FI123206B - Menetelmä liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimiseksi - Google Patents

Menetelmä liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI123206B
FI123206B FI20096217A FI20096217A FI123206B FI 123206 B FI123206 B FI 123206B FI 20096217 A FI20096217 A FI 20096217A FI 20096217 A FI20096217 A FI 20096217A FI 123206 B FI123206 B FI 123206B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
coating
temperature
measured
determined
condition
Prior art date
Application number
FI20096217A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20096217A0 (fi
FI20096217A (fi
Inventor
Timo Saarenketo
Original Assignee
Roadscanners Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Roadscanners Oy filed Critical Roadscanners Oy
Priority to FI20096217A priority Critical patent/FI123206B/fi
Publication of FI20096217A0 publication Critical patent/FI20096217A0/fi
Priority to EP10190420.9A priority patent/EP2327976B1/en
Publication of FI20096217A publication Critical patent/FI20096217A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI123206B publication Critical patent/FI123206B/fi

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/002—Investigating fluid-tightness of structures by using thermal means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B60W40/068—Road friction coefficient
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/01—Devices or auxiliary means for setting-out or checking the configuration of new surfacing, e.g. templates, screed or reference line supports; Applications of apparatus for measuring, indicating, or recording the surface configuration of existing surfacing, e.g. profilographs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/007—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for earth observation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/40—Photo, light or radio wave sensitive means, e.g. infrared sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/40—Photo, light or radio wave sensitive means, e.g. infrared sensors
    • B60W2420/403—Image sensing, e.g. optical camera
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J2005/0074—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry having separate detection of emissivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J2005/0077—Imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/383—Concrete or cement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/42—Road-making materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/885—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for ground probing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Road Repair (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

Menetelmä liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimiseksi
Keksinnön kohteena on menetelmä liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimiseksi.
5 Teiden ja ajoratojen bitumipäällysteeseen syntyy ajan mittaan ajolinjojen kohdalle uria, jotka haittaavat tiellä liikkumista. Urien syntymisen pääsyynä pidetään Suomessa ja Pohjoismaissa yleisesti nastarenkaiden aiheuttamaa päällysteen pinnan mekaanista kulumista. Tutkimuksissa on kuitenkin todettu, että merkittävä osa urautumisesta aiheutuu päällysteen alapinnassa olevassa sitomattomassa kerrok-10 sessa tapahtuvista pysyvistä muodonmuutoksista, jotka ovat nähtävissä päällysteen pinnalla joko urautumisena (rutting) tai halkeiluna (cracking). Näitä muodonmuutoksia tapahtuu etenkin keväällä jäätyneen tien sulaessa sekä syksyllä kovien sateiden jälkeen, jolloin päällysteen alle pääsee runsaasti kosteutta. Muodonmuutosten määrä riippuu päällysteen alla olevassa kerroksessa vallitsevista jännitysti-15 loista, johon vaikuttaa mm. akselipainot ja päällysteen paksuus ja jäykkyys. Jos päällysteen alapuolella on runsaasti kosteutta, päällyste voi vaurioitua myös kun päällysteen päällä liikkuva raskas liikenne aiheuttaa päällysteen alapintaan hydrostaattisen paineen, mikä johtaa bitumin ja kiviaineksen välisten sidosten purkaan-tumiseen. Tällöin päällyste vaurioituu alhaalta ylöspäin. Edellisen lisäksi routa ja 20 routiminen voi aiheuttaa päällysteeseen vaurioita.
Päällysteen kunnolla on merkittävä vaikutus syntyvien vaurioiden määrään. Päällysteen alle pääsevän veden määrä on sitä suurempi mitä enemmän päällysteessä on veden virtausreittinä toimivia halkeamia ja rakoja. Päällysteen kunnostustoimenpiteiden oikean ajankohdan arvioimiseksi päällysteen sisältämien mikro- ja cvj 25 makrohalkeaminen luotettava arviointi on ensiarvoisen tärkeää, δ
C\J
^ Yleisin päällysteen kunnon arviointimenetelmä on ammattihenkilön tekemä pääl- 9 lysteen kunnon visuaalinen tarkastelu, joka tehdään suoraan kentällä tai tieltä ku- cr> vatun videon perusteella. Visuaalisessa tarkastelussa määritetään päällysteessä | olevien halkeamien lukumäärä ja laatu ja tehdään niiden perusteella arvio päällys- 30 teen vedenpitävyydestä ja korjaustarpeesta. Visuaalisessa tarkastelussa arvioin- § nin tuloksen luotettavuus vaihtelee paljon tekijän ammattitaidon mukaan.
σ> o ^ Päällysteen kunnon arvioinnissa voidaan käyttää maatutkaa, jolla mitataan pääl lysteen paksuutta. Päällysteen paksuus ei kuitenkaan aina korreloi suoraan päällysteen mikro- ja makrohalkeamien määrän kanssa. Maatutkilla tehtävillä mittauk- 2 silla ei siten yksinään saada riittävästi tietoa päällysteen kunnosta korjausajankoh-dan määrittämistä varten.
Julkaisussa JP3020654 A on kuvattu päällystetyn tien kunnostustarpeen määritysmenetelmä. Menetelmässä mitataan tien pintalämpötilojen erot tien poikkileik-5 kauksen eri kohdista. Mittaustulosten perusteella voidaan todeta tien päällysteen alapuolella olevien onteloiden sijainti, koko ja syvyys.
Keksinnön tavoitteena on tuoda esiin menetelmä liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimiseksi, joilla voidaan merkittävästi vähentää tunnettuun tekniikkaan liittyviä haittoja ja epäkohtia.
10 Keksinnön mukaiset tavoitteet saavutetaan menetelmällä, jolle on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.
Keksinnön mukainen menetelmä on tarkoitettu liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimiseen. Liikenneväylällä tarkoitetaan tässä esityksessä yleisesti kaikkia ajo-15 neuvoliikenteelle tarkoitettuja alueita, kuten pihoja, pysäköintialueita ja erityisesti teitä, ajoratoja ja katuja, jotka on päällystetty kulutusta kestävällä kestopäällysteellä, kuten asfaltilla, kevytasfaltilla tai öljysoralla. Vaikka keksintö soveltuukin erityisen hyvin juuri bitumia sideaineena sisältävien päällysteiden kunnon arviointiin, sitä voidaan soveltaa myös muunlaisten liikenneväylien päällysteiden, kuten beto-20 nipäällysteiden kunnon arviointiin.
Kun liikenneväylän päällysteessä on halkeamia, päällysteen päällä oleva vesi pääsee valumaan halkeamien läpi päällysteen alapuolelle kantavan rakennekerroksen päälle. Kantava rakennekerros voi imeä vettä imupaineominaisuuksiensa
CM
5 avulla myös alemmista rakennekerroksista ja tien reunasta. Erityisesti keväällä ^ 25 teiden pinnan sulaessa kantava rakennekerros, tyypillisesti sora- tai murskekerros, O) 9 on vielä jäässä, minkä vuoksi päällysteen alle kulkeutuva vesi ei imeydy kantavan O) >- rakennekerroksen läpi alempiin maakerroksiin. Päällysteen alle kulkeutuva vesi | jää tällöin välittömästi päällysteen alapuolelle. Tilanne on samankaltainen syksyllä, ^ jolloin tien liikenneväylien pinnalle sataa paljon vettä. Päällysteen halkeamien c\j 30 kautta päällysteen alapuolelle kulkeutuva vesi ei tällöin ehdi kokonaan imeytyä o alempiin rakennekerroksiin ja osa vedestä jää kantavan rakennekerroksen pinta- o 00 osaan. Kesällä liikenneväylien rakennekerrokset ovat tyypillisesti niin kuivia, että päällysteen läpi kulkeutuva vesi yleensä imeytyy nopeasti alempiin rakenneker roksiin, jolloin vettä ei kerry merkittävästi päällysteen alapuolelle.
3
Keksinnön mukainen menetelmä perustuu havaintoon, että päällysteen alapuolella, kantavan rakennekerroksen päällä oleva vesi on kylmempää kuin sen päällä oleva auringon lämmittämä päällyste ts. päällysteen alapuolella olevan veden lämpötila on alhaisempi kuin itse päällysteen lämpötila. Päällysteen alla oleva vesi 5 laskee päällysteen lämpötilaa, kun se puristuu liikennekuormituksen voimasta päällysteen mikro- ja makrorakoihin. Mittauksin on todettu, että jos halkeilleen päällysteen alapuolella kantavan rakennekerroksen yläosassa on vettä, päällysteen lämpötila voi olla 0,5-2,0 QC alhaisempi kuin vastaavassa päällysteessä, joka ei sisällä mikro- tai makrohalkeamia tai jonka alapuolinen rakennekerros on olen-10 naisesti kuiva. Edellä kuvattu 0,5-2 QC:n suuruinen lämpötilaero on niin suuri, että se voidaan helposti havaita yleisesti käytössä olevilla lämpötilan mittauslaitteilla, kuten tarkkuuslämpökameralla, lämpöskannerilla tai lämpötila-antureilla. Auringonpaisteen päällystettä lämmittävän vaikutuksen eliminoimiseksi mittaukset on syytä tehdä illalla tai yöllä tai pilvisenä päivänä.
15 Keksinnön mukaisessa menetelmässä valitaan ensin liikenneväylän tarkasteluväli, jonka päällysteen kuntoa arvioidaan. Tarkasteluvälin pituus voidaan valita vapaasti. Tarkasteluväli voi olla lyhimmillään muutamia metrejä ja pisimmillään kymmeniä metrejä. Pitkä liikenneväylä on luontevaa jakaa useisiin peräkkäisiin tarkasteluvä-leihin. Tämän jälkeen määritetään raskaasti kuormitetun päällysteen osan lämpöti-20 la T1 valitulla tarkasteluvälillä ja kevyesti kuormitetun päällysteen osan lämpötila T2 samalla tarkasteluvälillä. Vaihtoehtoisesti voidaan määrittää raskaasti kuormitetun päällysteen osan emissiivisyys εΓ valitulla tarkasteluvälillä ja kevyesti kuormitetun päällysteen osan emissiivisyys Zk samalla tarkasteluvälillä. Määritetyistä lämpötiloista tai emissiivisyyksistä lasketaan erotus ΔΤ tai Δε, jota verrataan vertai-25 luarvoon. Jos erotus ΔΤ tai Δε on merkittävä, ts. se on suurempi kuin käytettävä ^ vertailuarvo, on tämä merkki siitä, että päällysteessä on mikro- ja/tai makrohal- o keamia ja päällysteen läpi pääsee kulkeutumaan merkittävästi vettä. Kyseisellä e» tarkasteluvälillä on siten syytä ryhtyä toimenpiteisiin päällysteen korjaamiseksi, o ^ Jos taas erotus ΔΤ tai Δε ei ole merkittävä ts. se on pienempi kuin käytettävä ver- 30 tailuarvo, tarkoittaa se, että päällysteen kunto on riittävän hyvä. Tarkasteluvälin £ päällysteellä ei tällöin ole välitöntä kunnostus- tai korjaustarvetta.
^ Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä edullisessa suoritusmuodossa raskaas-
C\J
o ti kuormitetun päällysteen osan lämpötila T1 määritetään mittaamalla päällysteen o ° lämpötila tr yhdestä tarkasteluvälillä olevasta mittauskohdasta ja kevyesti kuormi- 35 tetun päällysteen osan lämpötila T2 määritetään mittaamalla päällysteen lämpötila tk yhdestä tarkasteluvälillä olevasta mittauskohdasta. Mittaustulokset antavat tällöin suoraan koko tarkasteluväliä kuvaava lämpötilatiedon. Tällaista mittaustapaa 4 voidaan käyttää tapauksissa, joissa valittu tarkasteluväli on erittäin lyhyt ja tapauksissa, joissa pitkiä liikenneväylien osuuksia tutkitaan pistokoeluonteisesti.
Keksinnön mukaisen menetelmän erässä toisessa edullisessa suoritusmuodossa raskaasti kuormitetun päällysteen osan lämpötila tr mitataan useammasta kuin 5 yhdestä tarkasteluvälillä olevasta mittauskohdasta ja samoin kevyesti kuormitetun päällysteen osan lämpötila tk mitataan useammasta kuin yhdestä tarkasteluvälillä olevasta mittauskohdasta. Tarkasteluväliä kuvaavat lämpötilat T1 ja T2 määritetään näistä mitatuista lämpötiloista esim. mittaustulosten aritmeettisena keskiarvona tai mediaaniarvona. Mittaustuloksista voidaan myös karsia pois suurimpia ja/tai 10 pienimpiä arvoja mahdollisten virhetulosten eliminoimiseksi ja määrittää lämpötilat T1 jaT2 jäljelle jäävien mittaustulosten keskiarvona.
Keksinnön mukaisen menetelmän erässä kolmannessa edullisessa suoritusmuodossa raskaasti kuormitetun päällysteen osan lämpötilat tr mitataan liikenneväylän rengasuran kohdalta ja kevyesti kuormitetun päällysteen osan lämpötilat tk mita-15 taan rengasurien väliseltä alueelta tai rengasuran ja päällysteen reunan väliseltä alueelta. Edullisesti päällysteen lämpötilat mitataan liikenneväylän päällä kulkevasta liikkuvasta ajoneuvosta käsin.
On selvää, että liikenneväylien pinnoitteet vaurioituvat ensimmäisenä juuri raskaasti kuormitetuilta kohdiltaan. Teillä ja kaduilla nämä raskaasti kuormitetut koh-20 dat ovat ajoneuvojen rengasurien kohdat ts. ne tien tai kadun päällysteen kohdat, joihin kohdistuu ajoneuvojen renkaiden kuormitus. Rengasurilla tarkoitetaan tässä siis tiettyä, ajoneuvon renkaiden pääasiallisesti kuormittamaa aluetta liikenneväylän poikkileikkauksesta. Rengasuran kohdalle muodostuu usein fyysiset urat päällysteen pinnan kulumisen ja kantavan rakenteen muodonmuutosten vuoksi. ^ 25 Rengasuran ei kuitenkaan tarvitse välttämättä olla muodoltaan kovera liikenne- o väylän poikkileikkauksen osa, vaan se voi olla myös pinnaltaan olennaisesti tasai- o) nen.
o ^ Rengasuria on tyypillisesti kaksi kappaletta ajokaistaa kohti, jolloin rengasurien | väliin jää olennaisesti kevyemmin kuormitettu alue. Samoin laitimmaisen ren- ^ 30 gasuran ja päällysteen pientareen puoleisen reunan väliin jää olennaisesti ren- οΰ gasuraa kevyemmin kuormitettu rengasuran ulkopuolinen alue.
O) o ^ Keksinnön mukaisen menetelmän erässä neljännessä edullisessa suoritusmuo dossa määritetään lisäksi lämpötilan T1, T2 mittauskohdan tai tarkasteluvälin sijaintitieto. Edullisesti menetelmässä määritetään lisäksi päällysteen paksuus.
5
Menetelmässä käytettävä laitteisto liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimista varten käsittää välineet päällysteen raskaasti kuormitetun osan lämpötilan tf tai emissiivisyyden zr ja kevyesti kuormitetun osan lämpötilan tai emissiivisyyden s* määrittämistä varten, paikannusvälineet mittauskohdan ja/tai tarkasteluvälin sijain-5 titiedon määrittämistä varten ja tallennus- ja analysointivälineet määritettyjen lämpötilojen, emissiivisyyksien ja sijaintitietojen tallentamista ja analysointia varten. Mainitut välineet voivat käsittää lämpökameran, lämpöskannerin tai useita päällysteen yläpuolella liikuteltavia lämpötilan mittausantureita. Edullisesti mainitut paikannusvälineet käsittävät GPS-paikantimen.
10 Laitteiston eräs edullinen suoritusmuoto käsittää lisäksi maatutkan päällysteen paksuuden mittaamista vasten. Laitteistoon voi kuulua lisäksi videokamera päällysteen pinnan kuvaamista varten. Edullisesti laitteisto on sijoitettu ajoneuvoon, jolla voidaan liikkua tarkasteltavaa liikenneväylää pitkin.
Keksinnön etuna on, että sen avulla päällysteen vauriot voidaan todeta hyvin var-15 haisessa vaiheessa, jolloin lisävaurioiden syntyminen voidaan usein estää yksinkertaisilla ja halvoilla kunnossapitotoimenpiteillä, kuten kuivatuksen parantamisella tai uudella vesitiiviillä pinnoitteella.
Lisäksi keksinnön etuna on, että sen avulla päällysteen kunnosta saadaan luotettavampi arvio kuin nykyisin käytössä olevilla menetelmillä.
20 Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon etuna on, että päällysteen kunnon arviointi voidaan tehdä liikkuvalla ajoneuvolla, mikä mahdollistaa pitkien tieosuuksien kunnon arvioimisen nopeasti ja edullisesti.
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan ^ oheisiin piirustuksiin, joissa δ ^ 25 kuva 1 esittää esimerkinomaisesti erästä keksinnön mukaista menetelmää yk- cn 9 sinkertaisena vuokaaviona,
Oi x kuva 2a esittää esimerkinomaisesti erästä keksinnön mukaisessa menetelmäs-
CC
sä käytettävää laitteistoa sivulta kuvattuna ja Γ-- co kuva 2b esittää kuvan 2a laitteistoa edestä kuvattuna.
Oi o o ™ 30 Kuvassa 1 on esitetty esimerkinomaisesti keksinnön mukaisen menetelmän vai heet yksinkertaisen kaaviokuvan avulla. Keksinnön mukaisessa menetelmässä liikenneväylän päällysteen kuntoa arvioidaan aina tietyllä tarkasteluvälillä mittaa- 6 maila päällysteen lämpötilaa tarkasteluvälin poikkileikkauksen eri kohdissa. Menetelmässä valitaan ensin tutkittavan liikenneväylän tarkasteluväli. Tarkasteluvälillä tarkoitetaan tiettyä liikenneväylän, kuten tien, kadun tai ajoradan kahden pisteen välistä osuutta. Tarkasteluvälin pituus voidaan valita vapaasti. Tämän jälkeen mi-5 tataan päällysteen lämpötila tr ainakin yhdessä pisteessä tarkasteluvälin raskaasti kuormitetulla alueella 202 (kuva 2b). Tyypillisesti tällainen liikenneväylän päällysteen raskaasti kuormitettu kohta on tien, ajoradan tai kadun rengasuran kohta. Tämän jälkeen mitataan päällysteen lämpötila \k ainakin yhdessä pisteessä tarkasteluvälin kevyesti kuormitetulla alueella 204 (kuva 2b). Tyypillisesti tällaisia kevy-10 esti kuormitettuja kohtia ovat rengasurien väliset alueet ja rengasurien ja päällystetyn alueen reunojen väliset alueet. Lämpötilojen mittausjärjestyksellä ei ole merkitystä ts. yhtä hyvin voidaan mitata ensin tarkastelukohdan kevyesti kuormitetun alueen lämpötilat ja sen jälkeen raskaasti kuormitetun alueen lämpötilat. Mittausten jälkeen määritetään tarkasteluväliä kuvaavat kevyesti ja raskaasti kuormitettu-15 jen alueiden lämpötilat T1, T2 esimerkiksi yksittäisten mittaustulosten aritmeettisena keskiarvona ja lasketaan niiden erotus ΔΤ. Tätä erotusta verrataan saatuun vertailuarvoon. Mikäli ΔΤ on suurempi kuin vertailuarvo, tarkastelukohdan päällysteen kunto on huono ts. päällyste on korjauksen tarpeessa. Jos erotus on pienempi kuin vertailuarvo, päällysteellä ei ole välitöntä korjaustarvetta.
20 Menetelmässä käytettävä vertailuarvo ratkaisee sen, millaisen arvion päällysteen kunto saa. Tutkimuksissa on havaittu, että kun lämpötilaero ΔΤ on suurempi kuin 2,0 QC, on päällysteen vedeneristyskyky jo selvästi heikentynyt ts. päällysteen kunto on huono. On havaittu, että lämpötilaeroon ΔΤ vaikuttaa myös päällystekerrok-sen paksuus. Tyypillisesti liikenneväylillä päällysteen paksuus on n. 50-150 mm, 25 mutta se voi vaihdella välillä 30-300 mm. Paksummilla päällystekerroksilla lämpöti-^ laero on pienempi kuin ohuemmilla päällystekerroksilla. Paksuilla päällysteillä jo o 0,5 eC:n lämpötilaero voi olla merkki siitä, että päällysteessä on mikro- ja makro- ci) halkeamia ja päällysteen vedeneristyskyky on huono. Tämän vuoksi vertailuarvo- o ^ na voidaan käyttää eri arvoja riippuen siitä, kuinka paksu päällysteen paksuus on.
^ 30 Menetelmässä käytettävä vertailuarvo voi siten olla 0,5, 1,0, 1,5 tai 2,0 eC. Päällysti teen paksuutta voidaan mitata esimerkiksi maatutkan avulla samanaikaisesti läm- pötilamittausten kanssa.
C\j to o Kuvassa 2a on esitetty esimerkinomaisesti eräs keksinnön mukaisessa menetel-
O
^ mässä käytettävä laitteisto sivulta kuvattuna ja kuvassa 2b edestä kuvattuna. Kek- 35 sinnön mukainen laitteisto on sijoitettu ajoneuvoon 100, kuten tavalliseen henkilö- 7 tai pakettiautoon. Laitteistolla tehdään tarvittavat mittaukset ajon aikana ts. ajoneuvon liikkuessa tutkittavaa liikenneväylää pitkin.
Laitteisto käsittää lämpötilan mittausvälineet 10, jolla voidaan mitata liikenneväylän päällysteen 200 lämpötila tarkasteluvälin poikkileikkauksen eri kohdissa. Tällainen 5 mittausväline voi olla esimerkiksi lämpökamera, edullisesti ns. tarkkuuslämpöka-mera tai lämpöskanneri. Tarkkuuslämpökamera ja lämpöskanneri rekisteröivät päällysteen lähettämän lämpösäteilyn intensiteetin, jonka perusteella ne laskevat päällysteen lämpötilan. Lämpökameroiden ja lämpöskannereiden rakenne ja toimintaperiaate ovat yleisesti tunnettua tekniikkaa, joten niitä ei selosteta tässä yh-10 teydessä tarkemmin. Lämpökameran tai lämpöskannerin mittausalue on yleensä niin leveä, että se kattaa ajoradan kaksi rinnakkaista rengasuraa ja niiden väliin jäävän alueen. Yhdellä laitteella saadaan siten samanaikaisesti mitattua sekä raskaasti kuormitetun alueen 202 lämpötila tr, että kevyesti kuormitetun alueen 204 lämpötila U (kuva 2b). Jos lämpökameran tai lämpöskannerin mittausalue ei ole 15 riittävä, voidaan keksinnön mukainen laitteisto varustaa useammalla kuin yhdellä lämpöskannerilla tai lämpökameralla, esimerkiksi kahdella mittauksessa käytettävän ajoneuvon renkaiden kohdalle sijoitetulla lämpöskannerilla tai lämpökameralla, jotta saadaan riittävän leveä, rengasurien rajaaman välin ulkopuolelle ulottuva mittausalue.
20 Vastaavia arvioita päällysteen kunnosta voidaan tehdä myös päällysteen emissii-visyyden perusteella. Pinnan emissiivisyys on suure, joka ilmoittaa pinnan emittoiman säteilyn ja mustan kappaleen emittoiman säteilyn suhteen. Todellisilla pinnoilla pinnan emissiivisyys ei ole vakio, vaan se vaihtelee pinnan lämpötilan, säteilyn aallonpituuden ja säteilysuunnan funktiona. Lämpökameran tai lämpöskannerin 25 mittausdatasta voidaan siten laskea myös päällysteen emissiivisyys, kun tunne-
C\J
ς taan lämpökameran mittaussuunnan ja päällysteen pinnan välinen mittauskulma ja ™ säteilyn aallonpituus. Emissiivisyydelle voidaan määritellä lämpötilan tavoin vertai- σ> 9 luarvo, johon saatuja mittaustuloksi verrataan.
σ> i Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa
CC
“ 30 lämpötilojen sijasta määritetäänkin tarkasteluvälillä raskaasti kuormitetun päällys- ^ teen osan emissiivisyys zr ja kevyesti kuormitetun päällysteen osan emissiivisyys o) Zk ja lasketaan emissiivisyyksien Δε erotus. Tätä laskettua erotusta verrataan o ° emissiivisyyden vertailuarvoon ja vertailun perusteella tehdään arvio päällysteen kunnosta. Emissiivisyyden määrittäminen tehdään lämpökameralla tai lämpös-35 kannerilla mitatusta mittausdatasta. Keksinnön tässä suoritusmuodossa lämpökamera voidaan kiinnittää vinoon asentoon päällysteen pintaan nähden. Tämä mah- 8 elollistaa lämpökameran kiinnittämisen esimerkiksi ajoneuvon katolle ja mittausalueen suuntaamisen ajoneuvosta vinosti alas ja eteenpäin, jolloin mittausalueen leveys kasvaa.
Lämpötilan mittausvälineet voivat käsittää myös useita rinnakkaisia, välimatkan 5 päässä toisistaan olevia lämpötilan mittausantureita. Mittausanturit voivat olla esimerkiksi infrapunamittausantureita, jotka mittaavat päällysteen emittoimaa infra-punasäteiltyä. Mittausantureiden yhteydessä voi olla laserlaite, jolla tuotetaan mit-tauskohdan kohdistamista helpottava lasersäde päällysteen pintaan. Edullisesti mittausanturit on sijoitettu ajoneuvoon kiinnitettyyn poikittaiseen palkkiin, joka liik-10 kuu mittaustilanteessa tutkittavan liikenneväylän pinnan yläpuolella, kun ajoneuvolla ajetaan liikenneväylää pitkin.
Laitteistoon kuuluu paikannusväline 12 mittauskohdan sijainnin määrittämiseksi. Kuvissa 2a ja 2b esitetyssä laitteistossa paikannusväline on GPS-paikannin, joka ilmoittaa jatkuvasti mittauslaitteiston sijainnin koordinaattien avulla. Jokaiseen mi-15 tattuun lämpötila-arvoon liitetään aina mittauspisteen sijaintitieto. Tämä sijaintieto voi olla yksittäisen mittauskohdan tarkka sijainti tai se voi olla tarkasteluväliä kuvaava "keskimääräinen” sijaintitieto. Mittauskohdan sijainnin määrityksessä käytettävä paikannusväline voi olla myös esimerkiksi etäisyyden mittausväline, kuten ajoneuvon osamatkamittari ns. trippimittari, jolla mitataan mittauskohdan etäisyys 20 jostain aloituspisteestä, kuten teiden risteyksestä. Paikannuksen voidaan käyttää myös maatutkalaitteistossa käytettäviä ns. optisia encodereita.
Laitteistoon kuuluu lisäksi vielä mitattujen tietojen tallennus- ja analysointiväline 14, johon mitatut lämpötilatiedot ja niihin liittyvät sijaintitiedot tallennetaan. Kuvissa 2a ja 2b esitetyssä laitteistossa tallennus- ja analysointiväline on kannettava tietoni 25 kone, jossa on muisti tietojen tallentamista varten sekä prosessori ja tarvittava tie- ™ tokoneohjelmisto tietojen analysoimista varten. Luonnollisesti tietokoneessa on 0 lisäksi myös tietokoneisiin yleisesti kuuluvat, sen toiminnan ja käytön kannalta tär- ^ keät osat, kuten näyttö, näppäimistö, käyttöjärjestelmä jne. Tietokoneiden rakenne 1 on sinänsä tunnettua tekniikkaa, jota ei selosteta tässä yhteydessä tarkemmin.
“ 30 Tietokone on yhdistetty langattomalla tai langallisella tiedonsiirtoyhteydellä lämpöni tilan mittausvälineisiin 10 ja paikannusvälineisiin 12, jolloin mitatut lämpötilat tr, U
o? tallentuvat automaattisesti tietokoneen muistiin.
o o
C\J
Laitteisto voi lisäksi käsittää vielä maatutkan, jolla mitataan päällysteen paksuutta samanaikaisesti lämpötilan mittausten kanssa. Päällysteen paksuuden mittaami-35 nen antaa lisätietoa päällysteen kunnosta ja vaikuttaa siten korjaustarpeen ja kor- 9 jausajankohdan arviointiin. Maatutkan käyttö päällysteen paksuuden mittaamiseen on sinänsä tunnettu tekniikkaa, joten sitä ei selosteta tässä yhteydessä tarkemmin.
Laitteistoon voi kuulua vielä videokamera, jolla kuvataan tutkittavan päällysteen pintaa. Videokameran kuva mahdollistaa päällysteen pinnan visuaalisen tarkaste-5 lun. Visuaalista tarkastelua voidaan käyttää rinnan edellä kuvatun mittauksiin perustuvan menetelmän kanssa erityisesti epäselvissä ja tulkintaa vaativissa rajatapauksissa.
Edellä on kuvattu eräitä keksinnön mukaisen menetelmän edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei rajoitu juuri kuvattuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta 10 voidaan soveltaa lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamissa rajoissa.
C\J
δ c\j i O) o O)
X
cc
CL
CM
CD
O)
O
O
C\l

Claims (8)

10
1. Menetelmä liikenneväylän päällysteen (200) kunnon arvioimiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä - valitaan liikenneväylän tarkasteluväli 5 -määritetään raskaasti kuormitetun päällysteen osan lämpötila T1 tai emissiivi-syys £i tarkasteluvälillä - määritetään kevyesti kuormitetun päällysteen osan lämpötila T2 tai emissiivisyys ε2 tarkasteluvälillä - lasketaan lämpötilojen T1 ja T2 erotus ΔΤ tai emissiivisyyksien erotus Δε 10 -muodostetaan arvio päällysteen kunnosta tarkasteluvälillä vertaamalla erotusta ΔΤ tai Δε vertailuarvoon.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että -määritetään raskaasti kuormitetun päällysteen osan lämpötila T1 mittaamalla päällysteen lämpötila tr yhdestä tarkasteluvälillä olevasta mittauskohdasta ja 15 -määritetään kevyesti kuormitetun päällysteen osan lämpötila T2 mittaamalla päällysteen lämpötila yhdestä tarkasteluvälillä olevasta mittauskohdasta.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - mitataan raskaasti kuormitetun päällysteen osan lämpötila tr useammasta kuin yhdestä tarkasteluvälillä olevasta mittauskohdasta ja määritetään lämpötila T1 mi- 20 tatuista lämpötiloista tr ja - mitataan kevyesti kuormitetun päällysteen osan lämpötila & useammasta kuin yhdestä tarkasteluvälillä olevasta mittauskohdasta ja määritetään lämpötila T2 mitatuista lämpötiloista tk. ^ 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ras- o 25 kaasti kuormitetun päällysteen osan lämpötilat tr mitataan liikenneväylän ren- cf) gasuran kohdalta ja kevyesti kuormitetun päällysteen osan lämpötilat tk mitataan 0 ^ rengasurien väliseltä alueelta tai rengasuran ja päällysteen reunan väliseltä alueel- ta. CC CL
5. Jonkin patenttivaatimuksen 2-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että cm 30 päällysteen (200) lämpötilat (tr, tk) mitataan liikenneväylän päällä kulkevasta liikku- § vasta ajoneuvosta (100). o C\l
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määritetään lisäksi lämpötilan (T1, T2) mittauskohdan tai tarkasteluvälin sijaintitieto. 11
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määritetään lisäksi päällysteen paksuus.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitatut lämpötilat (tr, t/c), mittauskohdan tai tarkasteluvälin sijaintietiedot ja päällys- 5 teen paksuustiedot tallennetaan tallennus- ja analysointivälineelle (14). C\J δ c\j i O) o O) X cc CL 1^ CM CD O) O O C\l 12
FI20096217A 2009-11-20 2009-11-20 Menetelmä liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimiseksi FI123206B (fi)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20096217A FI123206B (fi) 2009-11-20 2009-11-20 Menetelmä liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimiseksi
EP10190420.9A EP2327976B1 (en) 2009-11-20 2010-11-09 Method and apparatus for evaluating the condition of the pavement of a traffic lane

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20096217A FI123206B (fi) 2009-11-20 2009-11-20 Menetelmä liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimiseksi
FI20096217 2009-11-20

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20096217A0 FI20096217A0 (fi) 2009-11-20
FI20096217A FI20096217A (fi) 2011-05-21
FI123206B true FI123206B (fi) 2012-12-31

Family

ID=41395264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20096217A FI123206B (fi) 2009-11-20 2009-11-20 Menetelmä liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimiseksi

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2327976B1 (fi)
FI (1) FI123206B (fi)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103900957B (zh) * 2014-04-28 2016-04-20 内蒙古工业大学 道路沥青混合料界面粘结性能的测试方法
JP6460700B2 (ja) * 2014-09-26 2019-01-30 株式会社トプコン トンネルの内壁の欠陥の有無の診断を行う方法およびトンネルの内壁の欠陥の有無の診断を行うプログラム
CN105277446A (zh) * 2015-11-25 2016-01-27 朱涵 一种沥青或沥青砂浆的低温试验方法
US10773725B1 (en) 2017-08-25 2020-09-15 Apple Inc. Tire-road friction estimation and mapping
CN109827837B (zh) * 2019-01-11 2021-09-03 东南大学 一种热再生沥青混合料拉压状态下损伤断裂性能数值试验预估方法
CN110307908B (zh) * 2019-07-04 2021-05-28 交通运输部公路科学研究所 一种路面结构当量温度的计算方法
CN110373979B (zh) * 2019-07-09 2021-08-20 中铁大桥科学研究院有限公司 一种道路质量检测装置及检测方法
CN112482163B (zh) * 2020-12-04 2022-02-01 上海浦东路桥(集团)有限公司 一种排水沥青路面养护时机的快速判定方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4899296A (en) * 1987-11-13 1990-02-06 Khattak Anwar S Pavement distress survey system
US4910593A (en) * 1989-04-14 1990-03-20 Entech Engineering, Inc. System for geological defect detection utilizing composite video-infrared thermography
JPH0320654A (ja) * 1990-06-13 1991-01-29 Kowa Chika Kensetsu Kk 舗装道路の補修要否診断法
JP4588901B2 (ja) * 2001-03-02 2010-12-01 株式会社竹中工務店 コンクリートの欠陥検査方法およびコンクリートの欠陥検査装置

Also Published As

Publication number Publication date
FI20096217A0 (fi) 2009-11-20
FI20096217A (fi) 2011-05-21
EP2327976B1 (en) 2019-06-19
EP2327976A2 (en) 2011-06-01
EP2327976A3 (en) 2017-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI123206B (fi) Menetelmä liikenneväylän päällysteen kunnon arvioimiseksi
Shtayat et al. A review of monitoring systems of pavement condition in paved and unpaved roads
KR101693759B1 (ko) 로드셀이 구비된 신축이음장치를 이용한 교량 안전진단 장치 및 그 방법
US4899296A (en) Pavement distress survey system
US10866318B2 (en) Remote scanning and detection apparatus and method
Hiasa et al. Monitoring concrete bridge decks using infrared thermography with high speed vehicles
Chen et al. 3D LiDAR scans for bridge damage evaluations
Chin et al. Evaluation of technologies for road profile capture, analysis, and evaluation
Elseifi et al. Evaluation and validation of a model for predicting pavement structural number with rolling wheel deflectometer data
JP3701248B2 (ja) コンクリート製床版部の検査方法
Hossain et al. Network-level pavement deflection testing and structural evaluation
Ahlborn et al. Evaluation of bridge decks using non-destructive evaluation (NDE) at near highway speeds for effective asset management.
Hammons et al. Detection of stripping in hot-mix asphalt
Wang et al. Nondestructive bridge deck evaluation using sub-mm 3D laser imaging technology at highway speeds
Liu Terrestrial LiDAR-based bridge evaluation
Wang et al. Sensing solutions for assessing and monitoring roads
Kolisoja et al. Open structural monitoring data from two extensively instrumented road sections–case Aurora
Hammons et al. Detection of stripping in hot mix asphalt.
Perera Certification of Inertial Profilers
Herronen et al. Experiences with integrated analysis of TSD, GPR and laser scanner data
Bergmeister et al. Monitoring vehicle—a basic element in maintenance planning
RU2795153C1 (ru) Способ геокриологического мониторинга и оценки состояния автомобильных дорог в криолитозоне
CN111213188A (zh) 用于产生警报行车道上的光滑性的信号的方法和装置
Nikolaou Study of asphalt pavement deterioration through remote sensing
Kamiya The relationship between surface defects and structural distress on a 50-year-old Japanese toll road

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 123206

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: ROADSCANNERS HOLDING OY