不利天气高速公路路况车载采集系统研究

分析了不利天气下道路安全状况评估参数及其影响因素，确定了车载路况采集系统的功能，设计了由道路能见度检测、道路环境温湿度检测、路面状况识别、路面微观形貌检测、路况数据定位与路况数据无线传输6个子系统以及检测车、电源系统等组成的路况检测系统，分析了系统设计中的一些关键技术。     

基于随机森林算法的路面状况指数预测

近些年随着道路三维检测技术的兴起,越来越多的路段开始使用三维道路检测车对道路状况进行检测。以表征路面使用性能优劣的重要指标——路面状况指数为研究目标,利用ARAN9000三维多功能道路检测车采集的实际路面数据,对路面状况指数进行了预测。首先,考虑路面病害、环境、路面结构等影响因素,运用数据挖掘技术对加拿大安大略省某公路路面状况指数的相关数据进行了数据清洗、特征筛选等处理分析工作。然后,构建了路面状况指数的机器学习预测模型,得到多元线性回归模型、神经网络模型与随机森林模型的复相关系数R~2分别为0.562,0.711,0.895。随机森林模型预测的路面状况指数精度较神经网络模型提高了0.184,误差降低了1.599,训练速度提升了33 s。最后,选择精度较高的随机森林模型进行了优化。由于输入变量较多,无法通过简单的统计分析确定应修正或删除的异常数据,因此选择在构建模型并预测后,通过预测值与真实值的拟合效果确定异常值,再使用修正后的数据重新对模型进行循环训练,使之达到当前模型训练最优。结果表明:改进后的随机森林模型预测效率和预测精度更高,R~2达到0.898。提出的路面状况指数预测模型是准确而有效的。     

基于三维技术的道路综合检测车

研发了基于三维检测技术的道路综合检测车,该检测车可同时开展路面损坏、车辙、平整度、纹理、道路景观等检测任务。路面损坏模块能采集路面灰度图像和横断面三维高程数据并自动识别裂缝、车辙、坑槽等常见病害;独创性地研发了非惯性平整度检测模块,可不受车速变化、车辆振动等因素干扰,准确采集道路纵断面高程并计算国际平整度指数(IRI),当模块纵向安装时还能精确采集道路横断面纹理数据并导出平均断面深度(MPD)。此外,该模块还可检测混凝土路面的错台情况。三维立体相机和激光雷达(LIDAR)构成的道路景观图像模块可采集道路周边环境图像和三维激光点云数据,以实现道路资产的精细化管理。     

运行速度和发动机油耗预测模拟技术研究

描述一种根据九五国家重点科技攻关"公路投资综合效益分析系统的研究"项目研究成果,开发的汽车运行速度和主要经济指标———发动机油耗的预测和模拟技术。本项技术主要是通过改变道路的几何条件、路面状况、交通量、交通组成、车辆特征、车辆载重和环境等因素,预测和模拟上述任一或组合因素的变化对车辆运行速度和油耗的影响。模拟结果将为进一步研究道路纵断面和平曲线的最佳组合、道路的改建条件和路面大、中修养护时机的确定提供决策和分析的数据基础。     

高速公路改扩建工程旧路的检测及改善设计

为确定高速公路改扩建工程旧路路面的技术状况,借助路面智能检测车、落锤式弯沉仪、探地雷达等设备对道路路基与路面状况进行检测与评价,并结合路面钻芯试验确定路面典型病害的成因。针对现有路面评价指标不适用于高速公路改扩建的问题,提出路面面层评判关键指标——路面修补率,制定局部病害以及连续病害路段的处治方案,为高速公路改扩建工程旧路检测及改善设计提供参考依据。     

路面生命周期生态环境影响评价研究综述

生命周期评价(LCA)是国际上通行的生态环境影响评价方法,适用于全球性环境影响评价,应用LCA进行道路环境影响评价对于推动中国道路建设的生态化发展有着重要意义.该文主要介绍了生命周期评价的组成与内涵,分析了清单分析中数据收集的3种主要方法及优劣,通过对国外道路和路面LCA研究的回顾,指出路面LCA在原材料、施工、运营、养护等阶段,以及数据获取和影响分析中的研究重点及难点,提出了中国道路路面LCA研究开展的建议.     

透水性道路研究进展

透水性道路是新型的路面结构,其独特的透水功能引起了国内外道路工程和材料工程广泛的关注。从道路透水与排水结构系统、透水路面材料组成设计、施工工艺与设备、路面透水性能评价与维护技术等四个方面系统总结了国内外透水性道路的研究进展,通过对比指出我国透水性道路研究中存在的主要问题和需要改进的关键技术,为我国今后在透水性道路方面的深入研究提供参考。     

基于车载激光点云的道路平整度检测新方法研究

路面平整度是评定道路路面质量的主要技术指标之一,传统的平整度测量方法检测效率低、劳动强度大,难以满足道路快速巡检和公路养护的需求。移动测量系统能够快速动态获取高精度道路点云数据,能详细再现道路的细节特征。因此,本文通过分析车载点云的精度特点以及国际平整度IRI的计算方法,提出一种应用车载激光点云进行路面平整度检测的方法,首先对车载点云数据进行预处理,沿轮迹带方向提取路面点;然后采用等间距邻域均值采点的方式获取路面高程值;最后使用路面高程值进行IRI计算并与高精度水准数据计算的标定结果进行对比。实验结果表明,车载移动测量系统能够用于路面平整度的快速检测。为道路三维快速巡检和公路养护提供了技术支持。     

惯性基准高程测量方法在路面平整度检测中的应用

介绍了路面国际平整度指标计算原理,设计了基于高精度激光测距传感器和加速度传感器的路面平整度检测系统,采用截至频率为20Hz的二阶巴特沃斯低通滤波器和零均值化对检测车垂直振动加速度数据进行预处理,同时利用直接积分法计算检测车垂直振动位移。实验结果表明,检测车垂直振动位移计算结果与实际测量值基本吻合。     

双激光位移传感器测量路面平整度系统实现

在道路检测领域,多功能激光道路检测车可以实现多种路面息的采集,传输和处理。路面平整度就是重要的路面信息之一,本文提出了一种双激光位移传感器测量路面平整度的方法,可以有效的消除车辆振动与俯仰等对路面平整度检测的干扰与影响,从而实现路面平整度的实时,高速,准确,全天候的采集和处理。该方案已经在多功能道路检测车上得到了很好的应用。     

市政道路路面性能衰变特征分析

路面性能是描述道路结构损坏状况、道路服务质量的综合性指标。了解路面性能的衰变趋势,对确定道路养护方案、选择道路养护时机有着重要的意义。研究基于2008至2018年上海市市政道路路面性能检测数据,以路面状况指数(PCI)为对象,分析了市政道路等级、道路结构、基准年PCI与市政道路PCI年衰变量间的关系,并发现后两者是影响市政道路PCI年衰变量分布的主要因素。随后,基于广义极值分布,拟合了不同场景下PCI年衰变量的分布形态,获取了分布特征关键参数。相关结果能有效支撑市政道路路面性能预测及养护措施决策。     

道路层面响应参数采集系统的设计开发

开发了一种路面及层面间结构受力状况采集检测系统,该系统可为道路受力特性分析、沥青路面早期损坏研究、提升高速公路养护、维修及道路状况评估水平提供技术支撑。系统主要包括4部分:太阳能充电锂电池组电源、车辆到位感知模块、数据采集存储系统及上位机分析软件。其中前3部分布置在应用现场,用于实时在线测试并存储车辆对路面产生的应变数据;上位机分析软件用于从大容量Flash存储器离线提取已存储的应变数据。并通过实验验证了系统无人值守采集数据的可行性,对测试数据的有效性进行了分析。结果表明,开发的系统满足现场测试要求。     

基于红外温差的沥青路面渗水状况快速评价技术

提出了利用红外热差原理的沥青路面渗水状况快速评价技术,基于开发的红外快速渗水检测车,重点研究了现场路面温差与渗水系数关系判定准则。依托实体工程,对红外快速渗水检测车的测试结果进行人工复核,并与路面钻取芯样的浸水飞散损失比对。结果表明:红外渗水检测车测试的结果不仅能与现场路况一一对应,且与室内试验结果相关性好;作为一种快速评价路面渗水状况的技术,效率、精度均较高。     

智能路面发展与展望

为了促进智能路面的发展,综述了智能路面各项技术的研究进展和发展趋势。首先提出了智能路面的定义,在此基础上明确了智能路面的体系架构,包括路面信息感知获取层、信息集成处理层、综合服务层和能量供给层;重点介绍了智能路面信息采集技术、信息管理与分析技术、能量收集与利用技术、自我调节技术和基于智能路面的车路协同技术等关键技术的发展现状,讨论了智能路面的设计和建造方法;最后提出了智能路面现有研究存在的问题和不足,并对其今后的发展做出展望。研究结果表明：智能路面是由特定的结构材料、感知网络、信息中心、通信网络和能源系统组成,具有多种智能,并且能够为人、车、环境提供服务的道路路面;智能路面的发展将有助于充分发挥道路自身潜力和适应未来的交通工具;在路面信息的采集过程中,传感器在耐久性和实用性等方面存在的技术难题仍需进一步解决;智能路面的各种能量收集和自我调节技术应着重解决低成本和高性能的问题;物联网、大数据、云计算和各种人工智能方法在智能路面的监测和管理过程中具有广阔的应用前景;智能路面作为一种新型的道路路面,其设计和施工可以结合建筑信息模型（BIM）、模块化施工、3D打印和智能压实技术,集合成一套新的建造工艺。     

用于道路CAD系统的野外数据采集方法

针对目前国内道路ＣＡＤ系统中原始数据采集方法非常落后的状况，研究了适宜于道路ＣＡＤ系统的野外快速数据采集的方法、作业模式及有关技术问题，提出了野外不成图，直接建数模，进而组成系统核心模型的构想，为满足ＣＡＤ系统的数据接口提供了新的方法和途径。     

激光式高速弯沉仪在运营高速公路检测中的应用

随着运营道路的逐年增加,路面弯沉指标检测的快速性和安全性无法保证。面对这些难题,国内出现了全自动快速激光动态弯沉检测车。激光式高速路面弯沉测定仪是测试系统在高速行驶过程中通过激光多普勒效应来测试地面在荷载作用下的垂直下沉速度,通过一套惯性系统实时记录多普勒激光传感器的振动情况和运行姿态,用于修正计算路面实际弯沉变化的速度。陕西省利用该类设备快速、安全的完成了上千公里的高速公路的检测任务,为运营道路的养护分析提供了快速、高效的技术支撑,并希望在今后的检测工作中得到大力推广。     

基于多种算法的高速公路路面裂纹检测分析

为了提高高速公路路面裂纹检测的精确性和高效性,提出了高速公路路面裂纹检测车检测装置的设计方案。首先是通过对路面动态检测系统的设计与选型,研究设计出路面图像采集系统,然后把数据图像传递并保存在计算机中;基于多种算法进一步提取线性特征识别出裂缝目标,通过对裂缝的长度、宽度进行计算,进而求出裂缝面积等操作,得到比较满意的处理图像结果。结果表明:该装置节省人工时耗,提高了路面裂纹检测的精度和效率,改善了经济效益,可为今后的高速公路路面裂纹检测分析提供基础。     

高速公路改(扩)建路面病害与结构强度相关性分析与评价

以某高速公路改(扩)建工程为例,采用三维探地雷达进行检测,得到路基、路面及结构物内部技术状况;利用落锤式弯沉仪(FWD),收集路面各个结构的弯沉响应(包括中心弯沉值和弯沉盆),进而求算路面结构强度指数PSSI和反算路面各个结构层的回弹模量数据,判定旧路的结构强度。通过对道路内部病害和结构强度进行相关性分析,全方位评价沥青路面的实际状况,为旧路路面处治措施的选择提供定量的基础数据。并通过现场路面结构开挖,验证了该方法的可行性。     

多功能路面检测车网络通信系统设计

在多功能路面检测车系统设计中,由于采集的数据量巨大、实行性要求极高,需要多台计算机协同工作,才能顺利完成任务。如何实现有效的网络环境下的集中管理,是系统成功开发的关键。针对这一特殊要求,介绍了多功能路面检测车的系统架构、网络通信模型、及网络通信协议的设计方案。实现了对系统中各主机的流畅管理。     

城市道路路面雨水收集与利用系统设计

随着城市化的进一步加速,城市缺水的矛盾也进一步加深,环境与生态问题也同步扩展。为了解决缺水、环境、生态等一连串的矛盾,雨水的收集和利用日益重要,城市雨水利用技术的开发和应用也应运而生。该文介绍的城市道路路面雨水收集与利用系统设计,是一种成本低、实施便利、见效快的城市道路路面雨水收集与利用系统。通过对道路横断面的布置的调整,增设雨水收集设施,将道路路面的雨水先通过道路雨水收水口进入地下盲沟网路,达到雨水过滤、绿化灌溉、绿化储水的三大功能。