丁 鵬

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

路面技術(shù)狀況的數(shù)據(jù)質(zhì)量評估，可為公路養(yǎng)護(hù)管理機(jī)構(gòu)資源分配、資金申請、方案制定、技術(shù)落實(shí)等提供參考。路面技術(shù)狀況數(shù)據(jù)檢測單位必須采取可靠的數(shù)據(jù)采集措施，提高路面技術(shù)狀況數(shù)據(jù)質(zhì)量[1-3]?，F(xiàn)階段，路面車轍自動(dòng)化檢測手段主要包括車轍點(diǎn)激光采集法和車轍線激光采集法兩種。該文以車轍點(diǎn)激光采集法為基礎(chǔ)，通過構(gòu)建全過程數(shù)據(jù)質(zhì)量管理流程，為檢測機(jī)構(gòu)和管理機(jī)構(gòu)提供科學(xué)、有效、準(zhǔn)確的路面技術(shù)狀況數(shù)據(jù)，為相關(guān)問題的解決提供依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)質(zhì)量的全過程管理

數(shù)據(jù)質(zhì)量控制需以完整的控制計(jì)劃為基礎(chǔ)，并分階段差異化實(shí)施管控策略。項(xiàng)目準(zhǔn)備階段，通過前期項(xiàng)目會(huì)議與協(xié)商，明確質(zhì)量控制要點(diǎn)，出臺(tái)質(zhì)量保障計(jì)劃為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)；數(shù)據(jù)采集階段，落實(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制策略，實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集質(zhì)量；數(shù)據(jù)后處理階段，加強(qiáng)質(zhì)量檢測與后續(xù)處理，提高數(shù)據(jù)規(guī)范性，保障數(shù)據(jù)質(zhì)量。

各目標(biāo)指標(biāo)檢測的質(zhì)量管理通用流程如圖1所示，數(shù)據(jù)采集前需進(jìn)行校準(zhǔn)測試、設(shè)備認(rèn)證和運(yùn)行測試，確保被采集指標(biāo)符合規(guī)范要求，保障采集數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)。

圖1 全過程質(zhì)量管理

2 車轍檢測裝置的標(biāo)定(項(xiàng)目準(zhǔn)備階段)

多點(diǎn)共梁式車轍檢測裝置被廣泛應(yīng)用于路面車轍檢測，該裝置依托車轍梁和激光發(fā)射裝置實(shí)時(shí)檢測激光器與地面距離，并獲取道路橫斷面曲線，自動(dòng)換算車轍深度數(shù)據(jù)[4-6]。

（1）車轍檢測橫斷面數(shù)量需大于13個(gè)，以提高檢測準(zhǔn)確性，一般在車轍梁兩側(cè)傾斜安裝激光發(fā)射器2～3個(gè)，控制車轍梁寬度在合理區(qū)間，不同激光發(fā)射器位置不可處于同一水平面，特定激光發(fā)射器需與其他激光發(fā)射器保持一定角度。

（2）測量道路橫斷面，需提前獲取不同激光器安裝角度及其相對高度數(shù)值，并借助幾何換算確定安裝位置，通過位置調(diào)整或角度差降低可能由此導(dǎo)致的測量誤差，提高測量精密度。

（3）表1為某多點(diǎn)共梁式車轍檢測裝置激光器3次縱向測量間距的結(jié)果。對檢測數(shù)據(jù)分析可知，8號激光器的檢測參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差過大，可能由于其質(zhì)量問題導(dǎo)致，經(jīng)核實(shí)，該激光器使用年限超標(biāo)，數(shù)據(jù)檢測精度不足，使用穩(wěn)定性不佳。

表1 標(biāo)定結(jié)果

將原有8號激光器更換后，重新標(biāo)定結(jié)果顯示，標(biāo)準(zhǔn)偏差大幅度減小（見表2）。

表2 標(biāo)定結(jié)果(激光器更換后)

3 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢查(車轍數(shù)據(jù)采集階段)

檢測設(shè)備是否出現(xiàn)故障是進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢查的主要目的，當(dāng)系統(tǒng)故障或技術(shù)人員操作不規(guī)范時(shí)及時(shí)給出警告，提示異常信息來源以找出設(shè)備故障項(xiàng)并修正。基于路面車轍模型工作原理，該文對車轍傳感器故障情況下數(shù)據(jù)異常值進(jìn)行針對性判斷[7-8]。

（1）車轍典型斷面判斷：典型車轍橫斷面表現(xiàn)為“W”形和“U”形，無車轍路面其橫斷面并不符合上述兩種類型，需對其深度是否達(dá)到閾值加以判斷。

（2）相鄰點(diǎn)高差判斷：車轍橫斷面多為連續(xù)、漸進(jìn)曲面，相鄰斷面監(jiān)測點(diǎn)高度差無明顯差異，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析，如果相鄰車轍橫斷面監(jiān)測點(diǎn)高差超過設(shè)定閾值15 mm，則表明存在數(shù)值異?；蛟O(shè)備故障。橫波變化和轉(zhuǎn)彎可能導(dǎo)致檢測中車轍面與路面存在角度差，因此對相鄰監(jiān)測點(diǎn)高差評估時(shí)，需先進(jìn)行線性回歸。

（3）傳感器讀數(shù)判斷：判斷傳感器顯示數(shù)據(jù)是否超過判斷量程，評估有無數(shù)據(jù)異常。個(gè)別傳感器示數(shù)可能存在異常，可改變輸出電壓或間隔一段時(shí)間后重新檢測，觀測示數(shù)有無變化。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢查判斷流程圖如圖2所示。

圖2 車轍實(shí)時(shí)檢測

4 時(shí)間序列上比較(車轍數(shù)據(jù)后處理階段)

路面狀況數(shù)據(jù)具備時(shí)間規(guī)律性，路況衰減模型是否合理，決定了新檢測數(shù)據(jù)是否與原數(shù)據(jù)兼容，路況衰減模型的建立，對評估道路養(yǎng)護(hù)措施效果、合理分配養(yǎng)護(hù)資金、制定多年規(guī)劃等有指導(dǎo)意義，同時(shí)還可作為數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控的有效手段[9-10]。

對東部某省份2015—2017年期間S20上行檢測車轍深度數(shù)據(jù)對比分析，詳見圖3。結(jié)果顯示，每年檢測集中時(shí)間為6月份，三年來車轍深度數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出明顯規(guī)律性，每千米單元車轍深度不同年份存在差異，2016年車轍深度大于2015年車轍深度，2017年車轍深度數(shù)據(jù)小于2016年車轍深度，2016年數(shù)值最大，2017年數(shù)據(jù)最小，兩者差值為4.3 mm。

圖3 2015—2017年期間歷史數(shù)據(jù)對比(千米單元)

以RDit表示第i個(gè)路段t檢測時(shí)間對應(yīng)的每千米單元車轍深度數(shù)據(jù)，將當(dāng)年檢測RDit數(shù)據(jù)與上一年度RDit-1數(shù)據(jù)對比，并用ΔRDit來表示兩者差值，分別計(jì)算出2015—2017年期間不同年份每千米單元車轍深度及相鄰年份差值，統(tǒng)計(jì)路段差值在所有路段中的比例，詳見表3。相比于2016年，2017年車轍深度減小不足1.5 mm，2016年路段車轍深度增加。

表3 差值對比

不同年份車轍每千米單元車轍深度數(shù)據(jù)檢測時(shí)間大體一致，綜合分析可知2016—2017年間未對該路線上行進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，故2017年出現(xiàn)了車轍深度大幅減小，該情況與理論狀況有較大出入。進(jìn)一步核實(shí)后發(fā)現(xiàn)，2017年設(shè)備進(jìn)行年計(jì)量認(rèn)證時(shí)，計(jì)量站的標(biāo)定方程如下：

式中，X和Y分別為原始結(jié)果和換算結(jié)果。根據(jù)表達(dá)式（1），2017年檢測結(jié)果及不同年份對比經(jīng)標(biāo)定后的數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖4 2017年檢測結(jié)果及不同年份數(shù)據(jù)對比(千米單元）

5 結(jié)論

綜上所述，路面車轍自動(dòng)化檢測應(yīng)覆蓋質(zhì)量管理全流程，該項(xiàng)工作對確保數(shù)據(jù)質(zhì)量至關(guān)重要。該文采用實(shí)例分析法結(jié)合車轍自動(dòng)化激光檢測法，進(jìn)行全過程數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。論述了項(xiàng)目準(zhǔn)備階段、數(shù)據(jù)采集階段、數(shù)據(jù)后處理階段的流程與方法。通過對異常值判斷及處置方法的分析，確保路面技術(shù)狀況數(shù)據(jù)在車轍檢測裝置標(biāo)定、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢查和時(shí)間序列比較面的規(guī)范性，為確保數(shù)據(jù)質(zhì)量提供參考?；诼访孳囖H自動(dòng)化檢測數(shù)據(jù)控制，對改善路面技術(shù)狀況數(shù)據(jù)質(zhì)量意義深遠(yuǎn)，提高了網(wǎng)級和項(xiàng)目級層面路面決策科學(xué)性，為路面養(yǎng)護(hù)提供參考。