農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備發(fā)展綜述

程鵬飛，焦泉錚，王 原，鄭 揚(yáng)，黃九達(dá)

(1.江蘇省公路事業(yè)發(fā)展中心，江蘇 南京 212127；2蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 211112)

0 引 言

“三分建設(shè)，七分養(yǎng)護(hù)”，公路養(yǎng)護(hù)任務(wù)十分繁重，特別是農(nóng)村公路的養(yǎng)護(hù)[1]。江蘇省農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)存在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、量大面廣、線形復(fù)雜、養(yǎng)護(hù)資金不足、機(jī)械化水平低、人員專業(yè)水平低的特點(diǎn)[2]?！笆奈濉惫饭芾戆l(fā)展綱要明確提出，探索推廣新型無(wú)損檢測(cè)裝備，開(kāi)發(fā)推廣應(yīng)用經(jīng)濟(jì)高效自動(dòng)化檢測(cè)裝備，農(nóng)村公路基本實(shí)現(xiàn)路況自動(dòng)化檢測(cè)全覆蓋是發(fā)展目標(biāo)之一[3]。

因此，本文聚焦農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)(主要針對(duì)典型路寬為3～6 m的農(nóng)村公路)，從路況快速檢測(cè)裝備與技術(shù)方面，調(diào)研江蘇省農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)應(yīng)用情況及現(xiàn)有路況快速檢測(cè)裝備，結(jié)合農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)的實(shí)際特點(diǎn)，分析快速檢測(cè)裝備在農(nóng)村公路中的適用性，提出未來(lái)農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)裝備與技術(shù)的需求及研發(fā)思路，形成農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)裝備與技術(shù)需求清單，為江蘇省農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)和發(fā)展提供借鑒和參考。

1 江蘇省農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)應(yīng)用情況

農(nóng)村公路路況檢測(cè)存在效率較低、人工依賴較強(qiáng)、機(jī)械化自動(dòng)化程度不高等特點(diǎn)[4]。開(kāi)展江蘇省設(shè)區(qū)市和縣(市、區(qū))農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)應(yīng)用情況的調(diào)研。

經(jīng)調(diào)研，目前農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)已在南京市、南通市等9個(gè)設(shè)區(qū)市推廣應(yīng)用，揚(yáng)州市、鹽城市、連云港市、鎮(zhèn)江市4個(gè)設(shè)區(qū)市尚未落實(shí)農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)，已在江蘇省44個(gè)縣(市、區(qū))進(jìn)行推廣應(yīng)用，仍有50個(gè)縣(市、區(qū))尚未進(jìn)行推廣應(yīng)用。

2 國(guó)內(nèi)農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)設(shè)備調(diào)研

2.1 中公高科

中公高科研發(fā)的路況快速檢測(cè)裝備，檢測(cè)指標(biāo)包括路面破損(PCI)、平整度(RQI)、前方景觀和GPS信息等指標(biāo)[5]。路況快速檢測(cè)設(shè)備包括路面破損檢測(cè)系統(tǒng)和路面平整度檢測(cè)系統(tǒng)兩大模塊，使用了CCD、CMOS數(shù)字成像技術(shù)的路面破損檢測(cè)系統(tǒng)，在集成設(shè)備選型、圖像采集速度、分辨率上表現(xiàn)良好[6]?？梢赃m應(yīng)100 km/h檢測(cè)速度的采集工況，路面平整度檢測(cè)系統(tǒng)具有操作方便、檢測(cè)精度高、重復(fù)性良好、受載具車(chē)輛自身懸掛系統(tǒng)影響小、適應(yīng)絕大多數(shù)鋪裝路面的平整度指標(biāo)檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)。

2.2 武大卓越

農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)系統(tǒng)以中小型SUV為主要載車(chē)平臺(tái)，特采用嵌入式、模塊化設(shè)計(jì)理念，裝備路面破損檢測(cè)系統(tǒng)、路面平整度檢測(cè)系統(tǒng)、前方景觀檢測(cè)系統(tǒng)、地理信息檢測(cè)系統(tǒng)等先進(jìn)的傳感器系統(tǒng)以及車(chē)載供電系統(tǒng)、嵌入式集成多傳感器同步控制系統(tǒng)等設(shè)備，同步快速采集路面技術(shù)狀況、路域環(huán)境圖像和地理位置等數(shù)據(jù)，檢測(cè)的指標(biāo)包括路面損壞狀況指數(shù)(PCI)、路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI，即國(guó)際平整度指數(shù)IRI)、沿線設(shè)施技術(shù)狀況指數(shù)(TCI)和空間定位信息，完全滿足國(guó)家及行業(yè)關(guān)于農(nóng)村公路檢測(cè)指標(biāo)的要求[7]。系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，路面破損覆蓋幅寬≥2.6 m，平整度相關(guān)性≥90%，為農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3 同濟(jì)大學(xué)

農(nóng)村公路快速化路況檢測(cè)裝備主要用于路面平整度、破損的智能檢測(cè)?？蓪?shí)現(xiàn)農(nóng)村公路平整度、異常顛簸、多類(lèi)病害等信息的快速采集，檢測(cè)精度不低于85%，其具備低成本的優(yōu)勢(shì)，較現(xiàn)有基于激光的檢測(cè)手段，有望有效降低近50%的設(shè)備采集費(fèi)用，公路性能檢測(cè)費(fèi)用降低至30～100元/km[8]。

2.4 寬凳

基于寬凳高精度地圖優(yōu)勢(shì)，搭載激光雷達(dá)、GPS、IMU及多路高清相機(jī)，用于路面病害檢測(cè)、公路資產(chǎn)盤(pán)點(diǎn)及損壞識(shí)別等。采用自動(dòng)化高精度公路數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲得圖像數(shù)據(jù)、位置姿態(tài)數(shù)據(jù)、激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)[9]。路面病害識(shí)別的圖像采集頻率為60幀/s，工業(yè)相機(jī)分辨率為2 448×2 048像素。對(duì)地兩路相機(jī)可完整覆蓋車(chē)道范圍內(nèi)的路面，提供清晰路面細(xì)節(jié)，單車(chē)道雙相機(jī)橫向覆蓋約4 000像素，測(cè)量精度可達(dá)1 mm。

2.5 北京工業(yè)大學(xué)

北京工業(yè)大學(xué)“路面性能智能檢測(cè)及評(píng)價(jià)系統(tǒng)”適用于各級(jí)公路路面的智能化、快速化檢測(cè)和評(píng)價(jià)，可以得到路面的平整度、車(chē)轍數(shù)據(jù)，可進(jìn)行其等級(jí)劃分并顯示在路網(wǎng)上[10]。該系統(tǒng)可快速發(fā)現(xiàn)路面存在問(wèn)題的部位，提高檢測(cè)針對(duì)性。對(duì)農(nóng)村公路而言，具有簡(jiǎn)便、方便、快速、適用范圍廣的特點(diǎn)[11]。

2.6 騰訊

騰訊智能巡檢方案為巡檢車(chē)輛配備了常規(guī)視角相機(jī)、魚(yú)眼相機(jī)、慣性導(dǎo)航、GPS等傳感器[12]。目前的功能和精度主要針對(duì)道路的日常巡檢，目前公布的信息沒(méi)有提及是否達(dá)到定檢的要求。其檢測(cè)指標(biāo)主要為平整度以及路面破損。

2.7 滴滴

滴滴AI視覺(jué)團(tuán)隊(duì)提出的CFM主要是基于前方圖像進(jìn)行病害識(shí)別，類(lèi)型包括橫向裂紋、縱向裂紋、龜裂紋以及坑洼，屬性包括損壞程度、面積、長(zhǎng)寬比等[13]。不過(guò)扁平化的圖像識(shí)別，在縱斷面高程變化上沒(méi)有檢測(cè)效力。

3 農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)裝備對(duì)比

基于市場(chǎng)上不同設(shè)備廠商研制的路況快速檢評(píng)設(shè)備，選擇典型的設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，分析結(jié)果如表3所示。

表3 農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)裝備對(duì)比

表3(續(xù))

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)江蘇省農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)應(yīng)用情況、國(guó)內(nèi)現(xiàn)有路況快速檢測(cè)技術(shù)與裝備的調(diào)研，對(duì)比分析了不同廠商快速檢測(cè)裝備的檢測(cè)指標(biāo)和優(yōu)缺點(diǎn)，得到結(jié)論如下。

(1)對(duì)江蘇省設(shè)區(qū)市農(nóng)村公路路況快速檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用進(jìn)行調(diào)研，路況快速檢測(cè)設(shè)備在蘇南地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，蘇北地區(qū)應(yīng)用較少，為實(shí)現(xiàn)2025年自動(dòng)化檢測(cè)在農(nóng)村公路中的全覆蓋，需加大路況快速檢測(cè)裝備在農(nóng)村公路中的應(yīng)用。

(2)比對(duì)不同廠商農(nóng)村公路路況快速化檢測(cè)設(shè)備，各廠商檢測(cè)指標(biāo)差異性大，但基本能滿足農(nóng)村公路路況檢測(cè)要求。提出了路況快速檢測(cè)設(shè)備的推薦星級(jí)。