一种公路沥青路面养护措施自动化设计系统的制作方法

1.本发明涉及公路养护技术领域，特别涉及一种公路沥青路面养护措施自动化设计系统。


背景技术：

2.近年来我国公路基础设施总量大幅度增加，对社会经济发展起了非常重要的作用。可是随着我国路网的基本建成，公路养护需求与投入之间的矛盾越来越突出，为了使公路最大限度地服务人民大众，产生最大的经济和社会效益，对公路养护进行科学合理的养护决策分析势在必行。公路养护决策分析是运用工程学和经济学的原理，在一定的规划期内，根据路况评定数据对检测道路进行路面养护分析，提出养护投资建议，推算养护需求里程、资金规模。
3.但现有的公路沥青路面养护仍存在以下问题：(1)路面病害调查需耗费大量的人力及物力；(2)公路路面病害调查在未封闭交通的路面上进行，调查人员的安全存在极大的安全隐患；(3)调查人员肉眼识别病害的精度有限，部分路面细小裂缝不易发现；(4)路面养护方案的制定主要考虑路面实际病害情况，而忽视平整度、车辙及磨耗等其他影响因素；(5)公路路面养护设计图中路线的平面图、纵断面图及横断面图需人工现场通过全站仪进行量测，不仅耗费大量的人力物力，并且存在较大的安全隐患；(6)路面病害调查完成后需人工进行路面病害展布图的绘制，并需人工进行路面病害的统计计算；(7)需根据路面病害类型对应人工绘制路面病害处治方案图，并需人工进行处治方案工程量计算。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种公路沥青路面养护措施自动化设计系统，能够对公路沥青路面尽快快速自动化检测，自动进行图纸绘制，自动制定路面病害处治方案，有效降低人力物力的消耗，降低调查人员的安全风险。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种公路沥青路面养护措施自动化设计系统，其特征在于，由以下两部分组成：
7.1)三维多功能路况快速检测系统
8.在检测车上加装道路几何测量装置形成三维多功能路况快速检测系统，主要包括惯性导航测量单元及多个激光位移传感器，惯性导航测量单元用于测量测量车三维空间姿态角以及震动加速度，提供载车的定位、空间姿态等信息，激光位移传感器测量车辆底盘平面与地面的空间位置关系，该系统主要用于获取路段平面信息、横断面信息、纵断面信息、路面病害情况、平整度、车辙、跳车及磨耗等参数信息；
9.2)车载主控平台
10.通过三维多功能路况快速检测系统获取路面信息，使用三维路面病害自动识别软件，获取路面病害信息后，自动生成路面病害展布图及路面病害统计表，同时上传至服务器；
11.利用部署在服务器上的养护信息化系统，建立公路沥青路面养护措施设计模型，根据路面病害类型及损害程度分区域制定路面小修养护项目库及沥青路面养护处治方案库，结合路段及路面病害实际情况，自动匹配生成沥青路面小修养护方案及沥青路面养护措施处治方案，同时自动汇总沥青路面养护处治方案工程量表，根据道路几何测量装置获取路段信息自动生成平面图、纵断面图及横断面图。
12.进一步优选的，三维多功能路况快速检测系统还包括gps，惯性导航测量单元与车载gps形成组合定位系统。
13.进一步优选的，三维多功能路况快速检测系统还包括3d高频智能相机，3d高频智能相机搭配大功率线结构红外激光器，快速获取高精度路面高程三维点云数据及灰度数据，通过数据融合，实现路面病害数据采集。
14.进一步优选的，检测车的左、中、右位置分别加装一台激光位移传感器，分别对车道左、中、右三条测线上的构造深度进行检测。
15.进一步优选的，公路沥青路面养护措施设计模型的建立综合了公路路面结构形式、交通量、气象、重载交通、交叉口等影响因素。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
17.其一、能够快速对公路沥青路面病害进行自动调查，极大的缩短了调查所需的时间，大大降低人力及物力的消耗；
18.其二、自动化检测设备采用连续不停车调查，只需保证正常行驶，调查人员安全风险极大降低；
19.其三、三维多功能路况快速检测系统可将裂缝识别宽度精准到1mm，大大提高调查精度；
20.其四、三维多功能路况快速检测系统在获取路面病害的同时，还可直接获取平整度、跳车、车辙及磨耗等其它影响指标；
21.其五、道路几何测量装置获取路段信息自动生成平面图、纵断面图及横断面图，不需要调查人员人工现场通过全站仪进行量测绘图，降低人力及物力的消耗，并且还能有效使调查人员安全风险极大降低；
22.其六、使用平台自动识别病害并进行路面病害展布图的绘制，极大节省绘制时间，降低人力物力的消耗；
23.其七、使用平台自动计算并绘制路面病害处治方案图，极大节省绘制时间，降低人力物力的消耗。
附图说明
24.图1是为四个激光位移传感器检测到坑洼的示意图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
26.实施例，一种公路沥青路面养护措施自动化设计系统，公路沥青路面养护措施自
动化设计系统由两部分组成：(1)加装道路几何测量装置的三维多功能路况快速检测系统。该系统主要用于获取路段平面信息、横断面信息、纵断面信息、路面病害情况、平整度、车辙、跳车及磨耗等参数信息；(2)车载主控平台。该平台主要用于路面病害的自动判读，根据路面病害判读结果自动生成路面病害展布图、路面病害处治方案图、沥青路面养护工程处治方案图、路面病害统计表及路面养护工程工程量表等，同时根据道路几何测量装置获取路段信息生成平面图、纵断面图集横断面图。
27.(1)在检测车上加装道路几何测量装置形成三维多功能路况快速检测系统
28.三维多功能路况快速检测系统主要包括一个惯性导航测量单元(imu)及六个激光位移传感器。imu用于测量测量车三维空间姿态角(或角速率)以及震动加速度，提供载车的定位、空间姿态等信息。一个imu包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺仪检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。
29.激光位移传感器测量车辆底盘平面与地面的空间位置关系，图1为四个激光位移传感器检测到坑洼的示意图，l1为左侧后方激光位移传感器的测距距离，l2为右侧后方激光位移传感器的测距距离，l3为左侧前方激光位移传感器的测距距离，l4为右侧前方激光位移传感器的测距距离，d为激光位移传感器的左右距离，bd为坑洼的深度，α为惯性导航测量单元检测到车体的倾斜角度，a为车体后侧的倾斜角度，b为车体前侧的倾斜角度。
30.同时，三维多功能路况快速检测系统还包括gps，imu与车载gps形成组合定位系统。imu提供的是一个相对的定位信息，它的作用是测量相对于起点物体所运动的路线，它并不能提供具体位置信息。需于gps及检测路段起点桩号、止点桩号信息进行校正，完成待检测路段平面图的测量。
31.沥青路面病害获取通过三维多功能路况快速检测系统对待调查路段进行全覆盖连续扫描，获取路面所有病害的几何尺寸信息及灰度信息。
32.其中，三维多功能路况快速检测系统还包括3d高频智能相机，3d高频智能相机搭配大功率线结构红外激光器，快速获取高精度路面高程三维点云数据及灰度数据，通过数据融合，实现路面病害数据采集。
33.车辙采集系统与三维路面检测系统共用传感器，需按设定间隔提取路面横断面曲线，进行车辙模型匹配，计算获取路面车辙值。
34.路面平整度采用高频激光位移传感器和加速度计连续测量车辆轮迹带的纵断面高程数据。
35.构造深度与路面磨耗检测系统通过在载车左、中、右位置分别加装一台激光位移传感器，分别对车道左、中、右三条测线上的构造深度进行检测。
36.由于沥青路面病害的获取同样需要惯导系统及gps系统进行空间位置信息的记录，通过惯导系统可以实现路面病害数据与养护检测路段空间信息的关联，保证数据的同步。
37.(2)车载主控平台
38.通过三维多功能路况快速检测系统获取路面信息，使用三维路面病害自动识别软件，获取路面病害信息后，自动生成路面病害展布图(cad格式)及路面病害统计表(excel格式)，同时上传至服务器。
39.利用部署在服务器上的养护信息化系统，综合公路路面结构形式、交通量、气象、重载交通、交叉口等影响因素建立公路沥青路面养护措施设计模型，根据路面病害类型及损害程度分区域制定路面小修养护项目库及沥青路面养护处治方案库，结合路段及路面病害实际情况，自动匹配生成沥青路面小修养护方案及沥青路面养护措施处治方案(cad格式)，同时自动汇总沥青路面养护处治方案工程量表(excel格式)。
40.根据道路几何测量装置获取路段信息自动生成平面图、纵断面图及横断面图(cad格式)。
41.分析公路沥青路面养护措施自动化设计系统能达到的效果：
42.分析1：经过实际应用的时效性分析，针对73公里路面养护处治方案设计工作，8人进行待设计路段全覆盖路面病害调查时间为15天，平均每天调查历程为5公里；使用三维多功能路况快速检测系统调查，2人进行待设计路段全覆盖路面病害调查时间为5个小时。
43.分析2：由于调查路段车流量较大，调查人员存在较大的安全风险，但自动化检测设备采用连续不停车调查，只需保证正常行驶，调查人员安全风险极大降低。
44.分析3：通常调查人员肉眼直观调查裂缝宽度为2mm，三维多功能路况快速检测系统可将裂缝识别宽度精准到1mm。
45.分析4：路面病害调查人员在数据调查过程中主要以路面病害为主，而平整度、跳车、车辙及磨耗等其它影响指标不易直接测量，或因检测速度较慢而不测量，三维多功能路况快速检测系统在获取路面病害的同时，可直接获取平整度、跳车、车辙及磨耗等其它影响指标。
46.分析5：道路几何测量装置获取路段信息自动生成平面图、纵断面图及横断面图，不需要调查人员人工现场通过全站仪进行量测绘图，降低人力及物力的消耗，并且还能有效使调查人员安全风险极大降低。
47.分析6：使用平台自动识别病害并进行路面病害展布图绘制时间为10小时，极大节省绘制时间，降低人力物力的消耗。
48.分析7：根据设置的处治方案库，在路面病害展布图基础上使用平台自动识别病害并进行路面病害展布图绘制时间为1小时，极大节省绘制时间，降低人力物力的消耗。
49.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。