公路养护行业路况快速检测技术及设备的研发与应用历程

来源：中为咨询网www.zwzyzx.com 【日期：2014-12-28 21:58:25】【打印】【关闭】

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公路技术状况检测是一切公路养护活动的基础。公路技术状况检测技术经历了从人工检测、单指标自动化检测到多指标快速检测三个发展阶段。

在上世纪40 年代之前，公路主要性能指标如破损、平整度主要依靠人工通过皮尺、直尺等简单工具进行丈量的方式获得。人工检测的主要缺点在于：①影响交通：经常需要封闭车道进行详细检测，影响正常的交通秩序；② 高耗低效：人工检测需要耗费大量的人力且速度有限、效率低下，难以做到周期性和及时性；③ 安全性差：交通流量会给实地病害测量人员带来一定的安全隐患；④ 数据可靠性差：人工检测受主观因素影响较大，一般不可能进行重复判读，难以对公路技术状况进行客观和准确的评价。

上世纪40 年代美国研发了早期的平整度自动化检测设备BPR 平整度仪，随后英国、法国、澳大利亚等国在此基础上陆续开发了检测速度更快的平整度检测设备如颠簸累积仪（BI）、APL 纵断面分析仪、NAASRA 平整度仪等。随着激光和超声波技术的广泛应用，道路平整度检测设备发展迅速，如英国TRL研制的激光平整度仪、美国南达科他州的激光断面仪、丹麦的RSP 和Profilograph 以及瑞典的RST 等，并逐渐将车辙检测功能与平整度检测功能集成到同一套设备中，初步实现多指标同步检测。国内对道路平整度检测设备的研制起步较晚，20世纪80年代以后才有了较大的发展。研制生产了连续平整度仪、颠簸累积仪等检测设备，而且近年来还从国外引进了不少先进的平整度检测设备，为我国高等级公路的快速检测评定和路面管理系统的大量数据采集发挥了积极作用。目前，各类激光平整度仪是平整度检测的主流设备。

国外路面损坏自动化检测技术及设备研发时间大约开始于上世纪70 年代，至今大致经历了4 个发展时期，第一代是基于摄影技术的路面损坏检测，属于半自动化检测技术，其特点是能够明显减少野外作业时间，减少检测工作对交通流的影响，但采集的图像数据仍需要在室内进行人工处理。第二代是基于模拟摄像技术的路面损坏检测，需要多个相机，代表性设备是美国的PCES 系统，与第一代技术相比，采集的图像已可部分由机器识别辅助人工处理。第三代是基于数字相机技术的路面损坏检测，代表性的设备是澳大利亚的Roadcrack，采集的图像已可完全由机器识别，可识别2mm 以上的裂缝，识别准确率可达到85%以上。第四代是基于线扫相机技术的路面损坏检测，只需一个相机，图像的分辨率更高，可识别1mm 的裂缝。在路面损坏自动化检测技术日趋成熟的同时，从上世纪90 年代开始，一些国家相继开发了路况多功能检测系统，逐步将平整度、车辙、纹理深度、几何线形等路况检测功能与路面损坏检测功能集成到同一套设备中，其中代表性的设备有澳大利亚ARRB 集团的路网检测车NSV、加拿大的ARAN、美国的DHDV 和英国的HARRIS 等。

我国从上世纪90 年代开始多功能路况快速检测设备的研制工作，由于当时公路建设的快速发展，使我国公路养护里程迅速增长，与此同时，重载交通和交通量的快速增长和快速出现的路面大中修养护需求，使我国公路养护管理部门承受了巨大的压力。我国通过世界银行、亚洲银行等国际贷款项目，引进了大量的路况快速检测技术及设备。但由于路面损坏等关键技术指标的国外技术垄断、升级力度不够、技术支持不足、维护成本高等原因，引进的路况快速检测技术及设备基本上都未能得到有效的应用，许多设备长期闲置。

交通运输部公路科学研究院公路养护管理研究中心经过六年的研究，于2006 年开发出第一代基于线扫技术的多功能路况快速检测系统CiCS（Crackingimage Collection System），可实现车流速度下路面损坏、平整度和前方图像三项指标的同步采集。与CiCS 配套的路面损坏识别系统CiAS（Cracking imageAnalysis System）能够自动识别和处理由CiCS 采集的路面损坏图像，对裂缝、坑槽等路面损坏进行自动分析和处理，找出裂缝位置，计算裂缝长度、宽度和路面损坏率。CiAS 能够识别1mm 以上的沥青路面和水泥混凝土路面裂缝，自动剔除水泥混凝土路面接缝，正常路面条件下，病害识别准确率达到了90%以上，满足《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）的要求，检测结果可以直接导入路面管理系统CPMS，用于路况评价和养护分析。相关技术的开发促进了公路快速检测技术及设备的应用。

2007 年中公高科有限成立后，根据国内公路养护快速发展的需要，以及国外对相关设备的需求，本公司对CiCS相关技术进行了进一步的研究开发。在实施CiCS 进一步深入研发的过程中，充分吸收了欧美其他国家的现行标准和规范，采用了立足国内、面向国际的技术思路：① 开发了新的路面平整度检测技术，有效解决了同类技术普遍存在的在低速、加减速情况下平整度测试不准确的难题；② 开发了新的车辙检测技术和数据处理算法，相比传统检测方法，不仅成本降低了很多，精度也优于国内同类技术。特有的路面边缘去除算法，可有效消除由于测试过程中车辆横向位置变化引起的车辙测量误差；③ 根据欧美标准，开发了三线纹理检测技术，不仅检测路面双轮迹的纹理深度，还可对路面磨耗程度进行测量；④ 开发了地理位置和几何线形检测子系统，可精确测量道路的纵坡、横坡和曲率半径；⑤ 开发了路面损坏系统CiAS 的配套系统“ CIC（损坏识别控制系统）”，可有效提高复杂路况条件下的路面损坏识别准确率。

新一代CiCS系统适用于高速公路、普通公路、城市道路、机场道面的路况快速检测，采用模块化的结构，最多可同时检测及采集路面损坏、平整度、车辙、构造深度、前方图像、几何线形等7 类指标39 个参数。

已购买CiCS 系统在2007 年之前登记的原属公路所的所有专利和软件著作权，现在已完全拥有CiCS 相关资产与技术并具备了深度的技术研发能力。

随着干线公路交通流量的快速增长，公路养护对快速检测技术及设备提出了更高的要求。2011 年7 月，由公路所、国家道路及桥梁质量监督检验中心以及本公司联合编写的GB/T 26764-2011《多功能路况快速检测装备》国家标准由国家正式发布，并于2011 年12 月1 日起开始实施。《多功能路况快速检测装备》是我国公路养护领域的一项重要标准，将指导我国路况快速检测技术及设备的规范化应用。

截至2013 年12 月31 日，中公高科CiCS 对全国高速公路及普通干线公路路网检测的累计里程突破83.2 万车道•公里，其中2011 年度和2012 年度的检测里程均突破20 万车道•公里（约12 万公里）、2013 年度的检测里程约为26.2 万车道•公里（约18 万公里）。为公路管理部门全面掌握当地路网的技术状况及管养水平提供了数据支撑。但是，目前我国多功能路况快速检测设备应用里程占比仍然较小；大部分干线公路，除平整度等个别指标采用单一功能的检测设备外，仍然主要依靠人工目测和手工丈量的传统检测方式；量大面广的农村公路，路况自动化检测尚未提上议事日程。从总体上看，我国公路自动化快速检测技术的应用尚处于起步阶段。

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