CN116304583A - 一种路面平顺性检测评估方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种路面平顺性检测评估方法及装置，涉及桥梁工程技术领域，该方法包括从载具在检测区域内移动时的垂向加速度信号和路面视频信号中，截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段和路面视频片段；根据所述加速度信号片段，确定加速度评估指标、动载系数和跳车概率；根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对路面平顺性进行评估，并根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别。通过定量计算评估结合视频图像识别的方法，准确的对路面的平顺性进行评估，解决了现有技术中采用的道路检查车仅能对整体路面平顺性进行宏观的定性分级，不能对路面局部病害的平顺性精确分析评估的问题。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种路面平顺性检测评估方法及装置。
背景技术
桥面铺装可防止车轮直接磨耗桥面板，并扩散车轮荷载，能起到是平整防滑的作用，是桥梁重要组成部分。此外桥面铺装的平顺性直接影响车辆通行桥梁时的舒适性、安全性和抗冲击能力。在桥梁挠曲效应、车辆重复荷载和高温荷载的影响下，桥面铺装易产生疲劳开裂、塑变、滑移，形成波浪、车辙、坑凼等病害，特别在坑凼或伸缩缝位置会产生跳车。因此，对桥梁路面病害与平顺性的检测评估相当重要。
在现有技术中，一般采用的道路检查车仅能对整体路面平顺性进行宏观的定性分级，存在不能对路面局部病害的平顺性精确分析评估的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种路面平顺性检测评估方法及装置，能够解决现有技术中采用的道路检查车仅能对整体路面平顺性进行宏观的定性分级，不能对路面局部病害的平顺性精确分析评估的问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一方面，本方案提供一种路面平顺性检测评估方法，包括：
从载具在检测区域内移动时的垂向加速度信号和路面视频信号中，截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段和路面视频片段；
根据所述加速度信号片段，确定加速度评估指标、动载系数和跳车概率；
根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对路面平顺性进行评估，并根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别。
在一些可选的方案中，根据公式：
，确定所述加速度评估指标；
其中，
为加速度信号片段的起始时刻，
为加速度信号片段的结束时刻，
为
的加速度信号，
为
的加速度评估指标，
为
的加速度信号片段的数据点个数，
。
在一些可选的方案中，根据公式：
，确定动载系数；
其中，
为均方根值，
为动载系数，
为重力加速度，
为载具的阻尼比，
为加速度信号片段
对t的一次积分；
为载具的总刚度，
为加速度信号片段
对t的二重积分，
为载具的质量。
在一些可选的方案中，根据公式：
，确定跳车概率；
其中，
为跳车概率，
为
的加速度信号片段的数据点个数，
为
的数据
点个数。
在一些可选的方案中，所述的根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对路面平顺性进行评估，包括：
当加速度评估指标小于等于第一设定值时，路面为第一等级路面；
当加速度评估指标大于第一设定值，小于等于第二设定值时，路面为第二等级路面；
当加速度评估指标大于第二设定值，动载系数大于第三设定值，且跳车概率>0时，路面为第三等级路面。
在一些可选的方案中，所述的截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段，包括：
使载具在检测区域内以设定速度移动，并实时获取载具的垂向加速度信号；
当载具垂向加速度信号超过设定加速度阈值时，对载具加速度信号进行端点检测，确定超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围；
根据所述前后设定时间范围，获取载具加速度信号片段。
在一些可选的方案中，所述的当载具垂向加速度信号超过设定加速度阈值时，对载具加速度信号进行端点检测，确定超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围，包括：
当载具垂向加速度信号超过设定加速度阈值时，提取触发时刻前后预设时间内的加速度信号作为待分析信号片段；
采用小波变换法对待分析信号片段分析，获取信号端点时间戳；
根据信号端点时间戳，确定超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围。
在一些可选的方案中，根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别，包括：
采用峰值拾取法拾取所述加速度信号片段的峰值点，确定峰值点时间戳；
在路面视频片段中提取峰值点时间戳的路面图像，对路面进行病害识别；
若加速度评估指标大于第二设定值时，根据路面视频片段，对路面进行病害识别。
在一些可选的方案中，在对路面进行病害识别后，将路面视频片段、加速度评估指标、动载系数、跳车概率、峰值点时间戳、峰值点时间戳时载具位置写入检测数据库。
另一方面，本方案提供一种路面平顺性检查评估装置，该装置用于实施上述的路面平顺性检测评估方法，包括：
信号截取模块，其用于从载具在检测区域内移动时的垂向加速度信号和路面视频信号中，截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段和路面视频片段；
计算模块，其用于根据所述加速度信号片段，确定加速度评估指标、动载系数和跳车概率；
识别评估模块，其用于根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对桥梁路面平顺性进行评估，并根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本方案通过从载具在检测区域内移动时的垂向加速度信号和路面视频信号中，截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段和路面视频片段；根据所述加速度信号片段，确定加速度评估指标、动载系数和跳车概率；根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对路面平顺性进行评估，并根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别。通过定量计算评估结合视频图像识别的方法，准确的对路面的平顺度进行评估，解决了现有技术中采用的道路检查车仅能对整体路面平顺性进行宏观的定性分级，不能对路面局部病害的平顺性精确分析评估的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中路面平顺性检测评估方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中路面平顺性检查评估装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中功能模组的俯视图示意图；
图4为本发明实施例中功能模组的左视图示意图；
图5为本发明实施例中路面平顺性检查评估装置的工作流程示意图；
图6为本发明实施例中垂向加速度信号示意图；
图中：1、功能模组；2、支架；21、底座；22、支腿；23、吸盘；24、支柱；3、相机；4、定位模块；5、信号截取模块；6、计算模块；7、识别评估模块；8、供电模块。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
图2为本发明实施例中路面平顺性检查评估装置的结构示意图。如图2、图3和图4所示，路面平顺性检查评估装置包括：
功能模组1，其包括：
信号截取模块5，其用于感知载具在检测区域内移动时的垂向加速度信号，从载具在检测区域内移动时的垂向加速度信号和路面视频信号中，截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段和路面视频片段；
计算模块6，其用于根据所述加速度信号片段，确定加速度评估指标、动载系数和跳车概率；
识别评估模块7，用于根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对桥梁路面平顺性进行评估，并根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别；
支架2，其包括：
底座21，其通过多个螺栓与所述功能模组1连接；
多个间隔设置的支腿22，其沿周向连接在所述底座上；
与所述支腿数量相同的吸盘23，所述吸盘23分别连接在所述支腿22的下端，用于与载具连接；
支柱24，其底端连接在所述底座21上并贯穿所述功能模组1；
相机3，其可旋转地连接在所述支柱24的顶端，用于采集路面视频；
定位模块4，其设置在功能模组1上，用于采集位置信息。
在本实施例中，相机3通过球铰锁定装置连接在支柱24上，可实现720度旋转，调节拍摄角度。功能模组1可通过调节螺栓进行调平。
如图1所示，一方面，本发明提供一种路面平顺性检测评估方法，包括以下步骤：
S1：从载具在检测区域内移动时的垂向加速度信号和路面视频信号中，截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段和路面视频片段。
S2：根据所述加速度信号片段，确定加速度评估指标、动载系数和跳车概率。
S3：根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对路面平顺性进行评估，并根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别。
在一些可选的实施例中，根据公式：
，确定所述加速度评估指标；
其中，
为加速度信号片段的起始时刻，
为加速度信号片段的结束时刻，
为
的加速度信号，
为
的加速度评估指标，
为
的加速度信号片段的数据点个数，
。
在一些可选的实施例中，根据公式：
，确定动载系数；
其中，
为均方根值，
为动载系数，
为重力加速度，
为载具的阻尼比，
为加速度信号片段
对t的一次积分；
为载具的总刚度，
为加速度信号片段
对t的二重积分，
为载具的质量。
在一些可选的实施例中，根据公式：
，确定跳车概率；
其中，
为跳车概率，
为
的加速度信号片段的数据点个数，
为
的数据
点个数。
在一些可选的实施例中，所述的根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对桥梁路面平顺性进行评估，包括：
当加速度评估指标小于等于第一设定值时，路面为第一等级路面；
当加速度评估指标大于第一设定值，小于等于第二设定值时，路面为第二等级路面；
当加速度评估指标大于第二设定值，动载系数大于第三设定值，且跳车概率>0时，路面为第三等级路面。
在本实施例中，根据试验，第一设定值选取为1，第二设定值选取为1.4，第三设定值，选取为1.4。第一等级路面包括A、B等级路面，第二等级路面包括C、D等级路面，第三等级路面包括平顺性低于D等级的路面。
在一些可选的实施例中，所述的截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段，包括：
使载具在检测区域内以设定速度移动，并实时获取载具的垂向加速度信号；
当载具垂向加速度信号超过设定加速度阈值时，对载具加速度信号进行端点检测，确定超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围；
根据所述前后设定时间范围，获取载具加速度信号片段。
在本实施例中，如图6所示为垂向加速度信号示意图。
在一些可选的实施例中，所述的当载具垂向加速度信号超过设定加速度阈值时，对载具加速度信号进行端点检测，确定超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围，包括：
当载具垂向加速度信号超过设定加速度阈值时，提取触发时刻前后预设时间内的加速度信号作为待分析信号片段；
采用小波变换法对待分析信号片段分析，获取信号端点时间戳；
根据信号端点时间戳，确定超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围。
在本实施例中，预设时间选取为0.5s。从原始信号
中提取载具垂向加速
度信号超过设定加速度阈值时刻前后0.5s的加速度信号
，作为
待分析信号片段，其中
为载具垂向加速度信号超过设定加速度阈值时刻。进一步地为更
准确地对该待分析信号片段进行端点检测和过滤噪声，采用一维离散小波变换对该信号片
段进行
层分解
，其中
为第
层小波高频信号，
为第
层小波低频信号，并采用高频信号对信号端点进行检测，
实施例中采用第3层高频信号
，记录信号端点时间戳。
在一些可选的实施例中，根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别，包括：
采用峰值拾取法拾取所述加速度信号片段的峰值点，确定峰值点时间戳；
在路面视频片段中提取峰值点时间戳的路面图像，对路面进行病害识别；
若加速度评估指标大于第二设定值时，根据路面视频片段，对路面进行病害识别。
在本实施例中，峰值点时间戳通过峰值拾取法拾取第3层高频信号
的最大峰
值，记录峰值点时间戳。对路面图像和路面视频片段进行病害识别时，采用机器学习的方法
进行识别。
在一些可选的实施例中，在对路面进行病害识别后，将路面视频片段、加速度评估指标、动载系数、跳车概率、峰值点时间戳和峰值点时间戳时载具位置写入检测数据库。
另一方面，本发明提供一种路面平顺性检查评估装置，该装置用于实施上述的路面平顺性检测评估方法，包括：
信号截取模块5，其用于从载具在检测区域内移动时的垂向加速度信号和路面视频信号中，截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段和路面视频片段；
计算模块6，其用于根据所述加速度信号片段，确定加速度评估指标、动载系数和跳车概率；
识别评估模块7，其用于根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对桥梁路面平顺性进行评估，并根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别。
在本实施例中，如图3、图4所示，为路面平顺性检查评估装置中功能模组1的布置示意图。信号截取模块5包括三向加速度传感器，计算模块6与识别评估模块7集成在一起，还包括供电模块，对功能模组1进行供电。
综上所述，如图5所示为路面平顺性检查评估装置的工作流程示意图。本发明中，将路面平顺性检查评估装置通过吸盘23吸附到载具上，调节支腿22的角度，使底座21保持水平。通过调节连接螺栓，并根据调平水准器，使功能模组1保持水平。
启动定位模块4，开始记录路面信息和载具位置信息。
使载具在检测区域内以设定速度移动，通过地理围栏触发移动检测装置的相机3和功能模组1中的三向加速度传感器，实时采集路面视频和载具三向加速度信号。
当载具通过路面坑凼、破损或伸缩缝等位置时，载具加速度会先增大后减小，由该加速度构建的相关参数可反映桥梁路面或伸缩缝的平顺性。
从载具在检测区域内移动时的垂向加速度信号中，截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段；根据所述加速度信号片段，确定加速度评估指标、动载系数和跳车概率；根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对桥梁路面平顺性进行评估。通过定量计算评估的方法，准确的对路面的平顺度进行评估，解决了现有技术中采用的道路检查车仅能对整体路面平顺性进行宏观的定性分级，不能对路面局部病害的平顺性精确分析评估的问题。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种路面平顺性检测评估方法，其特征在于，包括：
从载具在检测区域内移动时的垂向加速度信号和路面视频信号中，截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段和路面视频片段；
根据所述加速度信号片段，确定加速度评估指标、动载系数和跳车概率；
根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对路面平顺性进行评估，并根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别。
2.如权利要求1所述的路面平顺性检测评估方法，其特征在于，根据公式：
，确定所述加速度评估指标；
其中，
为加速度信号片段的起始时刻，/>
为加速度信号片段的结束时刻，/>
为/>
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的加速度信号片段的数据点个数，/>
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3.如权利要求1所述的路面平顺性检测评估方法，其特征在于，根据公式：
，确定动载系数；
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为重力加速度，/>
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为加速度信号片段/>
对t的一次积分；/>
为载具的总刚度，
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为载具的质量。
4.如权利要求1所述的路面平顺性检测评估方法，其特征在于，根据公式：
，确定跳车概率；
其中，
为跳车概率，/>
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为
的数据点个数。
5.如权利要求1所述的路面平顺性检测评估方法，其特征在于，所述的根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对路面平顺性进行评估，包括：
当加速度评估指标小于等于第一设定值时，路面为第一等级路面；
当加速度评估指标大于第一设定值，小于等于第二设定值时，路面为第二等级路面；
当加速度评估指标大于第二设定值，动载系数大于第三设定值，且跳车概率>0时，路面为第三等级路面。
6.如权利要求1所述的路面平顺性检测评估方法，其特征在于，所述的截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段，包括：
使载具在检测区域内以设定速度移动，并实时获取载具的垂向加速度信号；
当载具垂向加速度信号超过设定加速度阈值时，对载具加速度信号进行端点检测，确定超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围；
根据所述前后设定时间范围，获取载具加速度信号片段。
7.如权利要求6所述的路面平顺性检测评估方法，其特征在于，所述的当载具垂向加速度信号超过设定加速度阈值时，对载具加速度信号进行端点检测，确定超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围，包括：
当载具垂向加速度信号超过设定加速度阈值时，提取触发时刻前后预设时间内的加速度信号作为待分析信号片段；
采用小波变换法对待分析信号片段分析，获取信号端点时间戳；
根据信号端点时间戳，确定超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围。
8.如权利要求1所述的路面平顺性检测评估方法，其特征在于，根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别，包括：
采用峰值拾取法拾取所述加速度信号片段的峰值点，确定峰值点时间戳；
在路面视频片段中提取峰值点时间戳的路面图像，对路面进行病害识别；
若加速度评估指标大于第二设定值时，根据路面视频片段，对路面进行病害识别。
9.如权利要求8所述的路面平顺性检测评估方法，其特征在于，在对路面进行病害识别后，将路面视频片段、加速度评估指标、动载系数、跳车概率、峰值点时间戳和峰值点时间戳时载具位置写入检测数据库。
10.一种路面平顺性检查评估装置，其特征在于，该装置用于实施如权利要求1所述的路面平顺性检测评估方法，包括：
信号截取模块，其用于从载具在检测区域内移动时的垂向加速度信号和路面视频信号中，截取超过设定加速度阈值时刻前后设定时间范围内的加速度信号片段和路面视频片段；
计算模块，其用于根据所述加速度信号片段，确定加速度评估指标、动载系数和跳车概率；
识别评估模块，其用于根据所述加速度评估指标、动载系数和跳车概率，对桥梁路面平顺性进行评估，并根据所述路面视频片段，对路面进行病害识别。
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|---|---|---|---|
| CN202310551597.8A CN116304583B (zh) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | 一种路面平顺性检测评估方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310551597.8A CN116304583B (zh) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | 一种路面平顺性检测评估方法及装置 |
Publications (2)
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