道路檢測路面損壞狀況指數(shù)(1)

1、.1FutureWe had a great opening event inFutureWe had a great dayFutureWe had a great dayFutureWe had a great opening event inFutureWe had a great dayUp to now, 16 stories have been published on key TV, radio, print and online mediawhich effectively stories on key TV, radio, print and online mediawhic

2、h effectively stories PCI（Pavement Condition Index）The first group2018.3.14.2路面破損類型路面破損類型PCI概述概述路面裂縫檢測方法路面裂縫檢測方法Report range .3Report range 路面裂縫檢測系統(tǒng)路面裂縫檢測系統(tǒng)路面裂縫檢測過程路面裂縫檢測過程PCI預(yù)測模型預(yù)測模型.4背景扣分表龜裂塊裂沉陷坑槽國內(nèi)外輪轍計算標(biāo)準(zhǔn)定義（外）定義（中）.5背景背景 國外國外為了評價路面的耐用性能和使用品質(zhì)，美國AASHO提出了耐用性指數(shù)的概念。國內(nèi)國內(nèi)由于美國道路情況與我國不同，我國根據(jù)國情，建立了新的路面性狀況評

3、價 指標(biāo)體系。.6中文中文表征路面完好程度的指數(shù)。指路面結(jié)構(gòu)保持完好的程度。是路面破損狀況物理性能最直接的表現(xiàn)和反映。定義定義 英文英文The Pavement Condition Index (PCI) is a numerical index between 0 and 100 which is used to indicate the general condition of a pavement.used in transportation civil engineeringstandardized by ASTM（American Society for Testing and Ma

4、terials）.7PCI綜合了損壞類型；損壞程度；損壞范圍或密度等三方面的定量狀況采用以下兩種分析方法： 計算計算AAwDRDRaPCIiiiia/1001000110式中：DR-路面破損率，為各種損壞的折合損壞面積之和與路面總面 積的百分比； A-調(diào)查的路面面積m2 ； Ai-第i類路面損壞的面積，m2 wi -第i類路面損壞的權(quán)重； a0-瀝青路面采用15，水泥路面采用10.66； a1-瀝青路面采用0.412，水泥路面采用0.461； i0-包含破損程度的損壞類型總數(shù)。 .8計算計算ijmjijkniWDPPCIi11100式中：i和j病害種類和輕重程度； n病害種類總數(shù)； mii種病

5、害和輕重程度等級數(shù)； DPijki種病害和j種輕重程度以及k范圍的扣分值； Wij多種病害和嚴(yán)重程度以及k范圍的扣分值。.9標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 損壞狀況損壞狀況評級評級特優(yōu)特優(yōu)優(yōu)優(yōu)良良中中差差很差很差路面狀況指數(shù)PCI10091908l80717051503130維護(hù)對策不需日常 維護(hù)小修小修 中修中修 大修大修 重修.10瀝青道面損壞單項扣分表瀝青道面損壞單項扣分表 類型類型嚴(yán)重程度嚴(yán)重程度損壞密度（損壞密度（%）0.1151050100龜裂龜裂輕輕81218305060中中101422355575重重121728457090塊裂塊裂輕輕5816253240重重81220356268輪轍輪轍輕輕151

6、0204560重重31020306080沉陷沉陷輕輕21020336575重重412274075100坑槽坑槽輕輕11225426780重重1017305277100泛油泛油不分不分1510122030.11 Pavement distress types for asphalt（瀝青） pavements include:-From WikipediaAlligator cracking（龜裂）Block cracking（塊裂）.12 Pavement distress types for asphalt（瀝青） pavements include:-From WikipediaBumps

7、 and sags（凸起和凹陷）Corrugations（車轍，溝）.13 Pavement distress types for asphalt（瀝青） pavements include:-From WikipediaWeatnering and raveling(風(fēng)化松散）Swelling（膨脹）.14 Pavement distress types for asphalt（瀝青） pavements include:-From WikipediaSlippage cracking（滑移開裂）Rutting(車轍）.15 Pavement distress types for aspha

8、lt（瀝青） pavements include:-From WikipediaPotholes(坑洼）Lane/shoudle drop-off（沉降） （沉降）.16 Pavement distress types for asphalt（瀝青） pavements include:-From WikipediaLongitudinal and tranverse cracking（縱向和橫向裂縫） Shoving（擁包）.17 按裂縫形狀 縱向裂縫 橫向裂縫 網(wǎng)狀裂縫（龜裂）不規(guī)則裂縫按產(chǎn)生原因分類 荷載型裂縫 溫度裂縫 反射裂縫沉降裂縫其他裂縫.18 1、荷載型裂縫 在行車荷載作用下。

9、基層的底部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于基層材料的抗拉強度時.基層的底部就會開裂。在行車荷載的反復(fù)作用下，基層底部的裂縫會逐漸擴展到瀝青面層，使瀝青面層開裂。荷載裂縫在形式上主要表現(xiàn)為沿輪跡方向的縱向裂縫和龜裂。 2、 溫度裂縫 由于瀝青面層溫度變化而產(chǎn)生的裂縫稱為溫度裂縫 ，這包括低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫。溫度裂縫為非荷載型裂縫，在溫度降低特別是氣溫驟降時，面層表面的溫度最低，其溫度變化率也最大，因此表面產(chǎn)生的溫度拉應(yīng)力最大，表層材料受下層材料的約束而不能 自由伸縮，產(chǎn)生較大的張拉應(yīng)力，當(dāng)張拉應(yīng)力大于表面材料的抗拉強度時，瀝青面層就會開裂。溫度裂縫在形式上主要表現(xiàn)為橫向裂縫和塊狀裂縫，有時也表現(xiàn)

10、為縱向裂縫。 3、 反射裂縫 對于半剛性基層瀝青路面，半剛性基層材料由于干縮和溫縮產(chǎn)生開裂，干縮和溫縮裂縫的產(chǎn)生和擴展會引起裂縫上方面層底部先開裂并逐漸向上擴展最終將瀝青面層拉裂 ，這種裂縫習(xí)慣上稱為反射裂縫 ，反射裂縫在形式上主要表現(xiàn)為橫向裂縫。 4、 沉降裂縫 它是由于填土固結(jié)或路基不均勻沉陷所引起的縱向和橫向裂縫 ，常出現(xiàn)在橋涵的兩頭或路基半填半挖處。 5、 其他裂縫 此外在瀝青路面施工的縱向接縫處，由于施工接茬處理不善也容易產(chǎn)生縱向裂縫。瀝青老化容易在瀝青表面產(chǎn)生龜裂 。.19 Methods of pavement crack detection目前，路面裂縫檢測的主要方法有:l探地

11、雷達(dá)檢測法l超聲波檢測法l機器視覺檢測法.20 Ground penetrating radar detection method其實質(zhì)是特高頻電磁波發(fā)射與接收技術(shù)特高頻電磁波發(fā)射與接收技術(shù)。自身的激振產(chǎn)生雷達(dá)波，通過波的反射與接收獲得路基路面的采樣信號。經(jīng)過硬件與軟件及圖文顯示系統(tǒng)得到檢測結(jié)果。探地雷達(dá)的原理優(yōu)點：無損、快速、簡易、精度高應(yīng)用：目前只局限于高等級公路路面厚度、路基空洞、缺損與路面含水率等的監(jiān)測。未來應(yīng)用前景廣泛。.21 Ultrasonic testing超聲波檢測技術(shù)是近年來在道路路基路面中引用的一種新的無損檢測新技術(shù)無損檢測新技術(shù)。特點：激發(fā)容易、檢測簡單、操作方便、價格

12、便宜.22 超聲波反射法超聲波反射法超聲波傳感器主要采用直接反射式的檢測模式。位于傳感器前面的被檢測物通過將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器，從而使傳感器檢測到被測物。反射法一般用于檢測路基厚度、結(jié)構(gòu)強度和結(jié)構(gòu)缺陷。超聲波對射法超聲波對射法一套對射式超聲波傳感器包括一個發(fā)射器和一個接收器，兩者之間持續(xù)保持“收聽”。位于接收器和發(fā)射器之間的被檢測物將會阻斷接收器接收發(fā)射的聲波，從而傳感器將產(chǎn)生開關(guān)信號。對射法一般檢測道路表面情況。.23 Machine vision detection機器視覺是基于視覺技術(shù)的一門邊緣科學(xué)，核心技術(shù)是視覺處理視覺處理，并通過對視覺處理來執(zhí)行進(jìn)一步的檢測與控制等

13、。圖像傳感器（如CCD、CMOS、CIS等）.24 硬件系統(tǒng)包括供電系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、圖像處理和存儲系統(tǒng)以及裂縫信息的GPS定位系統(tǒng)等。軟件系統(tǒng)包括基于計算機平臺的后期圖像處理、分析模塊，高速視頻圖像存儲模塊以及信息綜合評價系統(tǒng)等。.25 路面裂縫采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理框圖GPS信號接收器計算機主機外觸發(fā)控制裝置圖像采集卡線陣攝像機.26 Crack image processing基于圖像處理的路面裂縫檢測法的步驟為1、路面裂縫的圖像數(shù)據(jù)采集2、系統(tǒng)通過圖像處理算法進(jìn)行圖像預(yù)處理，再對預(yù)處理后的圖像進(jìn)行裂縫的提取3、對裂縫進(jìn)行識別和歸類.27 Image data acquisit

14、ion of pavement crack一般是通過檢測車頂部的高速攝像機以正常車速拍照獲得攝像機的選型以及機架的安裝位置也可能影響到圖像采集的質(zhì)量.28 裂縫圖像處理的步驟圖裂縫圖像處理的步驟圖圖像輸入光電變換數(shù)字化圖像輸入光電變換數(shù)字化圖像輸入圖像增強圖像恢復(fù)圖像編碼圖像分割幅度分割邊緣分割區(qū)域分割圖像分析特征提取 結(jié)構(gòu)分析描述解釋.29 image preprocessing對不清晰的圖像進(jìn)行去模糊預(yù)處理去模糊預(yù)處理.30 Identification and classificationl圖像裂縫的提取是該檢測系統(tǒng)檢測的關(guān)鍵問題，其直接影響到整個檢測系統(tǒng)的有效性和精確性。l識別出路面裂

15、縫的類型.31瀝青路面是中國公路路面的主要形式，其路面性能預(yù)測是養(yǎng)護(hù)決策的基礎(chǔ)，是交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃及資源分配的依據(jù)，能否準(zhǔn)確高效地對瀝青路面性能進(jìn)行預(yù)測，至關(guān)重要。而瀝青路面性能預(yù)測是十分復(fù)雜的, 因為影響路面性能的因素很多, 包括5類, 自然環(huán)境、交通荷載、路基路面結(jié)構(gòu)材料、施工因素和維修養(yǎng)護(hù)因素, 而每類因素又包括很多內(nèi)容或參數(shù)。.32預(yù)估 路 面 使 用 壽 命 或 某 項 使 用 性 能 指 標(biāo) 并 得 出 一 個 數(shù)值。力學(xué)經(jīng)驗?zāi)Ｐ蜁r間序列法預(yù) 測 在 未 來 路 面 使 用性 能 的 狀 態(tài) 分 布。馬爾可夫概率預(yù)測灰色理論的預(yù)測方法貝葉斯概率預(yù)測.33灰色灰色馬爾可夫馬爾可夫

16、理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）1 1、灰色理論的預(yù)測方法、灰色理論的預(yù)測方法理論的核心思路：將已知的數(shù)據(jù)序列按某種規(guī)則構(gòu)成動態(tài)或非動態(tài)的白色模塊，再按某種變換、算法來求解未來的灰色模型。在灰色模塊中，按某種準(zhǔn)則逐步提高白度，直到未來發(fā)展變化規(guī)律基本明確為止。此外，灰色系統(tǒng)預(yù)測模型采用的不是原始數(shù)據(jù)序列，而是生成的數(shù)據(jù)序列。白色系統(tǒng)黑色系統(tǒng)灰色系統(tǒng)可行性分析：對于路面使用性能預(yù)測系統(tǒng)而言，路面使用性能的歷史數(shù)據(jù)是已知的，影響路面性能的交通因素、氣候因素、工程因素等又是不確定的，導(dǎo)致路面使用性能變化速率的不確定性，符合灰色系統(tǒng)的特征，因此可以采用灰色系統(tǒng)的預(yù)測理論與方

17、法分析研究路面使用性能的發(fā)展變化規(guī)律。.34灰色灰色馬爾可夫馬爾可夫理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）2 2、灰色預(yù)測模型、灰色預(yù)測模型GMGM（1,11,1）模型的建立）模型的建立 GM（1,1）模型是一階單變量的灰色預(yù)測模型，是用于單時間序列預(yù)測的微分方程模型，其建模過程如下：設(shè)已知原始數(shù)據(jù)序列為： X(0)=( x(0)(1), x(0)(2),. x(0)(n)（1）數(shù)據(jù)處理，對 X(0) 進(jìn)行一次累加生成（1-AGO），得到新的數(shù)據(jù)序列X(1) X(t)=( x(1)(1), x(1)(2),. x(1)(n)其中： x(1)(i)= i=1,2,.mimm

18、x1) 0 ()(.35灰色灰色馬爾可夫馬爾可夫理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）2 2、GMGM（1,11,1）模型的建立）模型的建立（2）構(gòu)造數(shù)據(jù)矩陣B和數(shù)陣向量yn（3）設(shè) 為參數(shù)序列，對其進(jìn)行最小二乘估計，得到：.36（4）確定GM（1,1）模型的形式及預(yù)測結(jié)果。對一階生成數(shù)據(jù)序列 X(1) ，建立的預(yù)測模型形式為確定的一階生成數(shù)據(jù)序列 X(1)和原始數(shù)據(jù)序列的 X(0)預(yù)測模型為： 2、GM（1,1）模型的建立）模型的建立灰色灰色馬爾可夫馬爾可夫理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）.37灰色灰色馬爾可夫馬爾可夫理論路面狀況預(yù)測模型（概

19、率型）理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）3、馬爾可夫預(yù)測模型、馬爾可夫預(yù)測模型馬爾可夫概率預(yù)測模型的基本原理是根據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)在所處的狀態(tài)，采用馬爾可夫鏈理論得到系統(tǒng)未來可能達(dá)到某種狀態(tài)的概率。馬爾可夫鏈實質(zhì)上是指具有無后效性的離散型隨機過程，無后效性即是系統(tǒng)在將來所處狀態(tài)只與系統(tǒng)現(xiàn)在的狀態(tài)有關(guān)，而與其過去的狀態(tài)無關(guān)。.38灰色灰色馬爾可夫馬爾可夫理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）4、灰色預(yù)測模型與馬爾可夫預(yù)測模型、灰色預(yù)測模型與馬爾可夫預(yù)測模型灰色預(yù)測模型需要的原始數(shù)據(jù)少，適應(yīng)性強，適合我國高速公路的實情。但由于影響路面使用性能的衰變速率的不確定性，對于較遠(yuǎn)期的預(yù)測，灰色預(yù)測

20、模型數(shù)據(jù)序列擬合較差，預(yù)測精度偏低?；疑R爾可夫預(yù)測模型馬爾可夫預(yù)測模型作為概率型預(yù)測模型的一種，更適合預(yù)測隨機波動大，不確定性因素多的長期預(yù)測。.39灰色灰色馬爾可夫馬爾可夫理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）理論路面狀況預(yù)測模型（概率型）主要思路：（1）采用灰色系統(tǒng)預(yù)測模型，根據(jù)路面檢測的歷史基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分別對各項指標(biāo)（RQI、PSSI、PCI、SRI）進(jìn)行預(yù)測;（2）通過路面使用性能評價，確定路面使用性能現(xiàn)狀分布情況作為馬爾科夫概率預(yù)測中初始時刻各種狀態(tài)的概率分步。（3）結(jié)合灰色系統(tǒng)預(yù)測模型的預(yù)測結(jié)果和馬爾科夫概率預(yù)測的初始狀態(tài)分布，依據(jù)評價指標(biāo)的近期預(yù)測值推算馬爾科夫轉(zhuǎn)移概率矩陣。（4）根據(jù)轉(zhuǎn)移概率矩陣，預(yù)測路面使用性能的發(fā)展變化情況。5、灰色馬爾可夫預(yù)測模型、灰色馬爾可夫預(yù)測