路面紋理數據采集技術與評價指標綜述

(新疆大學建筑工程學院 新疆 烏魯木齊 830047)

引言

隨著我國經濟的不斷發展，公路事業也隨之蓬勃。在此情況下，路面安全問題引起了人們的重視。從安全的角度看，路面的抗滑性能和路表面的紋理構造相關，目前路面紋理數據采集技術日益完備，大致有擺式摩擦儀、相機拍照處理技術、激光構造儀。不同的采集技術，評價指標也不一樣。

一、擺式摩擦儀

擺式摩擦儀是英國 TRL 研制的一種小型路面抗滑性能測試裝備，在世界上被很多國家廣泛使用[1]。擺式摩擦儀在測試路面紋理時的工作原理為:將擺的摩擦塊調節到相應高度，并將擺針調節到相應位置，按動開關使其自由下落，摩擦塊接觸路表面時發生摩擦，消耗動能，摩擦塊將上升到另一側相應的高度，此時的高度與初始值得差值記為擺值 BPN。路面的表面紋理越粗糙，則擺的摩擦塊與路面之間消耗的能量越大，上升的高度與初始高度之間的差值越大，BPN 值越大。

擺式摩擦儀因為價格低廉、攜帶方便、操作簡單的優勢，已經在工程上廣泛應用。但是擺式摩擦儀在紋理粗糙度大的路表面上進行測量時容易產生較大偏差。

二、相機拍照圖像處理技術

在擺式摩擦儀盛行很長時間后，廣大學者開始從不同角度思考如何收集路面紋理數據。王端宜等人利用相機獲得的數字圖像采集路面紋理數據[2]，工作原理很簡單。當平行光線照射到瀝青混凝土路面等凹凸不平的路面紋理，會發生漫反射，表面凸起的地方大部分光線能反射出去，因此體現出較高的灰度值。相反，表面下凹的地方大部分光線被吸收，因此體現出較高的灰度值。圖像中凸起部分灰度值的平均值與下凹部分灰度值的平均值的差值，再經過比例修正等處理，可以得到路表面構造深度值[3]。構造深度值越大，路表面紋理越粗糙。

相機拍照圖像處理技術是為實現之后的連續采集路表面紋理數據打下基礎。目前為了使采集到的數據更符合實際情況，提高獲取的路面圖像質量是關鍵問題。

三、激光構造儀

激光構造儀是利用激光位移傳感器實現快速高效檢測路面宏觀紋理的儀器[4]。將一束激光投射到路面上，然后使用采集器接受散射信號，通過轉換采集器接收信號的變化，可以計算出路面的高程信息，從而描繪出路表面的縱斷面輪廓線。根據這些數據，能計算出路面的斷面平均深度MPD，然后通過一系列轉化得到路表面平均構造深度MTD。MTD越大，路面紋理越粗糙。

激光構造儀收集到的數據精確度已經得到廣大學者的認可，但是昂貴的設備、復雜的操作仍然是推廣此項技術的難點。

四、結語

本文詳細描述了擺式摩擦儀、相機拍照圖像處理技術、激光構造儀這三種路面紋理采集技術的工作原理、評價指標，客觀對比了各技術的優缺點。在今后科學技術的飛速發展下，可能更多的路面紋理采集技術被提出，希望此文能對今后的路面紋理問題分析有幫助。