道路检测路面损坏状况指数PCI

可行性分析： 对于路面使用性能预测系统 而言，路面使用性能的历史 数据是已知的，影响路面性 能的交通因素、气候因素、 工程因素等又是不确定的， 导致路面使用性能变化速率 的不确定性，符合灰色系统 的特征，因此可以采用灰色 系统的预测理论与方法分析 研究路面使用性能的发展变 化规律。
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灰色马尔可夫理论路面状况预测模型（概率型）
特优
优
良
中
差
很差
100～91
90—8l
80～71
70—51
50—31
≤30
不需
日常 维护
小修
小修 中修
中修 大修
大修 重修
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沥青道面损坏单项扣分表
类型 龟裂 严重程度 0.1 轻 中 重 块裂 轮辙 沉陷 坑槽 泛油 轻 重 轻 重 轻 8 10 12 5 8 1 3 2 1 12 14 17 8 12 5 10 10 5 18 22 28 16 20 10 20 20 损坏密度（%） 10 30 35 45 25 35 20 30 33 50 50 55 70 32 62 45 60 65 100 60 75 90 40 68 60 80 75
按产生原因分类 荷载型裂缝 温度裂缝 反射裂缝 沉降裂缝 其他裂缝
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1、荷载型裂缝 在行车荷载作用下。基层的底部产生拉应力，当拉应力大于基层材料的抗拉强度时.基层的底部就会开裂。在行车荷 载的反复作用下，基层底部的裂缝会逐渐扩展到沥青面层，使沥青面层开裂。荷载裂缝在形式上主要表现为沿轮迹 方向的纵向裂缝和龟裂。 2、 温度裂缝 由于沥青面层温度变化而产生的裂缝称为温度裂缝 ，这包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。温度裂缝为非荷载型裂 缝，在温度降低特别是气温骤降时，面层表面的温度最低，其温度变化率也最大，因此表面产生的温度拉应力最大 ，表层材料受下层材料的约束而不能 自由伸缩，产生较大的张拉应力，当张拉应力大于表面材料的抗拉强度时，沥 青面层就会开裂。温度裂缝在形式上主要表现为横向裂缝和块状裂缝，有时也表现为纵向裂缝。 3、 反射裂缝 对于半刚性基层沥青路面，半刚性基层材料由于干缩和温缩产生开裂，干缩和温缩裂缝的产生和扩展会引起裂缝上 方面层底部先开裂并逐渐向上扩展最终将沥青面层拉裂 ，这种裂缝习惯上称为反射裂缝 ，反射裂缝在形式上主要 表现为横向裂缝。 4、 沉降裂缝 它是由于填土固结或路基不均匀沉陷所引起的纵向和横向裂缝 ，常出现在桥涵的两头或路基半填半挖处。
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Pavement distress types for asphalt（沥青） pavements include: ---From Wikipedia Bumps and sags（凸起和凹陷） Corrugations（车辙，沟）
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Pavement distress types for asphalt（沥青） pavements include: ---From Wikipedia Weatnering and raveling(风化松散） Swelling（膨胀）
国内 由于美国道路情况与我国不同，我国根据国情，建立了新 的路面性状况评价 指标体系。
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定义
中文 表征路面完好程度的指数。 指路面结构保持完好的程度。 是路面破损状况物理性能最直接的表现和反映。 英文 The Pavement Condition Index (PCI) is a numerical index between 0 and 100 which is used to indicate the general condition of a pavement. used in transportation civil engineering standardized by ASTM（American Society for Testing and Materials）
2、灰色预测模型——GM（1,1）模型的建立
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超声波反射法
超声波传感器主要采用直接反射式的检测模式。位于传感器 前面的被检测物通过将发射的声波部分地发射回传感器的接 收器，从而使传感器检测到被测物。反射法一般用于检测路 基厚度、结构强度和结构缺陷。
超声波对射法
一套对射式超声波传感器包括一个发射器和一个接收器，两
者之间持续保持“收听”。位于接收器和发射器之间的被检 测物将会阻断接收器接收发射的声波，从而传感器将产生开 关信号。对射法一般检测道路表面情况。
图像分析 特征提取
描述 解释
光电变换
数字化
图像恢复
图像编码
边缘分割
区域分割 结构分析
数字化
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image preprocessing 对不清晰的图像进行去模糊预处理
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Identification and classification 图像裂缝的提取是该检测系统检测的关键问题，其直 接影响到整个检测系统的有效性和精确性。
3、对裂缝进行识别和归类
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Image data acquisition of pavement crack 一般是通过检测车顶部的高速摄像机以正常车速拍照获得 摄像机的选型以及机架的安装位置也可能影响到图像采集 的质量
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裂缝图像处理的步骤图
图像输入
图像输入
光电变换
图像输入 图像增强
图像分割 幅度分割
1、灰色理论的预测方法
概念提出： “灰色系统” 的概念于 1982年由邓 聚龙教授提 出 理论的核心思路：将已 知的数据序列按某种规 则构成动态或非动态的 白色模块，再按某种变 换、算法来求解未来的 灰色模型。在灰色模块 中，按某种准则逐步提 高白度，直到未来发展 变化规律基本明确为止。 此外，灰色系统预测模 型采用的不是原始数据 序列，而是生成的数据 序列。 白色系统 黑色系统 灰色系统
The first group 2018.3.14
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①确定型
预估 路 面 使 用 寿 命 或 某 项 使 用 性 能 指 标 并 得 出 一 个 数值。
力学——经验模型 时间序列法
②概率型
预 测 在 未 来 路 面 使 用性 能 的 状 态 分 布。
马尔可夫概率预测 灰色理论的预测方法 贝叶斯概率预测
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灰色马尔可夫理论路面状况预测模型（概率型）
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Pavement distress types for asphalt（沥青） pavements include: ---From Wikipedia Longitudinal and tranverse cracking（纵向和横向裂缝） Shoving（拥包）
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按裂缝形状 纵向裂缝 横向裂缝 网状裂缝（龟裂） 不规则裂缝
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Machine vision detection 机器视觉是基于视觉技术的一门边缘科学，核心技术是 视觉处理，并通过对视觉处理来执行进一步的检测与控 制等。 图像传感器（如CCD、CMOS、CIS等）
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硬件系统 包括供电系统、图像采集系统、照明系统、图像处理和 存储系统以及裂缝信息的GPS定位系统等。
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1源自文库
Report range
路面裂缝检测方法
路面破损类型
PCI概述
2
Report range
PCI预测模型 路面裂缝检测过程 路面裂缝检测系统
3
块裂
龟裂
国内外
定义（中） 扣分表 背景
轮辙
沉陷
坑槽
定义（外）
标准 计算
4
背景
国外 为了评价路面的耐用性能和使用品质，美国AASHO提出了 耐用性指数的概念。
5、 其他裂缝 此外在沥青路面施工的纵向接缝处，由于施工接茬处理不善也容易产生纵向裂缝。沥青老化容易在沥青表面产 生龟裂 。
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Methods of pavement crack detection 目前，路面裂缝检测的主要方法有: 探地雷达检测法 超声波检测法 机器视觉检测法
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Ground penetrating radar detection method 其实质是特高频电磁波发射与接收技术。自身的激振 产生雷达波，通过波的反射与接收获得路基路面的采样 信号。经过硬件与软件及图文显示系统得到检测结果。
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Pavement distress types for asphalt（沥青） pavements include: ---From Wikipedia Slippage cracking（滑移开裂） Rutting(车辙）
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Pavement distress types for asphalt（沥青） pavements include: ---From Wikipedia Potholes(坑洼） Lane/shoudle drop-off（沉降） （沉降）
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计算
PCI 100
i 1 n
DP W
j 1 ijk
mi
ij
式中：i和j——病害种类和轻重程度； n—病害种类总数； mi—i种病害和轻重程度等级数； DPijk—i种病害和j种轻重程度以及k范围的扣分值； Wij——多种病害和严重程度以及k范围的扣分值。
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标准
损坏状况 评级 路面状况 指数PCI 维护对策
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PCI （Pavement Condition Index）
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软件系统 包括基于计算机平台的后期图像处理、分析模块，高速 视频图像存储模块以及信息综合评价系统等。
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路面裂缝采集系统硬件结构原理框图
G P S 信 号 接 收 器 计 算 机 主 机
外 触 发 控 制 装 置
图像采集卡
线阵摄像机
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Crack image processing 基于图像处理的路面裂缝检测法的步骤为 1、路面裂缝的图像数据采集 2、系统通过图像处理算法进行图像预处理，再对预处 理后的图像进行裂缝的提取
6
计算
PCI综合了损坏类型；损坏程度；损坏范围或密度等三方面 的定量状况 采用以下两种分析方法：
PCI 100 a0 DR a1 DR 100 wi Ai / A
i 1 i0
式中：DR-------路面破损率，为各种损坏的折合损坏面积之和与路面总面 积的百分比； A---------调查的路面面积m2 ； Ai--------第i类路面损坏的面积，m2 wi --------第i类路面损坏的权重； a0--------沥青路面采用15，水泥路面采用10.66； a1--------沥青路面采用0.412，水泥路面采用0.461； i0---------包含破损程度的损坏类型总数。
重
轻 重 不分
4
1 10 1
12
12 17 5
27
25 30 10
40
42 52 12
75
67 77 20
100
80 100 30
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Pavement distress types for asphalt（沥青） pavements include: ---From Wikipedia Alligator cracking（龟裂） Block cracking（块裂）
优点：无损、快速、 简易、精度高
应用：目前只局限于高等级公路路 面厚度、路基空洞、缺损与路面含 水率等的监测。未来应用前景广泛。
探地雷达的原理
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Ultrasonic testing 超声波检测技术是近年来在道路路基路面中引用的一种 新的无损检测新技术。 特点：激发容易、检测简单、操作方便、价格便宜
识别出路面裂缝的类型
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沥青路面是中国公路路面的主要形式，其路面性能预测是养 护决策的基础，是交通基础设施建设规划及资源分配的依据， 能否准确高效地对沥青路面性能进行预测，至关重要。
而沥青路面性能预测是十分复杂的, 因为影响路面性能的因素 很多, 包括5类, 自然环境、交通荷载、路基路面结构材料、施 工因素和维修养护因素, 而每类因素又包括很多内容或参数。