[01641661]道路路面动态检测关键技术及装备

该成果属于测绘科学与技术领域工程测量学科。中国道路交通已由大规模建设阶段迈向大规模养护阶段，由于髙端养护技术和装备的匮乏，道路养管普遍实施以“矫正性”为主、“预防性”为辅的养护策略，导致通行质量差、安全隐患大以及使用寿命短等问题。项目实施初期，评估道路整体质量的承载能力(弯沉）指标只能采用人工抽检方法，效率低下、事故频发并影响交通；评估道路服务能力的使用性能（破损、平整度和车辙）指标，存在检测精度差，数据处理效率低，特别是破损类病害完全依赖人工识别。在自然科学基金委及科技部等部门资助下，项目组开展了道路路面动态检测方法研究和系列重大装备研制，突破了多传感器同步、微弱变形信号提取、裂缝自动识别及车撤高精度测量等关键技术难题，研制了具有完全自主知识产权的系列检测装备，在国家交通事业发展中发挥了重要作用，产生了显著的经济和社会效益。核心发明为：针对道路弯沉动态检测的世界性难题，提出滚动力作用下路面材料弹性变形具有波动传导特性的学术观点，发明了滚动载荷作用下的路面变形速度测量技术、基于波动周期的检测数据自适应分段算法、微弱变形信号提取方法和基于变形速度的弯沉反演方法，实现了道路弯沉非接触快速检测。针对路面使用性能指标检测精度差和数据处理效率低的困难，提出检测载体相对姿态的动态测量方法，解决了基于线结构光的车辙检测参考基准面不确定及平整度检测精度受检测速度变化影响大的技术问题，满足国家最高检测精度标准；发明了一种逐步求精的路面裂缝识别方法，解决了裂缝自动识别效率低与可靠性差的问题，数据处理效率提高20倍以上。针对移动检测髙精度时空基准建立与维持的难点，提出了融合GNSS、IMU和DMI的多源信息动态定位和定姿方法，实现了检测载体厘米级绝对定位和毫米级相对定位精度；提出了融合导航卫星授时与晶体振荡器的髙精度时间基准构建方法，发明了低成本亚微秒级计时装置和多模式传感器同步控制电路，解决了高动态环境下传感器高频海量采样的时间精确传递问题。发明并研制了具有完全自主知识产权的系列道路检测重大装备，获得“国家重点新产品”称号。①发明并研制了唯一适合中国道路环境的激光动态弯沉检测装备，检测速度由传统的1～5公里/小时提升至15～90公里/小时，检测精度达到0.01毫米，具有国际领先技术水平，填补国内空白；②发明并研制了适合中国各等级公路和市政道路的多种道路综合检测装备，检测速度达到120公里/小时，整体技术水平超过国际同类产品。获授权发明专利12项，实用新型专利5项，外观专利4项，软件著作权18项，受理发明专利7项，发表SCI/EI检索论文40余篇，参与制定国家行业标准2项。近三年新增产值3.54亿元，上缴税收2590万元。在全国30多个省、市、自治区得到广泛应用，检测里程1000多万公里，创造间接经济效益50多亿元。获2009年教育部、2013年测绘学会以及2014年公路学会三项科技进步一等奖。