四川华腾公路试验检测有限责任公司 成都 610041
摘要：为了更准确地掌握高等级公路路面破损状况，本文对现有的检测方法和评价模型进行综述，分析比较了各种检测方法和评价模型的优劣，并提出了目前高等级公路路面破损检测及评价中存在的不足。
关键词：路面破损检测；路面三维图像检测；路面破损评价
1研究背景
高等级公路作为交通基础设施的重要组成部分之一，它不仅能增强地区的可达性和人口的移动性，实现其运输基础设施的作用，同时还与国民经济的发展息息相关。然而，道路修建资金的投入与道路稳定性的增长并不成正比，产生这一不协调现象的原因也就是在于：随着道路使用频率的增长，路面使用性能正在逐渐衰减。所以需要科学准确的对路面破损状况进行检测和评价。
2路面破损检测系统国内外研究现状
国外路面破损自动检测系统的研制始于20世纪70年代初[1]，法国LCPC道路管理部门研究开发的路面摄影测量系统GERPHO，该系统采用高速摄影机进行检测，虽然改善了以往人工检测的恶劣环境，提高了检测效率，但是摄影耗费成本巨大并且只能对路况较好的路段进行检测，不具备普遍适用性。
20世纪80年代后期，日本财团出资开发了APDS检测系统[2]，采用激光扫描仪、光电倍增管和电视摄像仪对路面裂缝、车辙、平整度进行测量。但该系统不能输出裂缝类型，且只能在夜间工作。美国MHM协会也在这个时期研发了ARIA自动化路面图像分析仪，采用不少于2台的摄像机从不同角度拍摄获取路面信息。该系统只能识别和计算路表损坏，不能对车辙进行检测。
到了20世纪90年代初，瑞士工业大学Max Monti博士带领的团队开发出了CREHOS系统，采用激光束沿道路路面横向直线扫描，随车辆的移动实现纵向扫描，其最大分辨率可达2048×2048[3]，它的不足之处在于对路面的平整有要求，成本高，在采集处理图像时需要人工介入。Guralnick Sidney A]等人开发路面自动检测系统ARIS，该系统使用阴影光学干涉原理对路面信息进行采集，但是该系统采集的路面信息是模拟数据，在实际应用方面有较多局限。
2001年南京理工大与相关研究所合作共同研制了N-1型道路状况智能检测车，但该系统在破损定位和信息传输方面还有许多不足。2006年，交通部公路科学研究院公路养护管理研究中心研发了我国第一套具有完全自主知识产权和世界先进技术水平的多功能路况快速检测设备CiCS路况快速检测系统。2006年东南大学研制的PRES亚普勒斯车辙仪，通过利用红外线传感器或激光传感器将车辙的深度自动测出，其分辨率能达到1mm。长安大学学者研制的多传感器车辙检测仪，通过多个激光传感器横向非均匀布置在检测车上进行车辙检测，其检测精度可达0.5mm[4]。
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随着检测技术的进一步更新换代，现已出现基于三维图像的路面检测系统，如WANG K C P团队开发的DHDV数字多功能检测系统，这样就可以实现基于三维图像的裂缝和车辙检测的同步进行，提高了裂缝和车辙破损定位的准确性。
图1 DHDV数字多功能检测系统
3 路面破损评价国内外研究现状
考虑到不同的破损原因有不同的影响结果，国内外许多学者对路面使用性能的模型展开了研究。
世界上最早用来评价路面服务性能的模型为19世纪60年代美国公路官方协会AASHO提出的PSI指数。这个模型中路面裂缝破损和车辙的影响权重较小，而平整度却为重要考核指标。而在日本的PSI模型中，平整度所占比例很小。因此，根据各个地方的特点，每个国家所采用的模型均各有其侧重。如加拿大的RCI只考虑了沉降比；日本学者Iijima提出的MCI指数；在MCI的基础上，日本交通运输部航空局提出了PRI指数；美国陆军工程公司提出的PCI指数等。它们的共同特点都是依靠专家评分技术路面进行主观评价，然后应用回归分析的方法建立路面实际测量结果与主观评价值之间的关系，来获得相应的路面破损状况评价模型。
在较早的路面养护技术规范（2001版）中规定PCI是由各种破损分别乘以各自的权重和破损严重程度的换算系数而得到的一项综合指标。对于车辙破损面积，按长度（m）乘以0.4。这样规定PCI的计算规则虽然简化了测量的步骤，但是显然与路面破损的实际情况有较大差距，特别是对于车辙这种不容易被肉眼观察到的破损类型。但是由于当时的检测设备和检测技术的欠缺，无法快速准确的获取路面车辙的数据，只能将车辙作为路面破损的一个分类，累积到PCI中进行综合评定。
车辙是高等级路面上最常见的病害之一，若车辙病害严重到一定程度将影响乘车舒适性和行车安全性；同时它也是路面进一步破损的诱因，若不及时养护，当沥青的延展性达到极限时可能造成其他病害龟裂、块状裂缝、松散等的产生[5]。因此在后来的公路技术状况评定标准（JTG H20-2007）中，单独列出了车辙深度指数，将车辙的深度纳入了评价规则中，而在PCI中也不再重复计算车辙破损面积。
4 结论
（1）基于高精度路面三维图像的多功能检测系统是未来路面检测技术发展的方向，需要根据高精度路面三维图像提出新的破损识别算法，弥补已有二维路面数据和一维路面数据的不全面。
（2）对于车辙病害的评价存在一些不足，车辙是沿沥青路面行驶轮迹带凹陷的变形病害，一般情况下其变形量沿路面横截面上每一点都不一样，以左右幅检测到的最大车辙深度值来构造车辙深度指数显然与实际情况不符。因此，需要结合现有的先进检测技术来获取更精确的合理评价车辙的指标，为道路管养部门科学合理地进行道路养护和管理提供重要有效依据。
参考文献
[1]潘玉利路面管理系统[M].人民交通出版社,2000.
[2]候相深,王哲人,刘振鹏路面损坏图像的自动采集与处理设备的技术探究[J].公路,2003(2).
[3]易春菊基于图像处理的路面裂纹检测技术研究[D].武汉理工大学学位论文,2013.
[4]薛英沥青路面车辙检测算法研究[D].南京理工大学硕士学位论文,2011.
[5]李晓霞,王琦浅析沥青公路路面检测技术现状及发展方向[J].江西建材,2011.
论文作者:罗楠欣
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/22
标签：路面论文; 车辙论文; 评价论文; 检测系统论文; 裂缝论文; 病害论文; 模型论文; 《防护工程》2017年第12期论文;