，而且可以成倍提高测试速 307 第一届全国公路科技创新高层论坛论文集 新技术新材料与新设备卷 度和采样频率，极大地增强了工作效率和现场安全性。从上个世纪二、三十年代英、法等西方工业 发达国家就已开始这方面的探索，由于当时的各种电子和工业产品及制造技术尚不发达，因此其研 制的早期测试设备仅能实现路面某些性能的初级自动化测试功能，例如早期的自动弯沉仪、摩擦系 数测试车和平整度测试仪等。这些设备利用单向固化的机械工作控制程序和各种电测技术，包括压 力、位移、扭矩和温度等传感器，虽然较大地减轻了人的工作强度，并可大幅增加测试的采样频率； 但还是存在精度保证性不高和不能实现智能控制功能的弱点。 科学技术的进步在近几十年时间中突飞猛进，尤其象计算机、激光、雷达、GPS 等高科技技术 和新型工业与电子产品的不断发展，不仅使其自身基础研发能力大幅度提高，而且被广泛应用于如 公路检测等实用技术当中。新产品和技术的应用不仅极大地提高了检测仪器的测试精度和效率，而 且能够通过具有交互界面的微机控制软件灵活改变系统设置参数，以便适应测试过程中复杂的现场 情况；同时测试数据的快速分析和统计处理能力也大大增强。从表 1 中可了解目前路面性能测试设 备对高科技自动化技术的应用状况。 测试指标