一、高等級公路智能檢測技術及裝備

（一）高等級公路智能（néng）檢測技術研究現狀及發展趨勢

對高等級（jí）公路的使用（yòng）性（xìng）能（néng）和結構性能的評價一般從平整度、路麵破損（sǔn）、車轍深度、抗滑性能、路麵結構彎沉等幾個方麵來（lái）進行。高（gāo）等（děng）級公路（lù）智能檢測技術的研究也（yě）是根據這幾個路況（kuàng）指標（biāo）的采集和分（fèn）析展開的。

平整度檢測技術

平（píng）整（zhěng）度智能（自動化）采集技（jì）術分兩（liǎng）大類（lèi），一類是反應類平整度檢測技術，一類是斷麵類檢測技術。高等（děng）級公路一般采用斷麵類平整度檢（jiǎn）測技術，因為（wéi）此類技術（shù）檢測（cè）精度（dù）更高，且受車（chē）輛載體（tǐ）、車速的影響較小。

根據實現方法的不（bú）同（tóng），斷麵類平整度（dù）檢測技術又分為基於慣性基準（zhǔn）斷麵的檢測方法 和 基於高程傳遞的檢測方法。

基於慣（guàn）性基準斷麵的檢測方法優點是實現比較（jiào）容易，精度較高，僅需一（yī）個測距傳感器，成本相對較（jiào）低；缺點是在極低速（小於20km/h）和（hé）較大變速（大於3m/s2）檢測時會產生較大誤差。

基於高程傳遞的（de）檢測（cè）方法（fǎ）優點是不采用（yòng）加速度計因而完全不受速度和變速的影響，缺點是在彎（wān）道位（wèi）置（zhì）測量的縱斷（duàn）麵不準確，而且需要采用（yòng）多個激光測距設備成本較高，數據處理過程相對也比較複雜，目前（qián）僅（jǐn）有少量設備采用這種方法。

基於慣（guàn）性斷麵（miàn）的平整度檢測技術未來仍然是平整度檢測的主流技術，隨著計算機數據處理技術的發展，未來（lái）的（de）發（fā）展趨勢是研究精度更高的加速度計誤（wù）差處理算法，提高（gāo）該技術在低速和變速情況（kuàng）下的檢測能力。在基於縱斷麵的（de）路況解析技術方麵，未來的趨勢是不僅采用縱斷麵評價宏觀的舒適性，還將利用高精度的縱（zòng）斷麵數據評價局部的道路變形類病害，如錯台、橋頭跳車、坑槽等。

路麵破損檢測技術

目前裂縫類路麵破損檢測技術主要采用的是機器視覺檢測技術，即通過路麵圖（tú）像的自動采集和路麵圖片的機器識別實現路（lù）麵破（pò）損的自動檢測（cè）。

除（chú）機（jī）器視覺檢測技術外，目前國外有研究機構正在研究采（cǎi）用高速（sù）三維激光掃描技術進行路麵（miàn）破損的自動檢測，這種（zhǒng）技術（shù）利用高速三維掃描設備獲取高精度的路麵（miàn）三維數字模型，進而通過路麵病害特（tè）征的提（tí）前獲得路麵破損數據。

相比機器（qì）視覺技術，這種技術受光照環境及（jí）路麵（miàn）本身汙染的影響較小，但受激光掃描速（sù）度影響，目前（qián）該（gāi）技術還不能實現在高速情況下檢測細微裂縫的功能，且對數據存儲及處（chù）理能力（lì）要求很高，因（yīn）此（cǐ）還未達到工程（chéng）化應用的程度。

路麵破（pò）損智能檢測未來的發展方向（xiàng）是三維激光掃描技術，因為（wéi）可以獲（huò）得高精度的路麵表（biǎo）麵三維數字模型，這種技術可以同（tóng）時實行裂縫（féng）類病害和變形類病害的自動（dòng）檢測。但這項（xiàng）技術要達到工程化應（yīng）用的程度（dù）還需要解決諸（zhū）如激光高速掃描、海量數據存儲及處理、各類病（bìng）害特征提取等多個技術難題。

抗（kàng）滑性能檢（jiǎn）測技術

目前世界各國已經形成了多種路麵抗滑性能的測試方法，根據（jù）測試方（fāng）式可以分為測定摩擦係數等參數的（de）直接法 和 測定路麵微觀（guān）構造和宏（hóng）觀構（gòu）造（zào）的（de）間接法（fǎ）。

國際通用的摩擦係數（shù）測試係統主要有兩（liǎng）類：一類是（shì）測定橫向力摩擦係數，以英國的SCRIM為代表（biǎo），廣泛應用於歐洲國家；另（lìng）一類是測定縱向摩擦係數，北美（měi）、歐洲和日本等國也經常采用。

由於路麵（miàn）的抗滑能力受宏觀構造和微觀構造的綜合影響，僅（jǐn）僅采用（yòng）宏（hóng）觀構造的紋理深度指標不（bú）能完全反映路麵（miàn）的抗滑能力，而摩擦係數測試值主要反映的是微觀構造的（de）抗滑能力，因此兩者單獨作為抗滑（huá）能力的評價（jià）依據都存在不足。因此，PIARC提出了一種綜合考慮路麵宏觀（guān）構造深度和摩擦係數測試值的抗滑能力評價指標IFI，但評價模型較（jiào）為複雜，目前（qián）該指標的應（yīng）用範圍並不廣。

路（lù）麵抗滑能力的檢測技術（shù）未來的發展方向是綜合考慮路麵（miàn）的（de）微觀構（gòu）造和宏觀構造對抗滑能力的影響，采用同一設備同時（shí）實現這兩項內容的檢（jiǎn）測，獲取更（gèng）全麵（miàn）的抗滑能力評（píng）價指標。

車轍檢測技術

車轍檢測主要是通過道路橫斷麵的測量獲得的。從實現方法上（shàng），目（mù）前道路橫（héng）斷麵的測量方法主要有三類：點激光橫斷麵測量方法、線掃激光斷麵測量方法和線結構光橫（héng）斷麵測量（liàng）方法。

獲得橫斷麵曲線後（hòu），一般采用 模擬直尺法 或 包絡線法計算車轍深度指標 作為路麵車（chē）轍的評價指標。

車（chē）轍（zhé）檢（jiǎn）測技術未來的發展趨勢是采用縱向采樣精（jīng）度更高的線掃激光裝置，獲取高精度的近似連續的橫斷麵數（shù）據（jù），在車轍評價（jià）方麵，采用更豐（fēng）富的指標進行（háng）評價（jià），不僅計算車（chē）轍深度，還（hái）對車（chē）轍形狀進行分析，如計算車轍寬度、兩壁坡度等指標，以更全麵地評價車轍對行車安全和（hé）路麵結構的影響。

彎沉檢測技術

根據測試（shì）方式的（de）不同，彎沉檢測技術可（kě）分為固定采樣和行駛采樣兩類，按照檢測（cè）裝置的施荷特性可以分為3類（lèi）：靜態（tài）彎沉量（liàng）測（cè）、穩態動力彎沉量測和脈衝動力彎沉量測（模擬（nǐ）實際行車荷載）。

目前無論哪種彎沉（chén）檢測技術，都存在檢測速度慢、影響交通的問題，國內外很多研究機構都在研究高速的彎沉（chén）檢測技術，其中激光彎沉檢測技術（shù）的研究（jiū）已（yǐ）接近應用階段，也是未來的發展方向。

（二）高等級公路智能檢測裝備研（yán）究現狀及發展趨勢

高等級公路智能檢測裝備包（bāo）括集成路麵平整（zhěng）度、車轍、路麵（miàn）破損、紋理深度、前方景觀、GPS等多（duō）項（xiàng）指標的多功能路況綜合檢測設備、摩擦（cā）係數檢測設備和彎沉檢測設（shè）備三類（lèi）。

國外比較有代表性的多功能路況綜合檢測設備有加拿大的ARAN係統，英國的HARRIS、RAV係統，澳大利亞的NSV係統，瑞典的PAVUE係統等。國內比較有代表性的設備有公路養護技術國家工（gōng）程研究中（zhōng）心開發的CiCS設備、武漢大學開（kāi）發的智能道路檢測車、北京星通聯華科技有（yǒu）限公司開發（fā）的多（duō）功能道路綜合檢測車等。

摩擦係數檢測（cè）設備主要有英國研製（zhì）的SCRIM橫向力係數檢測係統、GripTester縱向摩擦係數測試儀，丹麥Dynatest公司（sī）研製開發了多種縱向摩擦係數測（cè）試設備，以及（jí）瑞典開發的SAAB 9000型內置式和T-10拖車式摩擦（cā）係數測試車。

集成摩擦係數檢測與路麵紋理構造檢（jiǎn）測是未來抗滑類檢測設備的發展趨勢。

典型的彎沉自動檢測設備包括落錘式彎沉儀、自動彎沉儀、穩態動力彎沉儀，國內外（wài）均有生產這些設（shè）備的廠家，性能上也沒有太大差異。3目前激光（guāng）彎沉儀也開始步入工程化應用，但高（gāo）昂的價格會影響（xiǎng）其在高等級公路的（de）廣（guǎng）泛使用，開發價格適中的高速彎沉采集設備是未（wèi）來的發展方向。

二、農村公路智能檢測技術及裝備

國外一般（bān）把（bǎ）與我國農村公路功（gōng）能相似（sì）的道路稱為小交通量道路（LVR：Low Volume Roads）或地方道路美國、加拿大等國家對於低交通量道路的檢測，其研究重點是非鋪裝道（dào）路的路況快速檢測和評價，一般僅將平整度作為非鋪裝道路的路況檢測和（hé）性能評價指標。

加拿大開發了一種叫Optigrade的應（yīng）用係統用於未鋪裝道（dào）路（lù）的養護管理，該係統（tǒng）包括（kuò）硬件和（hé）軟件，據稱該係統的應用可以降低1/3的道路升級費用。該係統采用（yòng）單一（yī）的平整度指標作為觸發養（yǎng）護需求的指標，係統的硬件部分是（shì）平整度檢（jiǎn）測設備，是用安裝於汽車前軸上的加（jiā）速度計測量的，但他們的研究表明這種（zhǒng）檢測方法受（shòu）車輛的懸掛和行駛速度影響。係統的軟件部分可以生成地（dì）圖和路況評價報告（gào）。

新西蘭後來在低（dī）等級公路的管理中引進（jìn）了（le）Optigrade係（xì）統，並根據（jù）新西蘭的實際情況對該（gāi）係統進行了（le）改（gǎi）進。

英國有大量的被稱為地（dì）方道路的次級公路網，與與我國（guó）農村公路類似。這些道路雖（suī）然都（dōu）是鋪裝（zhuāng）道路，但路麵（miàn）較窄，路麵上存在大量非（fēi）裂縫類損壞以及（jí）路麵邊緣（yuán）損壞。為此，TRL開展了地方道路路況快速檢測技術的係列研究，提出了一係列（liè）針對地方道路特點的路麵檢測方法（fǎ）與評價指標，如跳車（chē）指數、橫向不平整度（dù）、邊緣不平整度、三線紋理等。

美國瀝青研究所提出了一種（zhǒng）簡單的用於農村公路瀝青路麵狀（zhuàng）況評估的方法，將瀝青路麵的病害分為（wéi）縱裂、橫裂（liè）、龜裂等（děng）10多種病害類型（xíng），對每種病害，根據其嚴（yán）重程（chéng）度和範圍，進行打分，不同病害（hài）類（lèi）型根據其對路（lù）麵使用性能的（de）影響程度（dù）有不同的值域範圍。然後對所有病害打（dǎ）分進行累加，得到路麵（miàn）的（de）缺陷分（fèn）值，用100分減去這個缺陷分（fèn）值即得到路況評價分值（zhí）。

我國（guó）公路（lù）養（yǎng）護技術國家（jiā）工程研究中（zhōng）心針對農村公路的特點，於2011年首次研究開發了專門用於農村（cūn）公路養護管理的智能（néng）檢評一體化裝備，該設備是（shì）一（yī）款低成本，軟件和硬件高度集成的（de）路況（kuàng）檢測、路況評價一（yī）體化裝備，可檢測包括路麵損壞、平整度、前方（fāng）景觀（guān）和GPS信息等檢測指標，檢測過程中即可同步（bù）對路麵病害進行自動識（shí）別，利用（yòng）配套的（de）養護評價決策軟件係（xì）統，可（kě）根據數據處理結果進行路況評定及養護智能（néng）決策，提出大中修養護需求和養護項目的建議計劃，自動生成路況評定及養（yǎng）護分析報告（gào）。

未來農村公路智能檢評技術（shù）及裝備的研（yán）究方向（xiàng）是解決汙染（rǎn）路麵平整度及破損的準確（què）檢（jiǎn）測問題。

三（sān）、路（lù）網陸上智（zhì）能（néng）巡查技術及裝備

日常巡查裝備在國內正在逐（zhú）漸引起重視並逐步應用（yòng）於日常養護巡查中。

近年來，也不斷湧現出各種巡查裝備，例如北京瑞（ruì）通科技股份（fèn）有（yǒu）限公司的日常養護巡查裝備，江泰公路日常養護巡查車，還有一些應用於路政執法巡查的裝備。

目前國內的日常（cháng）養（yǎng）護巡查裝備，其功能（néng）主要集中（zhōng）於視頻采集 和 手持（chí）設備圖像采集（jí）這兩大功（gōng）能。視頻（pín）采集通常利用3G網絡進行（háng）傳輸，以（yǐ）起到巡查現場監控的目的，而手持設備主要用於采（cǎi）集病害或（huò）者其它（tā）損壞情況（kuàng），采集時必須要停車進行相關采集（jí）操作。在這些采集方式中，視（shì）頻采集無法給出拍攝（shè）地點的明確位置信息，而手持設備采集的圖像通常（cháng）也隻能獲取到GPS位置信息，樁號則依靠人工錄入，無法準確定位樁號位置，而病害（hài）的（de）長度或麵積估（gū）算也基本依靠人工（gōng）估算輸入，不能進行自（zì）動估算。

我國公路（lù）養護技術國家（jiā）工程研究中心開發的多功（gōng）能（néng）路況（kuàng）巡查係統屬於新一代（dài）路況巡查裝備，與前述巡查（chá）裝備相比（bǐ），自動化程度得到了一定程度的提高。該設備可對道路病害、路政事件（jiàn）、應急事件發（fā）生的位（wèi）置、圖像、數量等信息進行實時采集（jí）和處理。目前該裝備（bèi）隻能采用人（rén）工識別係統對道路的表觀破損進行識別，獲取病害的詳細位置、種類、數量（liàng）等（děng）信息，不能對變形（xíng）類損壞如車轍、沉陷等病害進行（háng）識別（bié）。

未來區域公路網陸上（shàng）智能巡（xún）查技術及裝備的研（yán）究方向（xiàng）是（shì）（1）低成本的距離定位係統及圖像采集係統（tǒng）研（yán）發；（2）基於前方圖像（路麵圖像）的（de）包括裂縫、坑槽、沉陷在內的路麵明顯病害的自動識別技術。

四、路網空（kōng）中智能巡查技術及裝備

國（guó）際上普（pǔ）遍認為（wéi）無（wú）人（rén）機在公路交通領域的應用，會有（yǒu）很好的前景，其中一個應用重要領域就是路網（wǎng）監測。在公路遇到冰雪霧、洪水（shuǐ）、地震等自然災害，或遭遇突發公共事件如（rú）擁堵、危險品汙染，在道路阻斷人、車無法到達的情況下，利用無人機對存在危險或受（shòu）損路段進行作業，及時準確地（dì）采集相關信息，並實時回傳至路麵控製係統，以利於公路管理部門了解公路損壞的性質、範圍、程度，高效地（dì）開展（zhǎn）應急處置工（gōng）作。

國外美國WDOT、Ohio DOT、MDOT等州在近幾年開（kāi）展了一些（xiē）規模不大的試驗研（yán）究，未見實際應用的報道。均采用（yòng）現有成熟技術，並未對飛行器及飛控係統做太多技術改進。

2008年，美國明尼蘇（sū）達大學ITS研究所利用（yòng）無人機進行了路網（wǎng）交通監測，此次嚐試基於現有技術，搭建無人機平台，開發了地麵工作站工具軟件，可實（shí）時分析數據（jù），對明尼蘇達（dá）州的路網交通進行了檢測分析（xī）。

2009年，美國華盛頓州交通研究中心（xīn）做（zuò）了山區道路邊坡的雪崩控製實驗，實驗區域位於（yú）陡峭山（shān）穀，利用無人機巡查被雪覆蓋的（de）公路道路（lù），觀測雪地（dì）地形及交通，為清雪提供了可靠信息（xī）。此次實驗嚐試了固定翼和直升（shēng）機兩種機型，實驗結果表明直升機（jī）更適合在惡（è）劣的環境下（xià）飛行。

法國研究機構LCPC曾經（jīng）研究用於大（dà）型橋梁檢測的iFO，采用基於（yú）視覺伺服控（kòng）製方（fāng）法實現狹小空間內的自主飛行和避障功能。美國CyPhy Works公司自2009年開始開展一項預算為500萬美元的研究，將（jiāng）iFO應用於（yú）橋梁等結構物的檢（jiǎn）測。

國（guó）內，無人機應用於道路巡查的（de）研究基（jī）本處於空白狀態。

未來該領域的研究方向主要集（jí）中在如下幾個方麵（miàn）：

1.無人駕駛飛行器智能控製技術研發，包括障礙探測及特征（zhēng）提取技術研究、麵向環境（jìng）感知（zhī）的圖像信息融（róng）合技術研究、基於障礙預測的任務（wù）規劃技術研究、人機（jī）綜合顯（xiǎn）控技術研究等；

2.無人駕駛（shǐ）飛（fēi）行器機載（zǎi）信（xìn）息（xī）采集及傳輸技術研發，包（bāo）括圖像穩定平台技術、圖像壓縮存儲技術、數（shù）據采（cǎi）集自動控製技（jì）術（shù）、機載信息（xī）傳輸（shū）技術等（děng）；

3.多功能地麵控製及應急處置指揮平台係統研發，包括（kuò）圖像矯正及拚接處理技（jì）術、基於圖像的高速公路（lù）損壞定位技術、基於圖像的高速公路損壞範圍及嚴重程度評估技術、基於GIS的（de）信息集成信息展示和應（yīng）急指揮綜合軟件平台開發等。