摘要：近年来,随着计算机自动化控制技术和高精度测微技术的发展,公路检测技术已成功实现了由自动化检测代替人工检测、由传统的破损类检测向先进的无损检测技术发展的转化。国内外公路路面检测技术的发展上世纪60、70年代以来,许多国家认识到了路面检测技术的重要性,逐步建立了较为完善的路面检测系统。通过对沥青路面技术性能评价指标体系的介绍,结合笔者在实践中的体会,论述了目前激光、雷达等尖端科学技术在高速公路路面检测领域内的应用情况;综合介绍了国内外在路面使用性能无损检测上的最新技术及相关的研究领域;对路面自动化检测设备和技术在今后的发展趋势作了详细探讨。
关键词：高速公路；高新技术；路面检测；路面评价
1引言
新世纪以来，高新技术的推广应用,使人类的生存环境与生活质量发生了巨大变化。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,改变了人们多年的传统观念,促使人们积极寻求在本行业采用跨学科的先进科学技术,使公路工程的建设规模、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、超声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。这些技术手段的应用不仅大大提高了公路路面性能检测和工程质量评价水平,也促使道路养护技术更趋科学化、合理化。
2路面性能检测与评价方面的新技术
科学技术的进步在近几十年中突飞猛进,并被广泛应用于如公路检测等工程实践中。新产品和新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。
2.1路面平整度检测新技术
平整度检测是通过特定方法测量路面的高差并计算出平整度值。以此体现路面的不平整性,即行车舒适性。平整度检测使用最多的是3m直尺检测法,但此法效率低,劳动强度大。另一种列入规程的检测方法是采用车载式颠簸累积仪,该仪器检测速度快,价格低廉,但要保持测试结果的稳定性,必须对机械系统进行良好的保养,且检测时应严格控制车速,因此很难保证测试结果的稳定性。连续式激光断面仪在我国逐渐得到应用,是目前最先进的平整度和车辙检测设备,其正常测试速度为80km/h,同时还可测量横坡、纵坡、转弯曲率等指标。该类设备标定方法简单,采样频率极高,同时不受测试速度影响,最适合高速公路上使用。
2.2路面病害、破损类检测新技术
根据路面养护要求评价路面各种病害,如裂缝、变形、坑槽、泛油和车辙等,早期采用目测和尺子测量统计的方法,后来用路面病害摄像车,利用照相或磁带录像对路面进行连续拍摄,然后统计和分析,提高了现场安全性,减轻了劳动强度。但测试结果受各种因素影响较大,准确性差,判读工作量大。当前较先进的测试方法是路况数字成像系统,利用高速数字录像机将路面及周围环境进行数字化录像,再通过专用程序处理、分析。测试基本不受速度限制,安全性和工作效率大大提高,统计结果更为客观、准确。路表破损摄像系统在使用中的不便之处主要是室内后处理的工作量较大。由于现阶段厂家提供的后处理软件在图像的自动识别方面存在误判、漏判及难以判定等现象,必须由人工来辅助处理,工作人员所面临的图像数量庞大。针对这一问题,该设备制造商和国内的研制单位目前的工作重点是表面破损的自动识别、归类,并自动输出路面破损率(DR)、路面状况指数(PCI)等指标。路表三维激光可视化系统是一种新型的路表破损数据采集系统,该系统采用激光传感器,连续扫描一个车道,得到路表的三维可视图,并实时处理。通过对该图的分析,可得到裂缝、变形、松散及泛油等各种病害。同时,还可以测试平整度和车辙。与数字图像系统相比,后者的优势是可以较好地反映变形类破损,分析不受阴影的影响,采集的数据精度较高。缺点是数据量大,硬件要求高,价格较高。目前该类型设备在国际上的用户非常少,在国内还没有用户。
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2.3路面抗滑能力检测新技术
路面抗滑能力直接影响车辆的行驶安全,因此成为路面的安全性能指标。路面抗滑能力的检测以摆式仪测试摆值的方法最为普遍,但人为因素影响大,检测速度慢。还有宏观构造深度测试方法———铺砂法。目前车载或车牵引的高速自动化路面抗滑能力测试设备主要有三种:横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪和不完全刹车式摩擦系数测试仪。横向力系数测试仪是在我国应用最为广泛的自动摩擦系数仪,20世纪90年代中期实现了国产化。该设备的基本原理是设定试验轮与行车方向成一定角度,以便产生一个同试验轮平面垂直的横向力,该横向力与试验轮对路面荷载的比值即为横向力系数,横向力系数反映的是车辆在路面上侧滑的危险性。刹车式摩擦系数测试仪是在行驶过程中,每间隔指定的距离自动对测试轮刹车,刹车期间测试轮在路面上滑动,根据传感器所记录的力,即可计算制动力系数。不完全刹车式摩擦系数测试仪的测试轮和行驶轮之间用不等直径的同轴齿轮和链条连接,使测试轮的滚动线速度比行驶轮的小,在正常测试时呈现连滚带滑的运动状态,根据力传感器记录的数据即可计算路面摩擦系数。很明显,摆式摩擦系数仪检测时对交通的影响较大,又不能较好地反映路面的宏观纹理构造对摩擦系数的影响,故它已越来越不适应高速公路建设的需要。
2.4路面结构强度检测新技术
弯沉是反映路面结构性能的重要指标,因此,路面弯沉检测技术的研究开发一直在国际上得到广泛重视。传统的贝克曼梁已逐步被自动弯沉仪、振动式弯沉仪和落锤式弯沉仪(FWD)所取代。特别是精度高、操作方便的FWD测试系统,已经在世界60多个国家得到广泛应用。FWD与实用化的路面结构反分析软件相结合,使路面弯沉检测与承载力评价的科学化水平提高到一个新的阶段。更为先进的是激光弯沉仪,它向路面发射激光束并接受反射信号,根据激光多普勒原理,通过测出地面在载荷作用下位移时的速率数值,进而计算出最大弯沉值。激光弯沉仪工作时与地面是非接触方式,测试速度较快(30～70km/h)、精度高、频率快、安全性高。
3公路高新检测技术市场的发展趋势
近年来,随着多种尖端科学技术的发展和应用,各国研制的公路专用路面检测技术和设备也在不断改进。综合高速公路实际应用的需要,今后开发研制各类路面检测设备时应追求以下目标:
3.1高精度、高稳定性
野外各种环境恶劣、复杂,在这种条件下作业的仪器设备,应具有很高的稳定性,尤其能够抵御温度、湿度、振动和各类干扰的影响,保持测试结果的准确性、稳定性。
3.2快速、实时化
能够对现场大量数据进行快速采集、实时分析和统计计算,以提高测试评价的时效性。此外,应利用宽带网实现测试数据的现场远程通信传送,使室内工作站能够与测试现场保持同步监控。
3.3智能化、标准化
由于检测对象复杂多样,不仅应建立统一的标准体系,使不同类型设备的测试结果具有相关性和可比性,还要利用高性能计算机并编制完善的智能处理软件,使操作人员能进行复杂试验并轻松、灵活地完成工作。
3.4多功能、集成化
应用各类自动化技术,将各种检测功能汇集在同一个系统中,提高测试效率,减少重复投资。
参考文献:
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[3]和松,常成利.路面弯沉测试技术[J].公路,2002(7).
论文作者:刘志华
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/21
标签：路面论文; 测试论文; 摩擦系数论文; 公路论文; 激光论文; 测试仪论文; 横向论文; 《基层建设》2016年第34期论文;