浅谈公路技术状况检测与调查

浅谈公路技术状况检测与调查
（以禅城局为例）
一、概述
《公路技术状况评定标准》JTG H20-2007（以下简称新《标准》）的公路技术状况指数（MQI）包含两层含义：对公路技术状况的客观描述和对公路养护质量和管理水平的科学评价。

它包括路面（PQI）、路基（SCI）、桥隧构造物（BCI）、沿线设施（TCI）四项指标，其中路面（PQI）包含路面损坏（PCI）、道路平整度（RQI）、路面车辙（RDI）、抗滑性能（SRI）和路面结构强度（PSSI）五个分项指标，共四大项五小项，各项指标的值域为（0，100），分别代表理论上的最差和最好的路面使用性能或技术状况。

新《标准》统一了高速公路和普通公路的技术状况评定等级，明确了公路技术状况评定数据的采集和计算方法，为客观评定公路技术状况提供了依据。

二、路面技术状况检测
（一）路面损坏（PCI）
1、人工检测方法过去曾被广泛使用。

在人力资源丰富、交通量较少的低等级公路上，人工检测有相当的优势，但不适于大交通量的高速公路和干线公路使用。

人工调查，主观因素多、质量难以控制。

为了避免人工调查标准的不统一，在进行检测之前，必须对所有检测人员培训，使检测人员熟练掌握路面损坏分类标准和测量方法。

2、自动检测：路面损坏检测发展方向。

标准规定：路面损坏采用自动化设备检测时，应具有分辨1.0mm以上的裂缝的能力，检测数据（图像等）宜采用计算机自动识别处理，且只有识别准确率达到90%以上时，才能用于PCI评定。

国内外检测设备回顾：20世纪70年代，出于公路管理的需要，研究开发了基于摄影技术的路面损坏检测设备。

随着检测技术的进步，路面损坏检测方法经历了摄影、模拟摄像、数字摄像、线扫四代成像技术。

+摄影
+模拟摄像
+数字摄像
+线扫相机
第一代技术：是基于摄影技术的测量，需要大面积的灯光照明，一般在晚上检测，检测胶片需要专门洗印，人工判读周期长。

80年代中期，公路院从法国引进一套这样的装备。

第二代技术：是基于模拟相机技术的测量，需要均匀的灯光照明，一般用多个相机,检测结果机器识别辅助人工判度。

图为TRL为英国公路署开发的装备，采用了三个相机，缺点是分辨率2-3mm,识别率也低。

第三代技术：是基于数字相机技术，需要均匀区域灯光照明，一般用多个相机来减少灯光覆盖面积，可白天检测，检测结果可机器识别，分辨率2mm，识别率85%。

图为英国采购的瑞典装备，它采用了4套相机。

第四代技术：是基于线扫相机技术的测量，采用一个扫描装臵，带状灯光照明，全天候检测，检测宽度任意设定，机器识别。

由于高分辨率1mm，识别率达到85-95%。

意义：路况快速检测系统（CiCS）的开发成功，使公路常规和定期的多指标（PCI、RQI、RDI）路况检测工作，可在不影响交通运营的条件下，一次性完成，并大大提高检测效率和检测精度。

国外图像识别：国外研究机构十分重视路面损坏图像的自动识别与处理技术。

多年来，国外在路面损坏图像自动识别方面的研究没有突破性的进展，路面
损坏的识别率一致维持在85%左右，识别裂缝宽度在2~3mm 以上，许多路面特征如水泥路面接缝和灌缝后路面裂缝的识别问题都没有得到有效解决，由此限制了路面损坏自动识别技术的推广应用。

在总结国外经验的基础上，结合我国公路养护需要和国际上相关的技术规范与标准（英国、美国），通过对100多万幅 CiCS检测图像的特征分析，根据检测图像的分辨率、灰度程度及图像亮度，研究开发了我国第一套具有95%高识别率和自主知识产权的路面损坏自动识别系统（CiAS）。

影响与意义：在我国的路面损坏检测工作中，第一次真正意义上拥有了标准统一的路面损坏检测方法，减少了检测工作的人为因素，使不同省市、不同区域及不同时间检测的数据有了可比性。

（二）道路平整度（RQI）
1、主要检测方法有：
1）人工检测（三米直尺、水准测量）；
2）反应类快速检测设备；
3）断面类快速检测设备。

2、人工检测：三米直尺，用于低等级、小交通量公路；在每个百尺桩开端100米内连续放三尺，得出三尺读数的平均值，再求出1000米检测单元的平整度算术平均值，用“干线公路路面管理系统CPMA”网站的公式转换为新《标准》的国际平整度指数IRI。

公式如下：IRI=0.3803X-0.4537(X为三米直尺的测量值)。

3、反应类设备：颠簸累计仪等，操作简便、准确性差；
4、断面类设备：激光仪器，重复性好，准确性高。

标准建议，在条件允许时宜采用快速和高精度的断面类检测设备。

标准规定：各种道路平整度检测设备必须定期标定，每年至少标定一次，标定的相关系数应大于0.95。

5、设备标定：
按IRI 0~10m/km均匀分布的原则，选择5段道路平整度不同的实验路段，标定路段长320m；
用精密水准仪或符合世界银行一类测试标准的断面类平整度检测设备检
测标定路段，测点间距为0.25m或0.5m；
测量320m路段连续高程，用CPMS提供的国际平整度指数（IRI）计算程序，计算IRI；
设备检测结果与IRI比较，确定标定系数。

（三）路面车辙（RDI）
1、人工检测。

步行见到有车辙的部位测量，分左车辙与右车辙，采用三米直尺架在峰谷上，直尺量出到谷底的高差。

数据以100米均值计算，求出算术平均值。

以前的标准规范，没有将车辙作为独立指标，其原因有二点：问题不严重、没有设备支持。

近年来，由于交通量的迅速增长，渠道交通、重载、超载作用，车辙已经成为我国高速公路沥青路面的一种主要损坏形式。

2、标准规定：高速公路和一级公路的路面车辙作为独立的检测指标（RDI）。

通过检测路面车辙深度计算路面车辙深度指数（RDI）。

其它等级公路，沿用传统做法。

标准建议：采用断面类快速检测设备检测路面车辙。

（四）路面抗滑性能（SRI）
路面抗滑性能直接影响公路行车的安全性。

20世纪30年代，发达国家就开始了路面抗滑性能的研究工作，目前已经开发出多种路面抗滑性能的测试方法和测试设备。

1、直接法：摩擦系数；
根据摩阻力检测方式，摩擦系数分为制动力系数和横向力系数两种。

制动力系数：表明车辆制动距离的长短。

横向力系数：不仅能够体现车辆制动距离的长短，还能够表示防止车辆侧滑的能力。

英国、比利时和丹麦等国均规定将横向力系数SFC作为路面抗滑性能控制指标。

标准规定：用横向力摩擦系数SFC（Side-way Force Coefficient）作为检测指标，通过SFC计算路面抗滑性能指数（SRI）。

2、间接法：纹理（构造）深度。

检测路面抗滑性能的间接方法，包括微观构造和宏观构造两方面。

微观构造：表面粗糙度，提供低速行驶（<50km/h）时的抗滑性能。

宏观构造：纹理深度，外露骨料间形成的构造，使路表水迅速排除，避免形成水膜，在高速行车时起作用。

3、铺砂法：有手工铺砂法和电动铺砂法，根据面积，计算构造深度（TD）。

4、激光法：用激光设备，测试路面纹理深度SMTD（Surface Mean Texture Depth）。

目前，我国缺少横向力系数与路面纹理深度之间的关系研究（UK SCANNER）。

（五）路面结构强度（PSSI）
路面弯沉可分为静态弯沉和动态弯沉。

我国路面设计和养护标准所使用的弯沉指标应为静态回弹弯沉。

静态弯沉：贝克曼梁和自动弯沉仪等静态加载设备，（含回弹弯沉和总弯沉）。

动态弯沉：落锤式弯沉仪、稳态动力弯沉仪等动态加载设备。

标准规定：路面弯沉检测宜采用具有可靠数据标定关系的自动化检测设备，检测结果应该能够换算成我国相关技术规范规定的静态回弹弯沉值。

路面弯沉自动化检测设备必须定期标定，每年至少标定一次，标定的相关系数应大于0.95。

在路面结构强度、路面损坏、路面平整度、路面抗滑性能和路面车辙 5 个路面技术状况指标中，路面结构强度（弯沉）最难检测。

自动弯沉仪的检测速度仅为3~7km/h；大量的实验数据证明，落锤式弯沉仪（FWD）与贝克曼梁（BB）之间存在着不稳定的相关关系；新疆世界银行道路标定的实验显示， FWD-BB平均相关系数只有0.67左右，不满足标准对95%相关系数的最低要求。

慢速、低效的路面弯沉检测装备不适应大规模网级路面弯沉的检测要求。

三、路基、桥隧构造物和沿线设施状况调查
1、目前国内外还没有用于路基和沿线设施检测的自动设备。

项目主要是依靠人工检测，有条件的地区，还可以借助路况数据采集仪（RCR）现场记录、汇总、计算与评定。

2、桥隧构造物技术状况（BCI）：
桥隧构造物技术状况（BCI）评定所需数据是依据《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）和《公路隧道养护技术规范》（JTG H12-2003）评定的技术等级。

BCI 评定的前提是桥梁、隧道和涵洞的技术等级评定数据准确、有效。

四、检测与调查频率
五、检测方式
公路技术状况检测与调查是以1000m路段为基本单元，高速公路和一级公路按上行方向（桩号递增方向）和下行方向（桩号递减方向）分别检测，二、三、四级公路可不分上下行。

使用快速检测方法和设备采集路面技术状况评定所需数据时，每个检测方向至少要检测一个主要行车道。

六、数据存储
计算机存储技术的快速发展允许保存更详细、更多的原始数据，详细的原始数据
可用于公路技术状况评定以外的路面养护决策分析和养护设计。

设备检测：所有快速检测设备的原始检测数据应以高密度（10~20m）长期保存。

人工调查：人工调查数据可以100m为单位保存。

七、检测设备配臵方案（MQI）
注：省略。