CN114000396A - 一种高速公路道路不平度自动化修复系统及修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高速公路路面养护技术领域，具体涉及一种高速公路道路不平度自动化修复系统及修复方法。具体技术方案为：包括机动车辆，测算装置和填料装置，所述测算装置和填料装置均位于机动车辆上；所述机动车辆前方设置有用于判断行驶路线与道路边缘距离的摄像头；所述测算装置包括设置在机动车辆前部两侧的两个可旋转的测距传感器，两个所述测距传感器处于同一水平高度；依靠计算点云模型不同的处理方式下体积的均方根值进行修复作用。与现有技术相比，本发明是一种安全方便，修复效率高、效果好的一种高速公路道路不平度自动化修复系统及修复方法。

Description

一种高速公路道路不平度自动化修复系统及修复方法
技术领域
本发明涉及高速公路路面养护技术领域，具体涉及一种高速公路道路不平度自动化修复系统及修复方法。
背景技术
高速公路对于路面不平度有较高的要求，尤其是遇到雨雪天气路面湿滑时，如果地面不平度超过相关标注要求，则行驶车辆会受到较大的垂向振动，若出现连续不平路面，则车辆可能会因垂向振动过大，导致车轮与地面之间分离，则车辆可能出现甩尾、制动距离过长、转向过度等情况，使车辆失控，极易产生危险的道路交通事故。现有的路面修复技术多为人工进行，不适用于高速公路等危险作业场合；同时，现有路面修复技术多为人工目测，对待修复路面的凹陷情况判断不准确，修复质量较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速公路道路不平度自动化修复系统及修复方法，以解决上述问题。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种高速公路道路不平度自动化修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.行驶中的车辆配合设置在车辆上的测量装置，测量并记录高速公路道路不平度数据；
b.车辆沿道路行驶时，每测量一次，得到路面的横截面数据，每个横截面数据中包括多个沿道路横向方向间隔排列的点位的不平度数据；根据车辆行驶时连续测量得到的多个横截面数据，组合得出该段道路横截面在三维空间中的点云模型；
c.将点云模型中每个横截面中的相邻点位直线连接，相邻横截面中纵向方向一致的相邻点位直线连接，得到第一模型；将点云模型中每个横截面中的多个点位通过样条曲线全部连接，相邻横截面中纵向方向一致的相邻点位通过样条曲线全部连接，样条曲线连接后得到第二模型，分别计算两个模型中，相对于路面标准高度向下凹陷的区域的体积，然后求两个区域的体积的均方根值；
d.根据计算得到的均方根值至少分两次对单个凹陷空间的最低处进行填料；
e.填料完毕后使用压路滚筒对填料处进行压实。
优选的，所述测量装置为2个激光测距感应器，所述步骤a至少使用2组测量装置测量数据。
优选的，所述步骤b将得到多个点云模型，筛选多个点云模型中各点位中较低的点位重新组合出新的点云模型。
优选的，所述的修复方法使用至少3辆机动车辆依次驶过路面，行驶时有一定间隔时间，使前一次铺设的沥青表面硬化，各机动车辆依次对同一路面进行修复填料，第一辆车对凹陷区域填料喷射其计算出的凹陷体积的60-75％；第二辆车重新检测，对凹陷区域填料喷射其计算出的凹陷体积的76-90％，第三辆车同样重新检测，对凹陷区域填料喷射其计算出的凹陷体积的100-105％。
一种高速公路道路不平度自动化修复系统，包括机动车辆，测量装置和填料装置，所述测量装置和填料装置均位于机动车辆上；所述机动车辆前方设置有用于判断行驶路线与道路边缘距离的摄像头；所述测量装置包括设置在机动车辆前部两侧的两个可旋转的测距传感器，测距传感器旋转时，可以测量沿道路横向方向的多个位置的距离；两个所述测距传感器处于同一水平高度。
优选的，所述机动车辆前面设置有传感器设备架，所述传感器设备架上水平设置有伸缩杆，两个所述测距传感器固定设置在伸缩杆两端。
优选的，所述伸缩杆至少设置有两个。
优选的，所述填料装置设置在机动车辆后方，包括喷射端头、喷射底座和滑动杆，所述喷射底座与滑动杆滑动套接，喷射端头(5)设置在喷射底座通过导料管与料箱连接。
优选的，所述摄像头与伸缩杆之间还设置有抽吸端头，所述抽吸端头通过软管与废料箱连接。
优选的，所述机动车辆后端设置有用于压实修复部位的压路滚筒；所述机动车辆后端设置有用于标记荧光粉或白粉的标记喷头。
本发明的有益技术效果是：高速公路是不宜进行人工作业的危险地区，自动化的路面不平修复系统有效降低了修复人员的工作风险，同时结合机动车辆的一体化设计大大提高了修复效率，进而降低了高速公路因路面修复造成的阻塞或安全事故；通过两种处理方式得出的两种路面模型并求其均方根值，更加精确的计算出待修复路面的待填料体积；分多次对凹陷空间进行填料可以让路面平整度更高，且质量更好，同时，可针对不同的凹陷程度对同一凹陷空间分层填料，进一步提高修复效果。
因此，与现有技术相比，本发明是一种安全方便，修复效率高、效果好的一种高速公路道路不平度自动化修复系统及修复方法。
附图说明
图1为本发明实施例的高速公路道路不平度自动化修复方法的流程图；
图2为本发明实施例的高速公路道路不平度自动化修复系统的整体结构图；
图3为本发明实施例的测量装置的结构图；
图4为本发明实施例的填料装置的结构图；
图5为本发明实施例的测量得出的路面第一模型图；
图6为本发明实施例的测量得出的路面第二模型图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，本实施例包括以下步骤：
a.行驶中的车辆配合设置在车辆上的测量装置，测量并记录高速公路道路不平度数据；
b.车辆沿道路行驶时，每测量一次，得到路面的横截面数据，每个横截面数据中包括多个沿道路横向方向间隔排列的点位的不平度数据；根据车辆行驶时连续测量得到的多个横截面数据，组合得出该段道路横截面在三维空间中的点云模型；
c.将点云模型中每个横截面中的相邻点位直线连接，相邻横截面中纵向方向一致的相邻点位直线连接，得到第一模型；将点云模型中每个横截面中的多个点位通过样条曲线全部连接，相邻横截面中纵向方向一致的相邻点位通过样条曲线全部连接，样条曲线连接后得到第二模型，分别计算两个模型中，相对于路面标准高度向下凹陷的区域的体积，然后求两个区域的体积的均方根值；
d.根据计算得到的均方根值至少分两次对单个凹陷空间的最低处进行填料；
e.填料完毕后使用压路滚筒对填料处进行压实。
机动车辆在待修复路面上行驶，摄像头1识别车道中央或两侧的分道线，使汽车始终沿道路行驶，与道路两侧的横向距离一定，同时测量装置对待修复路面进行测量，得出路面各个点位的凹凸数据。测量装置为2个激光测距感应器，步骤a至少使用2组测量装置测量数据。待测路面左右2个激光测距感应器在测量路面时，能有效减少测量死角；同时，多组测量装置对同一路段进行测量得到多组数据可以更加精确地得出待修复路面不平度情况。不同位置角度下，测量装置对同一路面的凹凸情况测量存在一定的误差，多组测量装置可以缩小测量误差，进一步的，将2组测量装置的激光测距感应器间距设置为不同的数值，可以进一步的减小测量误差。
步骤b将得到多个点云模型，筛选多个点云模型中各点位中较低的点位重新组合出新的点云模型。步骤a中得出的数据是待修复路面某一段的凹凸情况，结合机动车辆的行驶速度，可以在三维空间中用点云模型将所测得的各个数据点标记出来；多组测量装置在同一路面位置得出不同的位置数据时，始终采用相对路面较低的点位组合出点云模型。
请参阅图5-6，将点云模型中每个横截面中的相邻点位连接得到纵向剖面曲线11，相邻横截面中纵向方向一致的相邻点位连接得到横向剖面曲线12；计算第一、第二模型体积的均方根值，通过两个近似模型取均方根值模拟路面的真实情况得出更加准确的数值，采用其数值对路面进行修复。分多次对单个凹陷空间的最低处进行填料，可以根据凹陷空间的凹陷情况进行针对性填料，针对凹陷较深的凹陷空间可以针对分层填料如依次填入碎石、沥青、石子，让路面平整度更高，且质量更好。
进一步的，可以使用至少3辆机动车辆依次驶过路面，行驶时有一定间隔时间，使前一次铺设的沥青表面硬化，各机动车辆依次对同一路面进行修复填料，第一辆车对凹陷区域填料喷射其计算出的凹陷体积的60-75％；第二辆车重新检测，对凹陷区域填料喷射其计算出的凹陷体积的76-90％，第三辆车同样重新检测，对凹陷区域填料喷射其计算出的凹陷体积的100-105％；多辆车连续喷射，可以让路面平整度更高，且质量更好。多车多次修复更便于不同填料的分层，第三次填料略微高于预计数值可以避免填料材质本身热胀冷缩或下层填料的缝隙缩小造成修复路面有轻微凹陷的情况出现。
请参阅图2-4，本实施例包括机动车辆，测量装置和填料装置，所述测量装置和填料装置均位于机动车辆上；所述机动车辆前方设置有用于判断行驶路线与道路边缘距离的摄像头1；所述测量装置包括设置在机动车辆前部两侧的两个可旋转的测距传感器2，测距传感器2旋转时，可以测量沿道路横向方向的多个位置的距离；两个所述测距传感器2处于同一水平高度。机动车辆前部左右两侧同一水平高度的两个测距传感器2保证对相同路段测量的准确性，同时，分布在左右两侧的可旋转的测距传感器2可以避免凹陷区域中的凸起部分对单侧测距传感器2的射线造成阻挡，使其不能准确的测量凸起部分另一侧的凹陷情况。
机动车辆前面设置有传感器设备架3，传感器设备架3上水平设置有伸缩杆4，两个测距传感器2固定设置在伸缩杆4两端。伸缩杆4至少设置有两个。设置在伸缩杆4两端的测距传感器2可以调整其所在位置和间距，针对路面凹陷区域的不同位置进行针对性的测量，避免因测量角度过大导致测量误差过大的情况出现。伸缩杆4采用电动的方式通过蜗轮蜗杆控制伸缩，精确控制测距传感器2所在位置。设置至少两个伸缩杆4，其对应的两组测距传感器2可以针对同一路段的不同凹陷区域进行同时测量，保证了测量工作的效率；同一路段的只存在一个凹陷区域时，也可以通过伸缩杆4使两组测距传感器2位于不同位置得出测量角度不同的两组数据。
所述的测距传感器2可以是360度旋转扫地机雷达，或YDLIDAR X2L型360°扫描小巧激光雷达；所述的摄像头1可以是海康威视4g智能识别式无线摄像头，或具有无人驾驶功能的车辆上用于环境识别的摄像头及处理器组合。
填料装置设置在机动车辆后方，包括喷射端头5、喷射底座6和滑动杆7，喷射底座6与滑动杆7滑动套接，喷射端头5设置在喷射底座6通过导料管与料箱10连接。喷射底座6设置有电力驱动的马达及马达驱动的齿轮，滑动杆7长度方向上设置有齿槽，齿轮与齿槽啮合通过齿轮转动控制喷射底座在滑动杆7上的滑动位置。进一步的，可以设置多个喷射底座6与滑动杆7及与其匹配的料箱10，料箱10中可以储存相同或者不同的填料。本实施例中设置了两组填料装置。
摄像头1与伸缩杆4之间还设置有抽吸端头8，抽吸端头8通过软管与废料箱连接。路面凹陷区域造成积水或其他废料的堆积会对凹陷部分的测量造成极大的测量干扰，容易因测量不准确导致路面修复质量极差，而高速公路的危险作业环境不便于人工清理，设置抽吸端头8可以有效的对凹陷区域进行清理，减少测量误差；抽吸端头8根据摄像头1所提供的路面信息对凹陷区域进行抽吸清理。机动车辆后端设置有用于压实修复部位的压路滚筒9。压路滚筒9对填料完毕的凹陷区域进行压实；机动车辆后端还可以设置荧光粉或白粉喷头，在测量装置检测到的路面凸起处喷洒荧光粉或白粉，便于养护工人进行后续施工。机动车辆上设置有计算机设备，处理摄像头1、测距传感器2得到的数据，同时控制抽吸端头8与喷射端头5的作业。

Claims (10)

1.一种高速公路道路不平度自动化修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.行驶中的车辆配合设置在车辆上的测量装置，测量并记录高速公路道路不平度数据；
b.车辆沿道路行驶时，每测量一次，得到路面的横截面数据，每个横截面数据中包括多个沿道路横向方向间隔排列的点位的不平度数据；根据车辆行驶时连续测量得到的多个横截面数据，组合得出该段道路横截面在三维空间中的点云模型；
c.将点云模型中每个横截面中的相邻点位直线连接，相邻横截面中纵向方向一致的相邻点位直线连接，得到第一模型；将点云模型中每个横截面中的多个点位通过样条曲线全部连接，相邻横截面中纵向方向一致的相邻点位通过样条曲线全部连接，样条曲线连接后得到第二模型，分别计算两个模型中，相对于路面标准高度向下凹陷的区域的体积，然后求两个区域的体积的均方根值；
d.根据计算得到的均方根值至少分两次对单个凹陷空间的最低处进行填料；
e.填料完毕后使用压路滚筒对填料处进行压实。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路道路不平度自动化修复方法，其特征在于：所述测量装置为2个激光测距感应器，所述步骤a至少使用2组测量装置测量数据。
3.根据权利要求2所述的一种高速公路道路不平度自动化修复方法，其特征在于：所述步骤b将得到多个点云模型，筛选多个点云模型中各点位中较低的点位重新组合出新的点云模型。
4.根据权利要求1所述的一种高速公路道路不平度自动化修复方法，其特征在于：所述的修复方法使用至少3辆机动车辆依次驶过路面，行驶时有一定间隔时间，使前一次铺设的沥青表面硬化，各机动车辆依次对同一路面进行修复填料，第一辆车对凹陷区域填料喷射其计算出的凹陷体积的60-75％；第二辆车重新检测，对凹陷区域填料喷射其计算出的凹陷体积的76-90％，第三辆车同样重新检测，对凹陷区域填料喷射其计算出的凹陷体积的100-105％。
5.一种高速公路道路不平度自动化修复系统，其特征在于：包括机动车辆，测量装置和填料装置，所述测量装置和填料装置均位于机动车辆上；所述机动车辆前方设置有用于判断行驶路线与道路边缘距离的摄像头(1)；所述测量装置包括设置在机动车辆前部两侧的两个可旋转的测距传感器(2)，测距传感器(2)旋转时，可以测量沿道路横向方向的多个位置的距离；两个所述测距传感器(2)处于同一水平高度。
6.根据权利要求5所述的一种高速公路道路不平度自动化修复系统，其特征在于：所述机动车辆前面设置有传感器设备架(3)，所述传感器设备架(3)上水平设置有伸缩杆(4)，两个所述测距传感器(2)固定设置在伸缩杆(4)两端。
7.根据权利要求6所述的一种高速公路道路不平度自动化修复系统，其特征在于：所述伸缩杆(4)至少设置有两个。
8.根据权利要求5所述的一种高速公路道路不平度自动化修复系统，其特征在于：所述填料装置设置在机动车辆后方，包括喷射端头(5)、喷射底座(6)和滑动杆(7)，所述喷射底座(6)与滑动杆(7)滑动套接，喷射端头(5)设置在喷射底座(6)通过导料管与料箱(10)连接。
9.根据权利要求8所述的一种高速公路道路不平度自动化修复系统，其特征在于：所述摄像头(1)与伸缩杆(4)之间还设置有抽吸端头(8)，所述抽吸端头(8)通过软管与废料箱连接。
10.根据权利要求5所述的一种高速公路道路不平度自动化修复系统，其特征在于：所述机动车辆后端设置有用于压实修复部位的压路滚筒(9)；所述机动车辆后端设置有用于标记荧光粉或白粉的标记喷头。
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