瀝青路面車轍深度檢測系統探析

徐學凱 王鵬翀

（安徽省七星工程測試有限公司 安徽合肥 230000）

瀝青路面車轍深度檢測系統探析

徐學凱 王鵬翀

（安徽省七星工程測試有限公司 安徽合肥 230000）

眾所周知，瀝青公路具有10年的使用年限，現在我國早期的很多瀝青公路已經發生了比較嚴重的破損情況，而在瀝青公路中車轍屬于主要的一種病害，其不僅會對路面產生極大的破壞作用，還會對行車安全產生危害。所以，如何能夠準確、客觀、快速地檢測瀝青公路的車轍病害具有十分重要的作用。基于此，本文并研究了瀝青路面車轍深度檢測系統，供大家參考。

瀝青路面；車轍深度；檢測系統

引言

在我國瀝青公路建設不斷發展的今天，在公路總里程中瀝青公路具有越來越大的比重。與此同時，必須要快速地跟進瀝青公路在建成之后的養護工作和管理工作。所謂的瀝青路面車轍病害主要是指沿著行車輪跡在路面上形成的縱向帶狀凹槽，其通常具有1.5cm以上的深度。采用傳統的公路路面檢測技術進行公路檢測往往具有較差的精度和較低的效率，在檢測瀝青路面車轍的時候存在著較大的問題，因為必須要不斷地探索新的瀝青路面車轍檢測技術，確保瀝青公路大發展的需求得到充分地滿足。

1 瀝青路面車轍深度檢測系統的主要功能分析

該瀝青路面車轍深度檢測系統主要是用于在高速度和長距離的狀態下連續行駛的檢測車中，其具有采集、處理和存儲道路面形圖像的功能，而且在完成測量工作之后，能夠通過采集到的結果科學地分析路面的情況。①該系統的操作平臺為檢測車，在行駛的時候通過激光傳感技術對路面面形輪廓數據進行自動的采集，保持1～60km/h的行駛速率，具有不超過1m的采集間隔。②該系統的核心是車載工控機，其具有可靠、穩定的數據處理控制系統，可以對100km的路面進行連續檢測。③其能夠以相應的需要為根據處理、分析、計算檢測結果，并且將多種路面評估參數保存下來。④在具有較高的精度和檢測效率的基礎上，該系統的檢測設備在改進和維護的時候更加方面，有助于嚴格控制系統的檢測費用和成本[1]。

2 瀝青路面車轍深度檢測系統的設計方案

由軟件系統和硬件系統有機構成數據的采集與控制系統，其中的硬件系統主要包括數據采集器件、各種傳感器、電纜電源以及相應的檢測設備，其主要是利用下位機采集多路數據，并且實現A/D轉換，上位機的主要功能是處理和分析數據，并且對檢測結果進行輸出。

該檢測系統屬于路面輪廓數據檢測系統，其具有非接觸式的特點，通過動態檢測的方式對車道輪廓數據進行測量。在測量全車道的時候，由一塊圖像采集卡對每一組激光器進行控制，通過一臺工控機處理數據，并且將基本的路面檢測單元形成。由一個路面檢測單元測量一個車道，所有的路面檢測單元都能夠實現獨立的檢測，最后可以匯總處理檢測結果。該系統通過激光測距傳感器采集路面的數據，借助其他傳感器強化檢測的精度，并且實施檢測定位。由信號調理器對傳感器輸出的測量值進行轉換處理，通過數據采集射頻向計算機中傳送，從而將路面評價參數形成，由電纜、電源、輸入輸出設備等對檢測操作進行控制或輔助。圖1為該系統的檢測方案原理圖。

圖1瀝青路面車轍深度檢測系統檢測原理示意圖

3 瀝青路面車轍深度檢測系統的主要硬件

該系統主要包括工控機、圖像采集卡、CCD面陣攝像機等硬件，圖2為系統的硬件組成示意圖。

圖2 系統的硬件組成示意圖

3.1 激光傳感器

作為一種通過光電傳感技術非接觸測量距離的新型傳感器，激光傳感器在瀝青路面車轍深度檢測系統中屬于最為關鍵的傳感器。激光傳感器的設計原理為激光三角測量原理，其主要是由攝像器件和激光器共同組成的，具有較強的抗干擾能力、較高的定位精度、較快的測量速度等一系列的優勢。現階段路面檢測系統硬件中的激光傳感器在采集數據的時候普遍使用CCD攝像器件，其能夠利用圖像采集卡轉化攝像機信號，使其成為數字信號，隨后向計算機進行傳輸，使其進行識別、處理和顯示圖像的工作。三角測量原理是線式激光測距傳感器的原理，采用優化設計的方式對其內部的角度和結構進行了改進，其主要組成部分為攝像頭和線式激光器[2]。

3.2 圖像采集卡

計算機不能夠對傳感器輸出的信號進行直接識別，只有在對傳感器輸出的信號進行處理之后，計算機才能夠對其實施分析和處理，信號調理的過程實際上就是處理轉換信號的過程。信號調理方式主要包括線性化、濾波、隔離、放大、轉換等，而數據采集硬件設備的可擴展性、可靠性、靈活性、采樣速率、精度等決定了檢測系統性能的優劣。目前插入式的數據采集卡是常用的數據采集設備，以下因素決定了數據采集卡的性能：①采樣頻率：數據采集卡必須要具備匹配傳感器信號的頻率。②采樣方法：在實現A/D轉換的時候，數據采集卡需要在很小的采集間隔內對各個通道的信號進行處理。③分辨率：數據采集卡數字化處理傳感器信號的精度取決于其分辨率的高低[3]。④接口技術：以PCI總線為基礎的數據采集卡能夠使數據采集頻率得以極大提升，作為一種獨立于CPU的同步的局部總線，PCI總線具有33MHz的最高工作頻率，133MB/s的數據傳輸頻率。以PCI規范2.2向下兼容為根據設計圖像卡的PCI接口，其支持即插即用標準，而寄存器則能夠實現任何地址的映射，這樣就能夠防止出現硬件沖突。其驅動軟件為全32位，能夠實現一機多卡同時操作，并且進行逐幀并行處理。各卡均能夠獨立地設置亮度、對比度等各項參數，可以利用驅動軟件進行調整，具備對視頻信號等各項參數進行自動檢測的能力[4]。

3.3 車載工控機

檢測系統的處理平臺就是工控機，其具備高速、實時存儲、處理和分析大量檢測數據的功能，同時對顯示系統、硬盤、內存、CPU等均具有較高的要求。該工控機的參數為：Pentium4的CPU，3.2GHz；DDR40的RAM，512MB；ATIM10的顯示適配器；Maxtor6Y160M0的硬盤，160G。

4 瀝青路面車轍深度檢測系統的具體測量應用

作為一項車載式系統，瀝青路面車轍深度檢測系統能夠與測量車集成在一起，這樣用戶在操作的時候會顯得更加方便。在車身的相應位置上安裝系統的各種傳感器部件，通過集中布線的方式使其信號線連接工業PC。瀝青路面車轍深度檢測系統的具體測量應用過程如下：將檢測車發動，同時將路面檢測程序啟動實施測量工作。由傳感器接收路面輪廓數據，而圖像采集卡則對數據進行自動采集，并且在計算機中輸入，這時候應用程序會馬上對數據圖像進行同步處理，并且保存處理的結果，將路面的指標同步地顯示出來。同時對圖像卡存儲在計算機中的數據進行利用，在對圖像進行采集和處理的間隙中從屏幕上顯示出來。在這個過程中檢測人員能夠以具體的情況為根據隨時隨地地利用檢測程序對測量進度予以暫停或者終止。

在測量的過程中檢測人員利用顯示在計算機屏幕上的路面信息觀察路面狀況的時候，如果需要對構造深度進行測量，這時候就可以對檢測程序進行操作，將路面測量工作終止，然后通過對檢測車的控制就能夠測量路面車轍的構造深度，這時候檢測程序就能夠對電動平移臺進行啟動和控制，開展相應的測量工作。在完成測量構造深度的工作之后，檢測人員可以對檢測程序進行操作，使其繼續進行路面測量。在完成測量工作之后，檢測人員能夠通過終止檢測程序的方式結束整個工作，也能夠對檢測程序進行操作，使其進行數據分析。

5 結語

本文分析并介紹了瀝青路面車轍深度檢測系統的總體方案設計，其具有較好的可靠性、較高的精度、可連續檢測、大范圍、長距離等一系列的優勢，能夠有效地滿足高質量、高速度、大規模、信息化、現代化的瀝青公路路面養護管理要求。

[1]汪恩軍，陳先橋，初秀民，張黎光.車轍檢測中超聲測距數據采集方法[J].武漢理工大學學報，2008（01）.

[2]王鑫，唐振民.一種新的自動路面車轍檢測方法[J].計算機工程與應用，2008（10）.

[3]我國車轍檢測技術達國際領先水平[J].公路與汽運，2008（03）.

[4]陳倫瓊，吳建文，徐友仁.圖像處理在高速公路路面車轍檢測系統中的應用[J].應用能源技術，2008（09）.

TP274

A

1004-7344（2016）15-0154-02

2016-5-12