试论路面无损检测技术的现状与发展.doc

1、试论路面无损检测技术的现状与发展摘 要：路面检测数据是路面使用性能评价和路面养护管理决策的基础。本文对国内外路面快速检测技术及检测数据处理技术的现状及发展动态进行了介绍与评述, 指出了存在的问题,并探讨了公路路面自动检测技术未来可能的发展方向。 关键词：路面；检测；现状；发展 中图分类号：U416.2 文献标识码： A 文章编号： 引 言：目前我国高速公路已建立了较完善的道路养护管理规定和系统，这些系统的建立有效地保证了养护的科学性， 但普遍面临数据采集手段相对落后的问题，因此需要针对道路检测技术开展深入研究。近年来，随着计算机技术、自动化控制技术、高精度测微技术的进步，道路检测技术人工检测向

2、自动化检测技术发展，由破损类检测向无损检测技术发展，由低速度、低精度向高速度、高精度发展。本文在分析国内外研究成果的基础上，总结了路面主要无损检测技术和相关研究的最新进展。 1 平整度检测技术 平整度、车辙和裂缝是评价路面质量最重要的 3 个参数。平整度检测贯穿于路面施工质量检测、评定、验收及运营期路面质量检测等环节，其检测设备、原理和方法多种多样， 检测结果因检测设备不同而有较大差异。美国、澳大利亚等国的平整度检测技术处于领先水平。 我国平整度检测技术的研究相对落后，由于公路建设的需要， 由交通部公路研究所和西安公路研究所等单位先后分别研制了颠簸累积仪和八轮仪等平整度检测装置。 在实际应用中

3、主要存在以下问题： 测试效率低、速度慢; 使用起来很不方便; 仪器测定精度较差， 尤其是再现性差， 不同的厂家不同的仪器会测出不同的结果; 生产厂家较多， 且质量差异较大，有些厂家生产的连续式平整度仪质量问题较多。车载式颠簸累积仪必须通过对机械系统的良好保养和检测时严格控制车速来保持测定结果的稳定性， 需经常进行标定， 减振性能好， 则 VBI 测值小; 车速越高， VBI 测值越大。2 路面破损检测技术 路面破损快速检测技术主要是应用照像及摄像技术对路面的破损状况进行动态、实时获取， 然后采用图像处理技术对获得的路面图像进行处理，定量分析路面破损状况， 如裂缝等。以路面损坏自动采集设备取代人

4、工量测的研究始于 20 世纪 70 年代初期， 法国道路管理部门研制开发了路面摄影车（GERPHO） ，使在风吹日晒环境下的现场损坏测量工作转为室内对胶片的处理， 并借助计算机进行人工判读和数据记录。20 世纪 80 年代中后期，西方发达国家美国、日本、法国等由于路网管理和路面管理系统发展的需要， 纷纷开展了以路面损坏实时采集设备（硬件）和路面损坏图像的计算机图像自动处理系统（软件） 为主要内容的研究与开发工作，并于 20 世纪 90 年代初期， 陆续发表了其研究成果。进入 20 世纪 90 年代后期，路面损坏自动检测与模式识别的研究比较少，美国犹他州立大学计算机学院的程恒达教授、加拿大的 R

5、oadware 公司等仍然致力于图像获取设备与路面损坏图像处理技术的研究， 技术上并没有太大的进展， 因此目前国际上尚没有普及路面损坏自动检测设备。 我国在这一领域开展研究的个人或单位不多。1994 年同济大学的孙立军教授及其研究生在这一领域进行了试探性的研究。最新的信息是李德仁院士及其在加拿大的研究生正在开展路面损坏检测技术的研究， 取得了一定的成果。哈尔滨工业大学从 2001 年开始了设备与算法方面的研究， 已取得了阶段性的成果。 3 路面车辙检测技术 路面车辙检测技术在国际上已发展到较为完善的程度， 主要采用非接触式距离传感器自动快速检测出检测横梁与左、右车辙的高差及与行驶中心线的距离，

6、然后据此计算出车辙相对深度。目前，美国 ICC 公司、South Dakota DOT、澳大利亚 ARRB 等均能生产快速可靠的车载式车辙自动检测仪。这类仪器可进行高速、连续的检测， 具有可靠性高、操作安全、不影响车辆的正常通行等优点， 在国外已得到广泛应用。 这类仪器主要是采用光学传感器（包括激光和红外传感器） 及超声波传感器进行测量， 每种传感器均有一定的适用范围，未来的研究将根据不同需求研究选用合适的传感器， 以期达到更好的应用效果和更高的经济性， 如激光传感器要求路面不具有较强的阳光照射度， 而红外传感器对色彩较敏感，超声波传感器则对汽车产生的噪音较敏感。我国在路面车辙检测方面主要停留

7、在人工检测阶段， 研究工作开展很少。对车辙的检测局限于对典型断面的检测， 而典型断面的选取随意性大，受主观因素影响多， 致使评价方法不准确、不科学， 并且这种检测手段落后、速度慢、危险性大。 4 路面抗滑能力检测 抗滑能力主要是指路面摩擦系数。在检测方法上主要有早期英国的摆式摩擦仪（静态、单点检测） 和现今制动测距（动态、连续检测） 的方法。在研究方面目前集中在检测手段（主要是动态连续式） 的可靠性、应用指标及指标体系的研究。动态连续式检测已成为当今国际上的主流， 但在制造上有较大的难度。同时检测时， 由于要对检测轮进行完全制动， 其检测费用较高。国际上检测手段较发达的国家有瑞典和美国等。另一

8、种新的检测方法是测定检测车全刹车时的最大减速度， 一些研究成果表明， 此最大减速度与路面摩擦系数有较好的相关性。近几年国际上有一些研究采用高分辨率的激光距离传感器检测路面的微观特征，并研究其综合定量指标与路面摩擦系数的相关性。若这一种新的方法得以认可， 路面摩擦系数的快速检测将变得更有效和低价。 我国目前采用的主要检测手段仍为摆式摩擦仪。由于是静态单点抽样检测， 其效率和可靠性无法满足公路管理的需要。今后需开展此方面的检测技术的研究， 重点应集中在采用何种技术以实现快速连续的检测。另外， 我国养护规范对沥青路面的抗滑性能提出了摆值、构造深度、横向力系数等几种评价指标， 但对于这些指标之间的相互

9、关系缺乏系统的分析， 因此， 还需进行指标评价体系的研究，通过现场试验， 获得大量数据， 完善检测规范，建立新的指标体系和评价方法。 5 路面雷达测试 路面雷达是利用电磁波在路面结构层和路基中的传播和反射，根据回波的传播时间、波幅与波形，确定目标体的空间位置或结构。用于路面测试最早出现于 20 世纪 70 年代，80 年代后期在设备技术上和应用水平上有很大的进步。路面雷达的测试速度与采样频率直接相关，通常约 60Km/h 左右。目前国内约有 20 台路面雷达，并且每年都在增加，这些设备的品牌不同，主要产于美国和欧洲，但测试原理基本相同。可以说，路面雷达为路面厚度测试、相对高含水区域检测、结构层

10、完整性判定等提供了难以替代的手段。 目前的路面雷达在沥青砼面层厚度检测上的精度约为 3%，在水泥砼面层厚度检测上的精度约为 5%；在结构层完整性，如水泥砼板的脱空判定、桥面铺装的剥离等方面的研究仍有待于进一步深化，由于实际情况往往难以客观判定，往往采用不同的检测方法来相互印证，例如用落锤式弯沉仪与路面雷达同时作脱空判定，用红外热成像仪和路面雷达同时作桥面铺装剥离判定，但这方面的国内外研究成果较少，仅有的少数成果也多没有得出相关性良好的结论。 路面雷达的应用，除了雷达天线本身的精度外，后处理软件也非常关键，可以说，设备提供了检测的手段，而软件决定了应用的广度和深度，应当引起国内用户足够的重视。各

11、雷达厂家都有配套的后处理软件，另外也有一些专业性研究所开发的更为专业的后处理软件，尤其以美国和芬兰的研究较深入。另外，根据雷达测试数据分析路面结构的压实度和含水量也是一个研究方向，目前国内尚没有见到公开发表的实际应用情况的论文或报告。 6 结束语 目前， 我国公路通车里程已居世界前列，但相应的公路检测设备相对落后， 制约着我国公路特别是高速公路的现代化水平。本文介绍了国内外公路路面自动检测技术发展的现状， 通过对道路检测技术的对比和分析， 总体趋势是由人工检测向自动化检测技术发展， 由破损类检测向无损检测技术发展， 由低速度、低精度向高速度、高精度发展。因此就国内目前情况看， 尽快组织力量，投入资金，并在国内外已有成果基础上， 从高速公路快速检测设备、技术以及养护新材料、新方法、新工艺等方面， 深入系统地开展沥青路面快速检测与养护技术的研究， 发展我国自主知识产权的路面快速检测技术， 提升我国路面检测技术的规范和行业标准， 促进我国路面检测技术的发展、应用及实施，对于全面提高我国公路的管养水平， 进而全面提高我国公路工程质量，具有重要意义。 参考文献： 1 胡霞光. 国内外路面快速检测技术的现状与发展J.中外公路, 2003. 2 侯相深. 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.