摘要：文章介紹了國內公路路面自動(dòng)檢測系統發(fā)展的歷程，以及有代表性的檢測裝備，同時(shí)指出了存在的問(wèn)題，并探討了公路路面破損自動(dòng)檢測技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。

　　關(guān)鍵詞：路面破損；自動(dòng)檢測；車(chē)轍；平整度；線(xiàn)掃描

　　路面狀況檢測技術(shù)是公路建設與管理中的關(guān)鍵性、基礎性技術(shù)，它不僅對檢驗和控制工程質(zhì)量至關(guān)重要，而且還決定著(zhù)道路養護決策的科學(xué)化程度和養護資金的優(yōu)化分配。國外在路面檢測技術(shù)方面的研究已經(jīng)有30多年的歷史，并且隨著(zhù)高新技術(shù)的發(fā)展已逐漸趨于成熟。我國從20世紀80年代后期開(kāi)始，通過(guò)設備和技術(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)，在路面檢測領(lǐng)域也取得了較大的發(fā)展。本文在對國內路面自動(dòng)檢測技術(shù)分析的基礎上，詳細介紹了國內公路路面自動(dòng)檢測系統發(fā)展的歷程，對有代表性的檢測裝備進(jìn)行了詳細的介紹，同時(shí)指出了存在的問(wèn)題，并探討了公路路面破損自動(dòng)檢測技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。

　　一、國內路面自動(dòng)檢測技術(shù)發(fā)展歷程

　　我國對路面自動(dòng)檢測技術(shù)的研究最早可追溯于20世紀80年代后期，由于當時(shí)公路建設的快速發(fā)展，使我國公路養護里程迅速增長(cháng)，與此同時(shí)，重載交通和交通量的快速增長(cháng)和快速出現的路面大中修養護需求，使我國公路養護管理部門(mén)承受了巨大的壓力。因此為滿(mǎn)足公路養管工作的需要，國內由部分企業(yè)及科研院所如江蘇省寧滬高速公路股份有限公司、武大卓越科技有限責任公司和交通部公路科學(xué)研究院等通過(guò)設備與技術(shù)引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)，開(kāi)始了路面檢測技術(shù)的研究工作，并取得了巨大的發(fā)展。

　　二、我國路面快速檢測系統介紹

　　2002年11月，由江蘇省寧滬高速公路股份有限公司、南京理工大學(xué)和南京路達基礎工程新技術(shù)研究所共同研制的N-1型路面狀況智能檢測車(chē)通過(guò)鑒定。該設備可在70km/h的速度下，快速檢測路面平整度、路面車(chē)轍、路面破損的數據，其中3～5mm的裂縫識別率可達90%以上，平整度的檢測精度達0.1mm，車(chē)轍檢測精度為1mm。

　　這是國內首臺路面快速檢測系統，它的誕生，打破了國外檢測設備在國內檢測行業(yè)的壟斷局面，同樣也有效地遏制了國外廠(chǎng)家的漫天要價(jià)。雖然該系統在某些功能上已達到國際先進(jìn)水平，但在路面破損定位和破損信息傳輸方面的研究還有很大欠缺。

　　2004年11月23日，南京理工大學(xué)的賀安之、徐友仁、賀寧、賀斌等共同研制出了“JG-1型激光三維路面狀況智能檢測系統” 。該系統在多項關(guān)鍵技術(shù)方面擁有國際首創(chuàng )的專(zhuān)利成果，同時(shí)完全擁有自主知識產(chǎn)權，并通過(guò)交通部技術(shù)認定。

　　三、路面快速檢測系統的技術(shù)原理

　　該系統的平整度子系統完全按照國際通行的設計體制——加速度傳感器修正的激光高程縱斷面檢測系統，高程測量精度達0.035mm，同時(shí)可按照我國部頒規程自動(dòng)、快速輸出國際平整度指數IRI、均方差σ和道路行駛質(zhì)量RQI報表。

　　車(chē)轍檢測子系統采用首創(chuàng )的激光單片光全車(chē)道車(chē)轍斷面檢測系統，真實(shí)而定量的給出車(chē)轍斷面曲線(xiàn)，車(chē)轍斷面高程檢測精度達1mm，檢測寬度達4m，行駛速度可達120km/h。與之配套的數據處理軟件可按國際慣例給出最大車(chē)轍深度及路段平均值，同時(shí)也能按我國交通部規程要求給出計算PCI所必須的車(chē)轍長(cháng)度。

　　路面破損檢測子系統采用激光結構光路線(xiàn)三維顯示技術(shù)，用多片激光組成的平行或正交網(wǎng)格結構光形象顯示與定量給出路面三維變形破損數據，測量精度：坑槽檢測精度5mm、裂縫檢測精度1mm、錯臺檢測精度2mm，同時(shí)其配套軟件可生成符合交通部規程要求的變形類(lèi)破損面積與PCI報表。

　　“JG-1型激光三維路面狀況智能檢測系統”的研制成功，迫使國外同行在短短半年時(shí)間內將進(jìn)入中國的產(chǎn)品進(jìn)行了兩次技術(shù)升級，同時(shí)價(jià)格降低了一半，該檢測系統還被國家交通部列為車(chē)載式公路路面檢測系統的國家標準。但該設備只是各個(gè)子系統簡(jiǎn)單的累加，對同一條道路，每次只能檢測一項指標的數據，沒(méi)有實(shí)現所有指標的同步檢測，同時(shí)在后期破損圖像的識別方面仍需改進(jìn)。

　　武漢武大卓越科技有限責任公司自2004年研制出第一臺智能道路路面自動(dòng)檢測車(chē)至今，共經(jīng)歷了四次技術(shù)升級，其第四代智能檢測系統ZOYOM-RTM已達到國內先進(jìn)水平，該系統可在100km/h的速度下，同時(shí)檢測路面平整度、路面車(chē)轍、路面破損、沿線(xiàn)道路設施和幾何線(xiàn)形等指標。其沿線(xiàn)道路設施檢測系統采用近景立體測量技術(shù)，實(shí)現目標的幾何尺寸測量，同時(shí)與車(chē)輛定位與定姿數據融合，實(shí)現被測目標的線(xiàn)性參考坐標與大地坐標的相關(guān)，給出目標的空間坐標，確定絕對位置關(guān)系。

　　圖像數據處理系統采用自動(dòng)分離處理技術(shù)，可將完好的路面圖像和存在破損的圖像進(jìn)行分離，同時(shí)可以對橫裂、縱裂等較規則的裂縫進(jìn)行計算機自動(dòng)識別，識別率可達到95%，但對較為復雜的裂縫類(lèi)型如龜裂、網(wǎng)裂等尚需人工識別。

　　交通部公路科學(xué)研究院在西部交通建設科技項目和國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）研究成果的基礎上，研究開(kāi)發(fā)了基于線(xiàn)掃技術(shù)的路況快速檢測系統CiCS（Cracking image Collection System）。在實(shí)施CiCS研發(fā)的過(guò)程中，充分吸收了英國和歐洲其他國家的現行標準和規范，采用了立足國內、面向國際的技術(shù)思路。

　　CiCS是我國第一套具有完全自主知識產(chǎn)權和世界先進(jìn)技術(shù)水平的多功能路況快速檢測裝備，是目前國內最先進(jìn)的路面檢測設備，它能夠在正常車(chē)流速度下快速、準確地采集路面損壞、道路平整度、路面車(chē)轍、路面紋理深度和前方景觀(guān)圖像數據。與CiCS配套的路面損壞識別系統CiAS（Cracking image Analysis System）能夠自動(dòng)識別和處理由CiCS采集的路面損壞圖像，對裂縫、坑槽等路面損壞進(jìn)行自動(dòng)分析和處理，找出裂縫位置，計算裂縫長(cháng)度、寬度和路面損壞率。CiAS能夠識別1mm以上的瀝青路面和水泥混凝土路面裂縫，自動(dòng)剔除水泥混凝土路面接縫，損壞識別率達到了90%～95%，滿(mǎn)足《公路技術(shù)狀況評定標準》（JTGH20-2007）的要求，檢測結果可以直接導入路面管理系統，用于路況評價(jià)和養護分析。

　　四、展望

　　國內路面自動(dòng)檢測技術(shù)發(fā)展到今天，其數據采集技術(shù)和功能已相當成熟和完備，某些功能甚至已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平。但在后期數據處理尤其是路面破損圖像自動(dòng)識別方面尚有欠缺。如何實(shí)現破損圖像的完全自動(dòng)識別且保證自動(dòng)識別的高準確率，以及采集的數據與路面管理系統的自動(dòng)對接，是目前需要攻克的技術(shù)難題。

　　五、結語(yǔ)

　　經(jīng)過(guò)20多年的努力，我國公路通車(chē)里程已位居世界前列，尤其是高速公路通車(chē)總里程已突破5萬(wàn)公里，居世界第二位，但相應的公路檢測手段仍較為落后，多數地區的公路檢測仍以人工為主，進(jìn)而極大的影響了養管工作的效率。路面自動(dòng)檢測技術(shù)水平的提高，將極大地提升我國公路特別是高速公路的檢測效率。本文詳細介紹了國內外公路路面自動(dòng)檢測系統的發(fā)展歷程，并對有代表性的檢測設備進(jìn)行了詳細的介紹，同時(shí)指出了存在的問(wèn)題，并探討了公路路面破損自動(dòng)檢測技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。

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　　作者簡(jiǎn)介：啜二勇（1982－），男，河北秦皇島人，天津市市政工程研究院助理工程師，研究方向：公路路面破損自動(dòng)檢測系統、公路檢測與維修加固技術(shù)。