付新新，刘雄，李明坤

（1.长沙理工大学，湖南 长沙 410114；2.广西交通投资集团百色高速公路运营公司百隆分公司，广西 百色 533000）

沥青路面检测技术的应用研究

付新新1，刘雄1，李明坤2

（1.长沙理工大学，湖南 长沙 410114；2.广西交通投资集团百色高速公路运营公司百隆分公司，广西 百色 533000）

为了不减少建设过程中的资金损失，使路面得到科学养护，采用路面平整度和弯沉检测技术对路面使用品质进行分析，再引出路面检测新技术的应用，评价了检测技术的发展趋势，得出结论：路面快速检测技术的是未来的发展方向。

路面检测技术；平整度；结构承载力；快速检测技术

0 前 言

近年来，在交通荷载逐渐上升的影响下，路面使用性能大大降低，从而会产生了各种病害，如坑槽、开裂、车辙、表面功能不足等现象。由此可见，检验和控制工程质量尤为重要。

我国公路路面检测技术的发展相对于国外较为缓慢，早先主要以人工检测为主，目前日渐趋于自动化模式。2007年以后［1］，国内快速检测产品开始大范围使用。2014年，武大卓越激光动态弯沉测量系统（LDD）在国内已经有3台套，在中南部等地区已推广应用。然而，国外检测技术的发展速度相对较快，至今已拥有30多年的研究历史。现已开发研制了多种路面管理系统软件［2，3］，如加拿大研制了自动化道路分析仪（ARAN车）。美国阿肯色大学的KelvinC.P.Wang教授等长期从事路面管理系统的研究和路面检测技术的开发，研制了数字化路面数据采集车（DHDV），其技术水平居世界前列。

如今，检测技术的水平仍需进一步提高。本文先从路面平整度检测和弯沉检测两方面分析现场试验检测技术，再介绍路面快速检测新技术的应用，并分析评价了检测技术的发展趋势。

1 现场试验检测技术

沥青路面面层主要质量检测项目包括平整度检测、弯沉检测、压实度检测、抗滑性能检测以及厚度检测等。本节主要对路面平整度和弯沉的检测进行分析。

1.1 平整度检测

1.1.1 检测设备

路面平整度是影响行驶质量指数（RQI）的主要因素。平整度的测试设备分为断面类及反应类，断面类指测定路面表面的凹凸情况，常用设备有3m直尺、连续式平整度仪、激光断面仪等；反应类指测定路面凹凸引起车辆振动的颠簸情况，所用设备通常有车载式颠簸累积仪、纵断面分析仪等。

为了在理论及应用上统一平整度检测的客观尺度，1982年，世界银行在巴西通过进行大规模的平整度检测技术对比实验，确立了国际平整度指数（IRI）为平整度评价的标准指标。同时，也为在之后的数据处理中，通过标定试验得出IRI与标准差和IRI与单项累积值（VBI）之间的关系提供了便利。

1.1.2 检测方法评价

上述设备都是基于高等级公路检测状况研发设计的，几乎都假设在高速、匀速情况下进行连续检测，随着交通日益繁忙拥堵，在检测过程中出现非匀速的情况将是普遍现象。

在行驶质量指数（RQI）中，路面不平整［4］的概念仅局限于沿行车轮迹带的纵向不平整，忽略了横向不平整，故 RQI不能客观地反映路面实际的平整情况。目前，可采用新的路面行驶质量评价指标行驶舒适指数（RCI）来表征路面的行驶质量，这样可以利用路面二维面域上的所有变形来代替原有沿轮迹带的纵向变形。

1.2 弯沉检测

1.2.1 检测设备

路面的结构承载能力可以由在路表测试的回弹弯沉值表示。近年来，国内外快速弯沉技术日趋成熟。我国也研制了相应的激光动态弯沉测量系统。常见的检测设备有：贝克曼弯沉仪、自动弯沉仪、落锤式弯沉仪（FWD）等。

贝克曼弯沉仪法测试速度慢，测试结果人为因素的影响也较大；自动弯沉仪法可在路面连续地进行快速高密集点的强度量测，每天约可测2000个点；FWD是为了模拟汽车快速行驶的实际情况而研制的，是目前较为广泛的弯沉检测设备。其中，贝克曼梁在我国已作为路面设计的标准方法和基本参数，其他测量方法的测量结果需要换算成静态回弹弯沉。

1.2.2 检测方法评价

数据采集方法所采集到的路面回弹弯沉是一种试验性的模拟值，而并非实际行车荷载下的真实弯沉值，给研究和实践带来了不便。同时，现有各类数据采集方法效率比较低，都是以一定的间距取离散点进行数据采集，且采集过程对交通的干扰比较大，往往只能在夜间进行。因此，这些数据采集方法上的局限性也都有待进一步的改进。

目前，滚轮式弯沉仪（RWD）的出现可以使用路面在实际行车荷载下的真实弯沉值代替原有回弹弯沉值来对路面结构承载能力进行评价。

2 路面快速检测技术

2.1 激光断面仪

其主要组成装备有激光传感器、加速度计、陀螺仪，并且具有先进的数据采集和处理系统。激光单元由一个测头和A/D转换器组成［5］，转换器将来自测试头的信号转换成数值输出信号。对于激光传感器的测量光路而言，发射与接收之间的夹角随测量高度的不同而变化。测量时，来自激光器、惯性单元和里程计的信号被存储在计算机里，实时信息在屏幕上显示。所得数据被处理后，多个路面特征可以求出。

激光路面断面测试仪［6，7］是一种与路面无接触的测量仪器，在90km/h的测量速度下，所有的路面变量被同步测量。测量的路面内容有：路面平整度、车辙、裂纹等。

2.2 滚轮式弯沉仪

继FWD研制成功后，测速约为90km/h的滚轮式弯沉仪（RWD）诞生，它采用高频激光扫描，可以连续地记录行驶中的测试车在路表产生的弯沉，精度适合于路网普查。它所记录的是真实受力状态而非模拟荷载下的弯沉。因此使用RWD受交通影响的因素小，在弯沉检测方面，是相对理想的设备。

同时，德克萨斯大学开发的滚动动力弯沉仪（RDD）的加载原理与RWD类似，可实现连续测量，并且信息量大，同时它采用滚动式弯沉传感器进行测量，可以提供路表破损摄像。但由于它的测速约为2.5km/h，很少有用户使用该仪器。

2.3 三维激光技术

随着传感器技术的发展，二维成像数据采集系统被广泛应用，对于在三维高程的基础上检测路面裂缝，三维（3D）激光技术［8］可以采集高分辨率三维连续横向路面轮廓。

许多三维数据采集系统都是在三角原理的基础上进行的。在此系统中，CCD相机或CMOS传感器被安置在相对于投影仪为已知距离和斜角度（θ）的地方。CCD相机采集图像的结构光，然后对路面的激光线变形进行了分析，从图像中提取出沿x轴（对象宽度）的曲线，得到在图像上曲线的行列信息。三维系统通常与一个编码器，使该系统获得的y轴位置（即驾驶方向）。因此，物体表面的一个完整的三维点集就可以获得。三维系统可以提供深度和强度信息。在发射光和CCD相机视野范围的交叉口可定义为三维系统的测量范围。

初步试验表明：三维激光系统可以在受控的实验室环境下有效地检测≥2mm宽的路面裂缝，并且可以实现在不同的照明条件下检测裂缝，取得一致的结果。

3 检测技术发展趋势

就目前状况而言，我国检测技术模式基本已经由人工化转向自动化，低速转向快速。路面平整度检测和路面弯沉检测的技术和设备已相对成熟，我国应在国内外已有的成果之上，从快速检测设备、技术、相应的激光传感器等方面深入地开展快速检测的研究，这将促进我国检测技术的发展和实施，也有利于提升我国道路的养护技术水平。

三维相机还存在一定使用局限，国内还没有推广使用，但国外已开始将其应用于隧道、公路、轨道检测工程中，相信随着三维相机技术的发展，三维测量是未来道路检测发展的主要方向。

4 结 语

①用3m直尺和连续式平整度仪检测路面平整度是比较传统的方法，但它们的测速都较为偏低。颠簸累积仪在国内外的应用最为广泛，但存在时间一空间稳定性差等缺点。激光断面仪则是目前最为先进的平整度检测设备，而且还可以同时进行路面车辙、裂纹等检测。

②在路面结构承载力的检测设备中，FWD是较为理想的设备，但只能模拟行车荷载作用；RWD可以反映路面真实受力状态，代表了弯沉检测设备的发展方向。

③路面平整度检测和路面弯沉检测的技术和设备已相对成熟，我国应在国内外已有的成果之上，从快速检测设备、技术、相应的激光传感器等方面深入地开展快速检测的研究。

④路面快速检测技术的总体发展趋势是：应用自动化、高精度检测设备，对路面进行高效连续检测和实时监控，数据存储和处理实现智能化。

［1］张德津，李清泉.公路路面快速检测技术发展综述［J］.测绘地理信息，2015（1）：1-8.

［2］Suh Y C，Cho N H，Mum S.Development of Mechanistic Empirical Design Method for an Asphalt Pavement Rutting Model Using APT［J］.Construction and Building Materials，2011，25（4）：1685-1690.

［3］Katicha S W，Flintsch G W，Ferne B.Estimation of Pavement TSD Slope Measurements Repeatability from a Single Measurement Series［J］.Transportation Research Board 91st Annual Meeting，Washington D C，USA，2012.

［4］陈长，孙立军，董茂强.基于现代检测技术的沥青路面评价新方法［J］.公路交通科技，2006（9）：1-5.

［5］胡力群.路面检测车无损检测技术现状［J］.交通标准化，2007（6）：140-143.

［6］李强，潘玉利.路面快速检测技术与设备研究进展及分析［J］.公路交通科技，2005（9）：35-39.

［7］Koch C，Brilakis I.Pothole detection in asphalt pavement images［J］.Advanced Engineering Informatics.2011，25（3）：507-515.

［8］Tsai Y J，Li F.Critical Assessment of Detecting Asphalt Pavement Cracks under Different Lighting and Low Intensity Contrast Conditions Using Emerging 3D Laser Technology［J］.Journal of Transportation Engineering.2012，138（5）：649-656.

U416.217

A

1007-7359（2016）02-0113-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.039

付新新（1989-），女，安徽宿州人，长沙理工大学在读硕士，研究方向：道路与铁道工程。