農村公路路況快速檢測技術與設備發展綜述

程鵬飛，焦泉錚，王 原，鄭 揚，黃九達

(1.江蘇省公路事業發展中心，江蘇 南京 212127；2蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 211112)

0 引 言

“三分建設，七分養護”，公路養護任務十分繁重，特別是農村公路的養護[1]。江蘇省農村公路養護存在建設標準低、量大面廣、線形復雜、養護資金不足、機械化水平低、人員專業水平低的特點[2]。“十四五”公路管理發展綱要明確提出，探索推廣新型無損檢測裝備，開發推廣應用經濟高效自動化檢測裝備，農村公路基本實現路況自動化檢測全覆蓋是發展目標之一[3]。

因此，本文聚焦農村公路養護(主要針對典型路寬為3～6 m的農村公路)，從路況快速檢測裝備與技術方面，調研江蘇省農村公路路況快速檢測應用情況及現有路況快速檢測裝備，結合農村公路養護的實際特點，分析快速檢測裝備在農村公路中的適用性，提出未來農村公路養護裝備與技術的需求及研發思路，形成農村公路養護裝備與技術需求清單，為江蘇省農村公路養護和發展提供借鑒和參考。

1 江蘇省農村公路路況快速檢測應用情況

農村公路路況檢測存在效率較低、人工依賴較強、機械化自動化程度不高等特點[4]。開展江蘇省設區市和縣(市、區)農村公路路況快速檢測應用情況的調研。

經調研，目前農村公路路況快速檢測已在南京市、南通市等9個設區市推廣應用，揚州市、鹽城市、連云港市、鎮江市4個設區市尚未落實農村公路路況快速檢測，已在江蘇省44個縣(市、區)進行推廣應用，仍有50個縣(市、區)尚未進行推廣應用。

2 國內農村公路路況快速檢測設備調研

2.1 中公高科

中公高科研發的路況快速檢測裝備，檢測指標包括路面破損(PCI)、平整度(RQI)、前方景觀和GPS信息等指標[5]。路況快速檢測設備包括路面破損檢測系統和路面平整度檢測系統兩大模塊，使用了CCD、CMOS數字成像技術的路面破損檢測系統，在集成設備選型、圖像采集速度、分辨率上表現良好[6]。可以適應100 km/h檢測速度的采集工況，路面平整度檢測系統具有操作方便、檢測精度高、重復性良好、受載具車輛自身懸掛系統影響小、適應絕大多數鋪裝路面的平整度指標檢測等優勢。

2.2 武大卓越

農村公路路況快速檢測系統以中小型SUV為主要載車平臺，特采用嵌入式、模塊化設計理念，裝備路面破損檢測系統、路面平整度檢測系統、前方景觀檢測系統、地理信息檢測系統等先進的傳感器系統以及車載供電系統、嵌入式集成多傳感器同步控制系統等設備，同步快速采集路面技術狀況、路域環境圖像和地理位置等數據，檢測的指標包括路面損壞狀況指數(PCI)、路面行駛質量指數(RQI，即國際平整度指數IRI)、沿線設施技術狀況指數(TCI)和空間定位信息，完全滿足國家及行業關于農村公路檢測指標的要求[7]。系統采集數據準確，路面破損覆蓋幅寬≥2.6 m，平整度相關性≥90%，為農村公路養護科學決策提供數據基礎。

2.3 同濟大學

農村公路快速化路況檢測裝備主要用于路面平整度、破損的智能檢測。可實現農村公路平整度、異常顛簸、多類病害等信息的快速采集，檢測精度不低于85%，其具備低成本的優勢，較現有基于激光的檢測手段，有望有效降低近50%的設備采集費用，公路性能檢測費用降低至30～100元/km[8]。

2.4 寬凳

基于寬凳高精度地圖優勢，搭載激光雷達、GPS、IMU及多路高清相機，用于路面病害檢測、公路資產盤點及損壞識別等。采用自動化高精度公路數據采集設備獲得圖像數據、位置姿態數據、激光點云數據[9]。路面病害識別的圖像采集頻率為60幀/s，工業相機分辨率為2 448×2 048像素。對地兩路相機可完整覆蓋車道范圍內的路面，提供清晰路面細節，單車道雙相機橫向覆蓋約4 000像素，測量精度可達1 mm。

2.5 北京工業大學

北京工業大學“路面性能智能檢測及評價系統”適用于各級公路路面的智能化、快速化檢測和評價，可以得到路面的平整度、車轍數據，可進行其等級劃分并顯示在路網上[10]。該系統可快速發現路面存在問題的部位，提高檢測針對性。對農村公路而言，具有簡便、方便、快速、適用范圍廣的特點[11]。

2.6 騰訊

騰訊智能巡檢方案為巡檢車輛配備了常規視角相機、魚眼相機、慣性導航、GPS等傳感器[12]。目前的功能和精度主要針對道路的日常巡檢，目前公布的信息沒有提及是否達到定檢的要求。其檢測指標主要為平整度以及路面破損。

2.7 滴滴

滴滴AI視覺團隊提出的CFM主要是基于前方圖像進行病害識別，類型包括橫向裂紋、縱向裂紋、龜裂紋以及坑洼，屬性包括損壞程度、面積、長寬比等[13]。不過扁平化的圖像識別，在縱斷面高程變化上沒有檢測效力。

3 農村公路路況快速檢測裝備對比

基于市場上不同設備廠商研制的路況快速檢評設備，選擇典型的設備進行對比，分析結果如表3所示。

表3 農村公路路況快速檢測裝備對比

表3(續)

4 結 論

通過對江蘇省農村公路路況快速檢測應用情況、國內現有路況快速檢測技術與裝備的調研，對比分析了不同廠商快速檢測裝備的檢測指標和優缺點，得到結論如下。

(1)對江蘇省設區市農村公路路況快速檢測設備應用進行調研，路況快速檢測設備在蘇南地區得到廣泛應用，蘇北地區應用較少，為實現2025年自動化檢測在農村公路中的全覆蓋，需加大路況快速檢測裝備在農村公路中的應用。

(2)比對不同廠商農村公路路況快速化檢測設備，各廠商檢測指標差異性大，但基本能滿足農村公路路況檢測要求。提出了路況快速檢測設備的推薦星級。