国省干线公路沥青路面综合检测设备与检测技术

欧阳海霞+聂涛+卫魏

摘要：对沥青路面综合检测系统的路面平整度、破损、车辙检测和道路前方景观图像信息采集等功能进行全面分析，并介绍了路面综合检测系统的使用特性、工作原理、检测方法及评定指标。利用该系统评价路面实际使用性能，有助于分析病害产生原因，提出合理可行的维修方案，值得大力推广应用。

关键词：干线公路；沥青路面；检测设备；检测技术

中图分类号：U416.06文献标志码：BComprehensive Detection Equipment and Technology for

0引言

近年来，随着国内干线公路的建设和发展，重载车辆数量和交通流量快速增长，越来越多的路面需要进行大中修养护。然而，由于公路路面检测和养护方面的投入力度不足，造成部分公路超期服役，出现严重的老化、损坏等现象，给公路安全运营带来许多隐患。因此，先进的沥青路面状况检测技术和预防性养护手段显得越来越重要。路面技术状况检测是公路建设与养护管理中最重要的基础工作之一，它决定着沥青路面养护决策的科学化程度和养护资金的优化分配。

沥青路面综合检测系统是一种先进、高效、科学的路面技术状况检测设备，能够在正常行车速度下，快速、准确地采集路面损坏状况、平整度、车辙深度、构造深度和道路前方景观图像等数据信息，为各级公路管理部门提供全面有效的路面检测数据和分析评价报告，使过去需要数月才能完成的公路路况调查工作在短时间就可完成，极大地提高了工作效率和检测数据的准确性[1]。

1路面综合检测系统功能

路面综合检测系统集成了路面平整度、破损、车辙检测和道路前方景观图像信息采集四大功能，它们相互独立，又联同工作，既可同时对路面破损状况、车辙、平整度和道路前方景观信息进行综合检测，也可单独对其中某一项指标进行检测。从结构上讲，该系统分为软件和硬件两大部分，硬件部分主要完成原始数据的采集和存储，软件部分则完成数据的分析、处理、统计和评价，形成一整套检测服务作业体系。从检测功能上讲，路面平整度、破损和车辙检测功能可完成路面各种病害的检测与数据收集，道路前方景观图像系统则可完成路产信息调查，从而形成立体式的养护检测模式。综合检测系统功能的逻辑结构见图1，路面综合检测车外部及内部结构情况见图2。

图1路面综合检测系统功能的逻辑结构图2路面综合检测车外部及内部结构2综合检测系统的构成及工作原理

路面综合检测系统可分为内、外两大部分：外部设备由底盘车辆、图像采集系统（包括高速CCD和图像采集卡）、激光传感器、GPS定位系统、道路景观摄像机、距离编码传感器、辅助照明系统、车载计算机等先进设备组成；内部设备主要由数据服务器、路面破损检测软件、路面平整度分析软件、车辙分析软件和综合路况评价分析软件等系统构成。当检测车辆以正常速度行驶时，系统可通过激光传感器、高精度图像传感器和高性能图像采集卡，在GPS定位系统、距离传感器的辅助下，获取路面破损、平整度、车辙、路况、路基等测量数据以及对应的空间位置，并在线预处理和存储路面图像。该系统从外部数据采集到内部数据分析评价，形成了一整套连续作业的路面信息检测方式，为公路养护管理提供了可靠的科学依据，系统构成如图3所示。

2.1平整度检测系统

2.1.1平整度检测系统构成

该系统主要由激光传感器、加速度计、距离传感器和计算机控制系统组成，配备有先进的数据采集和处理系统，拥有良好的实时数据处理和输出功能。该系统具有检测速度快、精度高、作业效率高等特点，不仅可用于平整度指标的检测，还可以进行路面的纵断面、横坡、车辙等指标的测量。通过车载电脑实时显示路面任意段长的平整度指数（IRI）、车辙深度（RUT）、路面构造深度（SMTD）等参数，并自动将上述参数处理成每20 m、每100 m和每1 km指标。激光平整度检测速度范围可达25～100 km·h-1，平整度检测系统工作原理见图4。

2.1.2基本工作原理

利用激光传感器测量车体到路面的距离，同时利用加速度计测量车体本身的竖向位移，从而得到路面纵断面的剖面，然后利用该剖面实时计算国际平整度指数。工作时，检测车以一定的速度在路面上行驶，安装在汽车底盘上的一组激光传感器通过测试激光束反射回读数器的角度来测试路面，这个距离信号同检测车上装的加速度计信号进行互差，消除检测车自身的颠簸，输出路面真实断面信号。信号处理系统将来自激光传感器的模拟信号转换成数字信号并记录下来。通过数据分析软件处理，显示和打印平整度检测结果，并将数据处理成国际平整度指数（IRI）值，同时计算输出该车道的平整度值[2]。

2.2路面破损检测系统

2.2.1系统的构成

该系统主要由图像采集系统（包括高速CCD和图像采集卡）、GPS定位系统、距离传感器、车载计算机、数据处理软件和其他辅助设备等组成。

（1） 辅助设备。大多数破损检测设备都采取LED灯光等辅助照明的方式来消除不良天气、隧道和树阴等各种外界因素干扰，以获得清晰的路面破损图片。为满足辅助照明和车载电脑等设备的用电需要，还配备汽油发电机。

（2） 系统软件。利用系统软件对路面破损图片进行预处理，对采集到的破损图片进行分类、整理，剔除无病害的图片，并由人工加以识别与校正。 路面破损系统构成及图像采集处理流程如图5所示。

2.2.2基本工作原理

路面破损检测采用的数字图像采集系统利用高速、高分辨率数字照相机（CCD），配以高速采集卡和无失帧视频采集软件，按照每3 m拍摄一帧的作业方式，连续地采集和记录路面图像。通过计算机软件自动识别与人工判读相结合的方式，对路面图像进行判读和标识，识别出裂缝、坑槽等各种病害，计算出破损的长度、宽度、面积大小，从而对路面破损进行分类判断。最后系统配套软件对病害的原始数据进行自动归类和统计，输出路面破损率（DR）、路面状况指数（PCI）等指标，生成符合养护工程规范要求的各类破损面积与PCI报表。同时也可以直接导入路面管理系统，用于路况性能评价和养护分析，满足《公路技术状况评定标准》（JTG H20—2007）的相关要求[3]。endprint

2.3车辙检测系统

车辙检测系统是利用一排横向布置的激光传感器探测不同测点的相对高程值，再根据一定的算法运算，计算出车辙的深度值；或根据规则结构光经路面调制后的图像，利用成像几何关系反推出车辙的深度值。为了保证行车安全，激光传感器不能平面布置在宽度为3 750 mm的整个车道上，必须进行特殊设计，例如可在横梁的两端叠加布置。实际工作时，在车前横梁上布置的激光传感器与车载计算机系统相连，可连续、快速地测定路面车辙深度。车辙自动检测原理如图6所示。

2.4道路前方景观图像系统

前方景观图像系统由3个高速彩色数字摄像机和配套的计算机与系统软件组成，在检测车行驶过程中检测路面平整度、车辙和破损的同时，连续地采集车辆前方和沿线两侧的道路设施、护栏、指示牌、路肩等动态数据信息，以便全方位地了解公路养护状况。道路状况景观图像数据和路产信息资料可以储存在路面管理系统中，作为路面养护管理的评价依据。

前方景观检测系统采用近景立体测量技术，利用GPS坐标实现目标的几何尺寸测量、里程桩与车辆定位，给出目标的空间坐标，确定绝对位置关系。

3沥青路面技术状况检测

平整度和路面破损的检测路线是根据全年公路养护检测工作要求，按照全面计划安排、分时检测实施的方式，采取分季度、分区域具体检测的工作流程，在全省范围内，对所有的国省干线公路和高速公路的平整度和破损进行检测。按照不同的季度，分别对各个市公路管理局和高速公路经营公司管辖的路段进行检测，保证在全年内完成对所有干线公路和高速公路的检测。

3.1检测内容

路况检测主要依据交通部《公路技术状况评定标准》（JTG H20—2007）、《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）、《全国干线公路养护管理检查方案》和《普通国省干线公路养护管理监督检查办法》中的有关规定，进行公路路况检查和评分。检测指标主要有：路面损坏状况、路面平整度和道路前方景观图像。一般情况下，路面技术状况检测多采用综合检测设备或自动激光平整度检测车。

3.2检测流程

国省干线公路路况检测评定是依据公路养护计划工作安排，以平整度和破损两项指标为检测重点，其检测流程为：检测线路确定→现场路况检测与调查→路况数据处理与评定→检测报告制作，工作流程如图7所示。

3.3技术状况检测和评定依据

路面技术状况检测与评定主要依据下列标准、规范和文件：《公路技术状况评定标准》（JTG H20—2007）、《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2—2001）、《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1—2001）、《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）、《2010年全国干线公路养护管理检查方案》、国家及交通运输部颁布的其他相关规范、规程、办法等[4]。

实际工作时，普通干线公路通常采用顺桩号或逆桩号的方式进行检测，一级公路和高速公路则均按上行方向（桩号递增方向）和下行方向（桩号递减方向）分别检测。高速公路在每个检测方向检测一个主要行车道，即检测双车道双向混合行驶的全幅路面、双车道双向分道行驶的上行或下行车道、四车道双向分道行驶的外侧车道、六车道双向分道行驶的中间车道。

4路面技术状况评定

4.1评价指标

根据普通干线公路养护管理检查方案等有关规定，公路路况检查指标主要有：国际平整度指数（IRI）和路面破损（DR）值。评定时指标分为平整度指标得分、路面损坏率得分和路况综合得分三项。

4.2评定标准和方法

4.2.1国际平整度指数IRI检查标准和评分方法

按照《公路技术状况评定标准》的规定，每20 m记录一个IRI值，剔除路面上设有震荡标线、减速标线、减速带等路段检测值，然后计算得出每公里IRI平均值，对照表1，按内插法计算每公里的平整度指标得分（IRI得分）。评定打分时，一般按照公路养护单位来进行，经综合分析，为每一个养护单位计算出相应的路况综合得分。

5结语

参考文献：

[1]李强，潘玉利.路面快速检测技术与设备研究进展及分析[J].公路交通科技，2005，22（9）：3539.

[2]陈歆贤.路面平整度检测技术[J].交通标准化，2005（9）：4849.

[3]JTJ H20—2007，公路技术状况评定标准[S].

[4]JTJ 073.2—2001，公路沥青路面养护技术规范[S].

[责任编辑：王玉玲]endprint

2.3车辙检测系统

车辙检测系统是利用一排横向布置的激光传感器探测不同测点的相对高程值，再根据一定的算法运算，计算出车辙的深度值；或根据规则结构光经路面调制后的图像，利用成像几何关系反推出车辙的深度值。为了保证行车安全，激光传感器不能平面布置在宽度为3 750 mm的整个车道上，必须进行特殊设计，例如可在横梁的两端叠加布置。实际工作时，在车前横梁上布置的激光传感器与车载计算机系统相连，可连续、快速地测定路面车辙深度。车辙自动检测原理如图6所示。

2.4道路前方景观图像系统

前方景观图像系统由3个高速彩色数字摄像机和配套的计算机与系统软件组成，在检测车行驶过程中检测路面平整度、车辙和破损的同时，连续地采集车辆前方和沿线两侧的道路设施、护栏、指示牌、路肩等动态数据信息，以便全方位地了解公路养护状况。道路状况景观图像数据和路产信息资料可以储存在路面管理系统中，作为路面养护管理的评价依据。

前方景观检测系统采用近景立体测量技术，利用GPS坐标实现目标的几何尺寸测量、里程桩与车辆定位，给出目标的空间坐标，确定绝对位置关系。

3沥青路面技术状况检测

平整度和路面破损的检测路线是根据全年公路养护检测工作要求，按照全面计划安排、分时检测实施的方式，采取分季度、分区域具体检测的工作流程，在全省范围内，对所有的国省干线公路和高速公路的平整度和破损进行检测。按照不同的季度，分别对各个市公路管理局和高速公路经营公司管辖的路段进行检测，保证在全年内完成对所有干线公路和高速公路的检测。

3.1检测内容

路况检测主要依据交通部《公路技术状况评定标准》（JTG H20—2007）、《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）、《全国干线公路养护管理检查方案》和《普通国省干线公路养护管理监督检查办法》中的有关规定，进行公路路况检查和评分。检测指标主要有：路面损坏状况、路面平整度和道路前方景观图像。一般情况下，路面技术状况检测多采用综合检测设备或自动激光平整度检测车。

3.2检测流程

国省干线公路路况检测评定是依据公路养护计划工作安排，以平整度和破损两项指标为检测重点，其检测流程为：检测线路确定→现场路况检测与调查→路况数据处理与评定→检测报告制作，工作流程如图7所示。

3.3技术状况检测和评定依据

路面技术状况检测与评定主要依据下列标准、规范和文件：《公路技术状况评定标准》（JTG H20—2007）、《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2—2001）、《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1—2001）、《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）、《2010年全国干线公路养护管理检查方案》、国家及交通运输部颁布的其他相关规范、规程、办法等[4]。

实际工作时，普通干线公路通常采用顺桩号或逆桩号的方式进行检测，一级公路和高速公路则均按上行方向（桩号递增方向）和下行方向（桩号递减方向）分别检测。高速公路在每个检测方向检测一个主要行车道，即检测双车道双向混合行驶的全幅路面、双车道双向分道行驶的上行或下行车道、四车道双向分道行驶的外侧车道、六车道双向分道行驶的中间车道。

4路面技术状况评定

4.1评价指标

根据普通干线公路养护管理检查方案等有关规定，公路路况检查指标主要有：国际平整度指数（IRI）和路面破损（DR）值。评定时指标分为平整度指标得分、路面损坏率得分和路况综合得分三项。

4.2评定标准和方法

4.2.1国际平整度指数IRI检查标准和评分方法

按照《公路技术状况评定标准》的规定，每20 m记录一个IRI值，剔除路面上设有震荡标线、减速标线、减速带等路段检测值，然后计算得出每公里IRI平均值，对照表1，按内插法计算每公里的平整度指标得分（IRI得分）。评定打分时，一般按照公路养护单位来进行，经综合分析，为每一个养护单位计算出相应的路况综合得分。

5结语

参考文献：

[1]李强，潘玉利.路面快速检测技术与设备研究进展及分析[J].公路交通科技，2005，22（9）：3539.

[2]陈歆贤.路面平整度检测技术[J].交通标准化，2005（9）：4849.

[3]JTJ H20—2007，公路技术状况评定标准[S].

[4]JTJ 073.2—2001，公路沥青路面养护技术规范[S].

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2.3车辙检测系统

车辙检测系统是利用一排横向布置的激光传感器探测不同测点的相对高程值，再根据一定的算法运算，计算出车辙的深度值；或根据规则结构光经路面调制后的图像，利用成像几何关系反推出车辙的深度值。为了保证行车安全，激光传感器不能平面布置在宽度为3 750 mm的整个车道上，必须进行特殊设计，例如可在横梁的两端叠加布置。实际工作时，在车前横梁上布置的激光传感器与车载计算机系统相连，可连续、快速地测定路面车辙深度。车辙自动检测原理如图6所示。

2.4道路前方景观图像系统

前方景观图像系统由3个高速彩色数字摄像机和配套的计算机与系统软件组成，在检测车行驶过程中检测路面平整度、车辙和破损的同时，连续地采集车辆前方和沿线两侧的道路设施、护栏、指示牌、路肩等动态数据信息，以便全方位地了解公路养护状况。道路状况景观图像数据和路产信息资料可以储存在路面管理系统中，作为路面养护管理的评价依据。

前方景观检测系统采用近景立体测量技术，利用GPS坐标实现目标的几何尺寸测量、里程桩与车辆定位，给出目标的空间坐标，确定绝对位置关系。

3沥青路面技术状况检测

平整度和路面破损的检测路线是根据全年公路养护检测工作要求，按照全面计划安排、分时检测实施的方式，采取分季度、分区域具体检测的工作流程，在全省范围内，对所有的国省干线公路和高速公路的平整度和破损进行检测。按照不同的季度，分别对各个市公路管理局和高速公路经营公司管辖的路段进行检测，保证在全年内完成对所有干线公路和高速公路的检测。

3.1检测内容

路况检测主要依据交通部《公路技术状况评定标准》（JTG H20—2007）、《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）、《全国干线公路养护管理检查方案》和《普通国省干线公路养护管理监督检查办法》中的有关规定，进行公路路况检查和评分。检测指标主要有：路面损坏状况、路面平整度和道路前方景观图像。一般情况下，路面技术状况检测多采用综合检测设备或自动激光平整度检测车。

3.2检测流程

国省干线公路路况检测评定是依据公路养护计划工作安排，以平整度和破损两项指标为检测重点，其检测流程为：检测线路确定→现场路况检测与调查→路况数据处理与评定→检测报告制作，工作流程如图7所示。

3.3技术状况检测和评定依据

路面技术状况检测与评定主要依据下列标准、规范和文件：《公路技术状况评定标准》（JTG H20—2007）、《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2—2001）、《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1—2001）、《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）、《2010年全国干线公路养护管理检查方案》、国家及交通运输部颁布的其他相关规范、规程、办法等[4]。

实际工作时，普通干线公路通常采用顺桩号或逆桩号的方式进行检测，一级公路和高速公路则均按上行方向（桩号递增方向）和下行方向（桩号递减方向）分别检测。高速公路在每个检测方向检测一个主要行车道，即检测双车道双向混合行驶的全幅路面、双车道双向分道行驶的上行或下行车道、四车道双向分道行驶的外侧车道、六车道双向分道行驶的中间车道。

4路面技术状况评定

4.1评价指标

根据普通干线公路养护管理检查方案等有关规定，公路路况检查指标主要有：国际平整度指数（IRI）和路面破损（DR）值。评定时指标分为平整度指标得分、路面损坏率得分和路况综合得分三项。

4.2评定标准和方法

4.2.1国际平整度指数IRI检查标准和评分方法

按照《公路技术状况评定标准》的规定，每20 m记录一个IRI值，剔除路面上设有震荡标线、减速标线、减速带等路段检测值，然后计算得出每公里IRI平均值，对照表1，按内插法计算每公里的平整度指标得分（IRI得分）。评定打分时，一般按照公路养护单位来进行，经综合分析，为每一个养护单位计算出相应的路况综合得分。

5结语

参考文献：

[1]李强，潘玉利.路面快速检测技术与设备研究进展及分析[J].公路交通科技，2005，22（9）：3539.

[2]陈歆贤.路面平整度检测技术[J].交通标准化，2005（9）：4849.

[3]JTJ H20—2007，公路技术状况评定标准[S].

[4]JTJ 073.2—2001，公路沥青路面养护技术规范[S].

[责任编辑：王玉玲]endprint