摘要:高速公路养护巡查中采用无人机技术能够大大提升场外作业能力及效率,在阐述高速公路养护巡查要求及内容的基础上,就无人机在边坡养护巡查中的应用进行了分析。
关键词:高速公路;边坡养护巡查;无人机;应用分析
随着科学技术和航空工业的快速发展,无人机的性能不断提高、功能日益完善,无人机被广泛应用于电力、石油、农业、通信等多个领域。边坡作为山区高速的重要组成部分,其养护巡查一直是道路巡查工作的重点和难点。目前边坡日常养护巡查主要依靠人工巡查,危险性高、劳动强度大、耗时费力,且部分边坡由于地形、工具等限制容易形成巡查盲点。为此,本文对无人机在边坡日常养护巡查中的应用进行探讨,以期能够提高巡查工作效率、降低危险性,对无人机在巡查中的实际应用提供参考。
一、高速公路边坡日常养护巡查要求及内容分类
(一)日常养护巡查要求
高速公路边坡主要是在人类工程活动中形成的,主要哟自然斜坡和人工边坡两种,其主要的病害形式较多且具有突发性比较强的特点,这就对高速公路边坡日常养护巡查提出了较高的要求。通常对于巡查周期的要求,就是需要根据不同地区高速公路的不同边坡特点来进行分类,针对其不同的类型以及存在边坡病害形式的不同和危害程度的不同来进行巡查周期的制定。而在容易出现暴雨或者雨水较多的季节则应该在所制定的周期基础上适当增加巡查频率,而且在边坡治理的过程中也需要增加巡查频率,且不能低于每天一次。此外,对于巡查范围的要求,通常要求由路堑的排水沟开始一直到坡顶外侧的两边沟宽的范围内,而且距离不能小于20m,通常通过巡查人员目测的方式来对变频的坡体以及防护构造物进行一般性的检查。
(二)边坡日常养护巡查内容
由于高速公路边坡在日常运营中容易出现失稳现象而对道路的稳定性和车辆行驶的安全性造成不利影响,因此不仅需要在高速公路建设时尽量保证与周围环境相协调并确保生态环境的相对平衡,还要根据工程所在地区中地形和地质等特点来进行防护工程的选择和建设,此外,还要针对以下内容进行边坡日常养护巡查工作的开展:一是对支档结构防护的养护和巡查。此防护结构主要是针对稳定性比较差甚至是不稳定的边坡所采用的提高边坡率以及对其进行加固来提高其稳定性的方式,因此需要针对其结构中的抗滑桩、锚杆式、悬臂式、重力式等多种结构进行巡查。二是对于坡面防护的巡查,由于此种防护结构通常作用于稳定性比较高的边坡中,主要租用就是防止在边坡开挖之后坡面的岩体在风化作用下脱落或者掉块而导致局部变形情况的发生,巡查的主要内容就是砌石、喷锚以及柔性等三类防护结构。此外,对于排水设施来说,其通常会在边坡的坡顶、坡面、坡脚、以及边坡中部的平台上进行设置,而且坡面上通常采用排水沟以及截水沟等形式,因此在进行巡查时通常需要针对其中的各种截排水综合设施是否出现堵塞等问题,以及排水设施是否出现破损还有涵沟的连接以及畅通情况等。
二、高速公路边坡日常养护巡查中存在的问题
目前无人机技术已经被广泛的应用于多个领域,并且取得了不错的成果,但受限于无人机飞行控制技术、GPS定位精度等因素,无人机的安全作业与其作业环境有很大的关联。为了保证无人机在边坡巡检中的实用性,进行了现场环境分析。
(一)高公路边坡环境分析
(1)GPS信号难以保证。许多边坡位于山区地带,由于山的遮挡,GPS信号通常情况下比较弱甚至没有,或出现信号不稳定的情况。
(2)边坡上空环境复杂。不少边坡周围设有供电设施,输电导线横跨于边坡上空。输电导线会根据不同的用电需求被分成不同的等级,而架设不同等级电线的对地高度是不同的,部分边坡上空甚至有不同等级的电线相互交错。
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(3)为实现网络、通信信号全覆盖,架设了大量的通讯基站,部分边坡附近也存在通信基站。通讯基站发射的无线电会干扰无人机与地面之间的遥控信号,使得遥控距离大幅度缩短而影响无人机的飞行控制,导致无人机出现失衡等情况。
(4)高速公路边坡位于高速公路的两侧,且边坡的坡脚一般距离道路较近。高速公路上会不定时地经过高速行驶的车辆,而在日常的养护巡查中是不会对道路进行管控的。由《道路交通安全法》第五节高速公路特别规定可知,除了行人、非机动车拖拉机、轮式专用机械车、铰接式客车、全挂拖斗车以及其他设计最高时速低于70公里的机动车不得进入高速以外,其他机动车辆若满足相关要求,均可以进入高速公路。由此可知,高速公路上的车辆类型多、尺寸大小不一。
(二)日常巡查重、难点分析
(1)巡查重点
边坡一般是在坡体内部存在的潜在变形、滑动面(带)和外部触发因素的共同作用下发生变形破坏。诱发路堑边坡变形破坏的因素主要为大气降雨等。降雨期间的地表径流冲刷会导致水毁;同时,地表水会深入转化为地下水并对岩土介质产生软化作用大大降低岩土的强度,加上其对土体的润滑作用容易导致边坡最终发生变形破坏。因此地下水不仅是路堑边坡发生滑坡等灾害的主要诱发因素,而且在坡体变形破坏的潜在条件形成的过程中发挥着很大的作用,所以边坡的排水设施应是日常养护巡查的重点。
(2)巡查难点
在边坡的日常养护巡查中主要是采用徒步(必要时借助绳索等防护用具)辅以简单的工具,通过眼看、耳听、敲打等简便的手段了解边坡的大体情况;对于无法攀爬的边坡主要是通过望远镜进行观察。
三、无人机在高速公路边坡日常养护巡查中的合理应用
(一)日常养护巡查中的应用
在采用无人机进行日常养护巡查时,通常需要两个人就可以完成操作,其中一个人对无人机进行操纵,而另一个人对地面屏幕进行监视,如果在飞行过程中发现可疑的区段则可以采用悬停或者来回飞行的方式进行重点巡查,并且可以对无人机拍摄内容进行存储和反复查看以及分析来对其中的问题进行诊断。
(二)公路病害的监测调查以及交通事故的应急调查
在采用无人机对高速公路进行日常养护巡查之后,可以根据无人机拍摄的内容与计算机进行连接,通过计算机软件来对相应的数据进行对比分析,然后对病害的发展以及变化情况进行详细分析来对病害现状以及发展趋势进行掌握,而且可以通过无人机中所应用的GPS功能来对病害的位置进行精确确定,全面而且客观、准确地对病害分布情况进行展示,从而可以为病害的调查以及损失的评估提供科学依据以及提供病害修复的决策依据。
近年来随着我国经济的发展和城镇化建设进程的不断加快,我国高速公路的建设和通车里程呈现出急剧增长的态势,加之我国人口和车辆众多,高速公路的车流量比较大,给高速公路的日常养护工作带来了较大的难度和压力。无人机由于具有成本低、测量精度高、不受地形以及气象和地理条件等因素的限制、巡查速度快以及效率高、小巧灵活等特点,可以满足高速公路边坡日常养护巡查的要求,降低人工巡查的风险以及工作强度,具有广阔的应用前景。
参考文献:
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[3]吕梦. 无人机在高速公路边坡日常养护巡查的应用研究[D].长安大学,2018
[4]吴翔.热点科技在高速公路养护巡查中的运用构想[J].数字通信世界,2017(10)
论文作者:熊鑫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/17
标签:无人机论文; 高速公路论文; 日常论文; 病害论文; 防护论文; 情况论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第11期论文;