Identyfikacja parametrów eksploatacyjnych nawierzchni drogowych

1. Wprowadzenie

Zadaniem zarządcy drogi jest utrzymywanie jej w takim stanie, aby przejazd nią był dla użytkownika bezpieczny i komfortowy. Obojętnie czy sposób zarządzania drogami oparty jest na systemach informatycznych PMS czy sprawowany jest w sposób bardziej tradycyjny, zarządca potrzebuje wielu informacji o swoich drogach.

Interesujące zarządców parametry eksploatacyjne nawierzchni ulegają zmianom w czasie, sprawiając, że istotne staje się szybkie zebranie danych dla całości sieci. Jednak zebranie w krótkim czasie informacji o stanie nawierzchni dla dość rozległych sieci drogowych (powiatowych lub większych) wymaga odpowiednio dokładnego i szybkiego sprzętu. Jednym z urządzeń umożliwiających sprawne i dokładne zgromadzenie danych o stanie dróg jest pojazd ARGUS firmy Schniering.

Pojazd ARGUS wykorzystywany jest od wielu lat do wykonywania pomiarów na niemieckiej sieci drogowej, zarówno na drogach federalnych, okręgowych jak i powiatowych. Roczny zakres prac pomiarowych w Niemczech przekracza 20 tysięcy km, sprawiając, że jest to jeden z najlepiej sprawdzonych i wiarygodnych systemów pomiarowych w Europie.

Automatyczne pomiary cech powierzchniowych i zapis obrazu stanu (uszkodzeń) powierzchni wykonywane jest przez pojazd pomiarowy ARGUS SPRINTER.

Fot. 1. Pojazd pomiarowy ARGUS SPRINTER.

Prędkość pomiarowa pojazdu wynosi do 100 km/h, więc nie wprowadza on większych zakłóceń w ruchu pojazdów na drodze. Pojazd ten wyposażony jest w 1-3 kamer video do rejestracji ogólnej drogi i jej otoczenia oraz 3-5 kamer do rejestracji szczegółów stanu nawierzchni. Oprócz zapisu video stanu powierzchni pasa drogi ARGUS pozwala na pomiar:

• równości poprzecznej (koleiny),
• równości podłużnej,
• spadków nawierzchni.

Kompletne zdjęcia powierzchni jezdni i otoczenia drogi realizowane są przy pomocy zintegrowanego i skalowalnego systemu video (1-3 kamer do rejestracji ogólnej i 3-5 kamer do rejestracji szczegółów stanu nawierzchni). Zapis charakteryzuje się doskonałą jakością zdjęć video. Eliminacja zakłóceń wynikających z filmowania podczas ruchu pojazdu uzyskiwana poprzez dodatkowe sztuczne oświetlenie nawierzchni drogi przez wysokiej jakości lampy stroboskopowe oraz dzięki bardzo krótkiemu czasowi naświetlania (1/60000 s). Komputerowe sterowanie synchronizacją zdjęć video przy różnych prędkościach (stabilizowanie lub zmiana pojedynczych zdjęć w wybranych przedziałach czasu) dokonywane jest w sposób uwzględniający warunki oceny video. Obraz zapisany na kolorowej taśmie video odtwarzany jest przez oprogramowanie komputerowe. Możliwe jest przeglądanie taśmy jednocześnie z kilku kamer umieszczonych w różnych miejscach pojazdu ARGUS. Pomiary mogą być dokonywane przy prędkości do 100 km/h, w zależności od istniejącego natężenia ruchu na drodze.

Fot. 2. Program do oglądania zarejestrowanego przejazdu.

4. Lokalizacja pomiaru w terenie

Sieć dróg objęta pomiarami zapisywana jest w tzw. modelu sieci, składającym się z punktów węzłowych, odcinków międzywęzłowych i nadanych kierunków przebiegu pikietaża. Każdy odcinek międzywęzłowy posiada niezależny pikietaż lokalny zerowany na węźle początkowym i kończony na węźle końcowym.

Lokalizowanie i dowiązywanie zdjęć video i pomiarów cech powierzchniowych do przyjętego systemu referencyjnego (modelu sieci) dróg następuje poprzez GPS (Global Positioning System) z dokładnością ± 3 m oraz na podstawie bardzo dokładnego pomiaru długości pomiędzy poszczególnymi punktami referencyjnymi (węzłami), dokonywanego przez operatora jadącego pojazdem (dokładność 1 mm).

Taki system pomiaru położenia pojazdu umożliwia jednoznaczne przypisanie każdego zdjęcia video do konkretnego pikietaża. Pozwala także na wizualizowanie wyników pomiarów ciągłych (np. równości poprzecznej) na osi długości odcinków międzywęzłowych.

Pomiar uszkodzeń powierzchnio-wych takich jak pęknięcia, łaty, wyboje, przebitumowania odbywa się dzięki zapisowi video z 3 kamer umieszczonych w tylnej części pojazdu ARGUS (fot. obok).

Fot. 3. Kamery w tylnej części pojazdu fotografujące każdy metr drogi.

Czarno-biały obraz odtwarzany z zapisu podczas sesji interpretacji zdjęć pozwala na zlokalizowanie pęknięć o szerokości rozwarcia powyżej 1 mm. Uzyskanie tak dużej dokładności obrazu możliwe jest dzięki zastosowaniu lamp stroboskopowych. Dodatkowo możliwa jest półautomatyczna lokalizacja pęknięć zarejestrowanych na filmie.

Analiza zarejestrowanego filmu video odbywa się w specjalnie wyposażonych pomie-szczeniach (fot. obok). Na stanowiskach wyposażonych po 3 monitory wyświetlanym obrazom przypisywana jest przez specjalistów ocena intensywności występowania uszkodzeń.

Kodowanie wszystkich zauważonych uszkodzeń, zapisanych na taśmie video, dokonywane jest przy pomocy systemu klawiaturowego (specjalny zestaw przycisków) przez wyszkolony personel. W firmie Schniering wykorzystuje się 10 stanowisk oceny stanu powierzchni na podstawie zapisu video.

Fot. 4. Studio indentyfikacji uszkodzeń wizualnych nawierzchni. Tutaj wyszkolony personel rozpoznaje wizualnie uszkodzenia na zapisie video i wpisuje je do bazy danych.

Fot. 5. Przykładowe uszkodzenie widoczne na zapisie video - łata i pęknięcie powierzchni.

6. Pomiar równości poprzecznej (kolein)

Jednym z najpowszechniej występujących zniszczeń nawierzchni bitumicznych są deformacje przekroju poprzecznego (koleiny). Lokalizowanie występowania kolein o głębokości przekraczającej wartości krytyczne ma bardzo duże znaczenie z punktu widzenia bezpieczeństwa użytkownika drogi.

Wartość głębokości kolein wiąże się także z aspektami technologicznymi planowania remontów – budowaniem odcinków jednorodnych, korelacji głębokości odkształceń z konstrukcją nawierzchni itp.

Wśród istniejących systemów pomiaru głębokości kolein najstarszy jest pomiar łatą, następnie pomiary czujnikami mechanicznymi i ostatnio, czujnikami laserowymi i ultradźwiękowymi. W systemie pomiarowym ARGUS stosuje się pomiar czujnikami laserowymi.

Pojazd ARGUS wyposażony jest w belkę poprzeczną zawieszoną w przedniej części pojazdu. Na belce zainstalowane są 33 czujniki laserowe mierzące odległość między belką a nawierzchnią (fot.poniżej).

Odpowiedni system korygujący zapewnia niewrażliwości pomiarów na przechylenia belki na nierównościach.

Szerokość belki pomiarowej z czujnikami laserowymi jest regulowana i może wynosić 2,5 lub 3,5 m. Pomiar wykonywany jest sekwencyjnie co 100 cm, uzyskuje się w ten sposób profil poprzeczny powierzchni pasa ruchu.

Fot. 6. Przód pojazdu pomiarowego - widoczna belka pomiarowa.

W wyniku obróbki komputerowej wyników kolejnych profili poprzecznych tego samego pasa ruchu można uzyskać przestrzenną wizualizację deformacji pasa ruchu w funkcji pikietaża odcinka.

Rysunek 1. Wizualizacja poprzecznej nierówności nawierzchni w postaci na wykresów oraz cieniowanego rysunku.

Rysunek 2. Na podstawie przeprowadzonego pomiaru głębokości kolein, oprogramowanie komputerowe pozwala na obliczenie teoretycznej głębokości wody w koleinach.

Parametr równości poprzecznej jest związany głownie z komfortem jazdy. Do jego pomiaru w pojeździe ARGUS wykorzystuje się także zestaw czujników laserowych.

Fot. 7. Belka z czujnikami laserowymi umieszczona po prawej stronie pojazdu ARGUS.

8. Wiarygodność pomiarów i referencje

Rysunek 3. Wiarygodność pomiarów gwarantowana jest przez certyfikowany system zapewnienia jakości zgodny z ISO 9001.

Wykaz wykonanych prac:

• Wiesbaden 1995, Münster 1996, Düsseldorf 1998, Wiesbaden 1999, Ludwigshafen 2001, Rüsselsheim 2001, Münster 2001, Darmstadt 2001, Essen 2001

Autostrady:

• równość podłużna (ok. 20000 km rocznie od 1997 r.)

• równość poprzeczna (ok. 20000 km rocznie od 1997 r.)

• współczynnik tarcia (ok. 20000 km rocznie od 1997 r.)

• ocena stanu nawierzchni system video (ok. 22000 km rocznie od 1998 r.)

Drogi krajowe 1993-2000:

• równość podłużna (ok. 68.000 km)

• równość poprzeczna (ok. 68.000 km)

• współczynnik tarcia (ok. 27.000 km)

• ocena stanu nawierzchni system video (ok. 74.000 km)

• równość podłużna (ok. 26.000 km)

• równość poprzeczna (ok. 26.000 km)

• ocena stanu nawierzchni system video (ok. 26.000 km)

• Powiat koniński ok. 200 km w 2001 r.

 Data ostatniej aktualizacji: 14 października 2006
Witryna istnieje od stycznia 1999 r.

Optymalizowane dla rozdzielczości 800x600, IE 4+

Webmaster road.pl
Copyright 1999 - 2005  by Krzysztof Błażejowski
zasady korzystania z witryny www.road.pl