道路检测路面损坏状况指数PCIppt课件.ppt

FutureWehadagreatopeningeventin,FutureWehadagreatday,FutureWehadagreatday,FutureWehadagreatopeningeventin,FutureWehadagreatday,Uptonow,16storieshavebeenpublishedonkeyTV,radio,printandonlinemediawhicheffectivelystoriesonkeyTV,radio,printandonlinemediawhicheffectivelystories,PCI（PavementConditionIndex）,Company,1,路面破损类型,PCI概述,路面裂缝检测方法,Reportrange,2,Reportrange,路面裂缝检测系统,路面裂缝检测过程,PCI预测模型,3,背景,扣分表,龟裂,块裂,沉陷,坑槽,国内外,轮辙,计算,标准,定义（外）,定义（中）,一、PCI概述,4,背景,国外为了评价路面的耐用性能和使用品质，美国AASHO提出了耐用性指数的概念。,国内由于美国道路情况与我国不同，我国根据国情，建立了新的路面性状况评价指标体系。,5,中文表征路面完好程度的指数。指路面结构保持完好的程度。是路面破损状况物理性能最直接的表现和反映。,定义,英文ThePavementConditionIndex(PCI)isanumericalindexbetween0and100whichisusedtoindicatethegeneralconditionofapavement.usedintransportationcivilengineeringstandardizedbyASTM（AmericanSocietyforTestingandMaterials）,6,PCI综合了损坏类型；损坏程度；损坏范围或密度等三方面的定量状况采用以下两种分析方法：,计算,式中：DR-路面破损率，为各种损坏的折合损坏面积之和与路面总面积的百分比；A-调查的路面面积m2；Ai-第i类路面损坏的面积，m2wi-第i类路面损坏的权重；a0-沥青路面采用15，水泥路面采用10.66；a1-沥青路面采用0.412，水泥路面采用0.461；i0-包含破损程度的损坏类型总数。,7,计算,式中：i和j病害种类和轻重程度；n病害种类总数；mii种病害和轻重程度等级数；DPijki种病害和j种轻重程度以及k范围的扣分值；Wij多种病害和严重程度以及k范围的扣分值。,8,标准,9,沥青道面损坏单项扣分表,10,二.路面破损种类,Pavementdistresstypesforasphalt（沥青）pavementsinclude:-FromWikipedia,Alligatorcracking（龟裂）,Blockcracking（块裂）,11,二.路面破损种类,Pavementdistresstypesforasphalt（沥青）pavementsinclude:-FromWikipedia,Bumpsandsags（凸起和凹陷）,Corrugations（车辙，沟）,12,二.路面破损种类,Pavementdistresstypesforasphalt（沥青）pavementsinclude:-FromWikipedia,Weatneringandraveling(风化松散）,Swelling（膨胀）,13,二.路面破损种类,Pavementdistresstypesforasphalt（沥青）pavementsinclude:-FromWikipedia,Slippagecracking（滑移开裂）,Rutting(车辙）,14,二.路面破损种类,Pavementdistresstypesforasphalt（沥青）pavementsinclude:-FromWikipedia,Potholes(坑洼）,Lane/shoudledrop-off（沉降）（沉降）,15,二.路面破损种类,Pavementdistresstypesforasphalt（沥青）pavementsinclude:-FromWikipedia,Longitudinalandtranversecracking（纵向和横向裂缝）,Shoving（拥包）,16,二.路面破损种类,按裂缝形状纵向裂缝横向裂缝网状裂缝（龟裂）不规则裂缝,按产生原因分类荷载型裂缝温度裂缝反射裂缝沉降裂缝其他裂缝,17,二.路面破损种类,1、荷载型裂缝在行车荷载作用下。基层的底部产生拉应力，当拉应力大于基层材料的抗拉强度时.基层的底部就会开裂。在行车荷载的反复作用下，基层底部的裂缝会逐渐扩展到沥青面层，使沥青面层开裂。荷载裂缝在形式上主要表现为沿轮迹方向的纵向裂缝和龟裂。,2、温度裂缝由于沥青面层温度变化而产生的裂缝称为温度裂缝，这包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。温度裂缝为非荷载型裂缝，在温度降低特别是气温骤降时，面层表面的温度最低，其温度变化率也最大，因此表面产生的温度拉应力最大，表层材料受下层材料的约束而不能自由伸缩，产生较大的张拉应力，当张拉应力大于表面材料的抗拉强度时，沥青面层就会开裂。温度裂缝在形式上主要表现为横向裂缝和块状裂缝，有时也表现为纵向裂缝。,3、反射裂缝对于半刚性基层沥青路面，半刚性基层材料由于干缩和温缩产生开裂，干缩和温缩裂缝的产生和扩展会引起裂缝上方面层底部先开裂并逐渐向上扩展最终将沥青面层拉裂，这种裂缝习惯上称为反射裂缝，反射裂缝在形式上主要表现为横向裂缝。,4、沉降裂缝它是由于填土固结或路基不均匀沉陷所引起的纵向和横向裂缝，常出现在桥涵的两头或路基半填半挖处。,5、其他裂缝此外在沥青路面施工的纵向接缝处，由于施工接茬处理不善也容易产生纵向裂缝。沥青老化容易在沥青表面产生龟裂。,18,三、路面裂缝检测方法,Methodsofpavementcrackdetection目前，路面裂缝检测的主要方法有:探地雷达检测法超声波检测法机器视觉检测法,19,三、路面裂缝检测方法,Groundpenetratingradardetectionmethod其实质是特高频电磁波发射与接收技术。自身的激振产生雷达波，通过波的反射与接收获得路基路面的采样信号。经过硬件与软件及图文显示系统得到检测结果。,探地雷达的原理,优点：无损、快速、简易、精度高,应用：目前只局限于高等级公路路面厚度、路基空洞、缺损与路面含水率等的监测。未来应用前景广泛。,20,三、路面裂缝检测方法,Ultrasonictesting超声波检测技术是近年来在道路路基路面中引用的一种新的无损检测新技术。特点：激发容易、检测简单、操作方便、价格便宜,21,三、路面裂缝检测方法,超声波反射法超声波传感器主要采用直接反射式的检测模式。位于传感器前面的被检测物通过将发射的声波部分地发射回传感器的接收器，从而使传感器检测到被测物。反射法一般用于检测路基厚度、结构强度和结构缺陷。,超声波对射法一套对射式超声波传感器包括一个发射器和一个接收器，两者之间持续保持“收听”。位于接收器和发射器之间的被检测物将会阻断接收器接收发射的声波，从而传感器将产生开关信号。对射法一般检测道路表面情况。,22,三、路面裂缝检测方法,Machinevisiondetection机器视觉是基于视觉技术的一门边缘科学，核心技术是视觉处理，并通过对视觉处理来执行进一步的检测与控制等。图像传感器（如CCD、CMOS、CIS等）,23,四、路面破损检测系统,硬件系统包括供电系统、图像采集系统、照明系统、图像处理和存储系统以及裂缝信息的GPS定位系统等。软件系统包括基于计算机平台的后期图像处理、分析模块，高速视频图像存储模块以及信息综合评价系统等。,24,四、路面破损检测系统,路面裂缝采集系统硬件结构原理框图,25,五、路面裂缝检测过程,Crackimageprocessing基于图像处理的路面裂缝检测法的步骤为1、路面裂缝的图像数据采集2、系统通过图像处理算法进行图像预处理，再对预处理后的图像进行裂缝的提取3、对裂缝进行识别和归类,26,五、路面裂缝检测过程,Imagedataacquisitionofpavementcrack一般是通过检测车顶部的高速摄像机以正常车速拍照获得摄像机的选型以及机架的安装位置也可能影响到图像采集的质量,27,五、路面裂缝检测过程,裂缝图像处理的步骤图,图像输入,光电变换,数字化,图像输入,光电变换,数字化,图像输入,图像增强图像恢复图像编码,图像分割,幅度分割边缘分割区域分割,图像分析,特征提取结构分析,描述,解释,28,五、路面裂缝检测过程,imagepreprocessing对不清晰的图像进行去模糊预处理,29,五、路面裂缝检测过程,Identificationandclassification图像裂缝的提取是该检测系统检测的关键问题，其直接影响到整个检测系统的有效性和精确性。识别出路面裂缝的类型,30,六、PCI预测模型,沥青路面是中国公路路面的主要形式，其路面性能预测是养护决策的基础，是交通基础设施建设规划及资源分配的依据，能否准确高效地对沥青路面性能进行预测，至关重要。,而沥青路面性能预测是十分复杂的,因为影响路面性能的因素很多,包括5类,自然环境、交通荷载、路基路面结构材料、施工因素和维修养护因素,而每类因素又包括很多内容或参数。,31,六、PCI预测模型,确定型,概率型,预估路面使用寿命或某项使用性能指标并得出一个数值。力学经验模型时间序列法,预测在未来路面使用性能的状态分布。马尔可夫概率预测灰色理论的预测方法贝叶斯概率预测,32,灰色马尔可夫理论路面状况预测模型（概率型）,1、灰色理论的预测方法,概念提出：“灰色系统”的概念于1982年由邓聚龙教授提出,理论的核心思路：将已知的数据序列按某种规则构成动态或非动态的白色模块，再按某种变换、算法来求解未来的灰色模型。在灰色模块中，按某种准则逐步提高白度，直到未来发展变化规律基本明确为止。此外，灰色系统预测模型采用的不是原始数据序列，而是生成的数据序列。,白色系统黑色系统灰色系统,可行性分析：对于路面使用性能预测系统而言，路面使用性能的历史数据是已知的，影响路面性能的交通因素、气候因素、工程因素等又是不确定的，导致路面使用性能变化速率的不确定性，符合灰色系统的特征，因此可以采用灰色系统的预测理论与方法分析研究路面使用性能的发展变化规律。,33,灰色马尔可夫理论路面状况预测模型（概率型）,2、灰色预测模型GM（1,1）模型的建立,GM（1,1）模型是一阶单变量的灰色预测模型，是用于单时间序列预测的微分方程模型，其建模过程如下：设已知原始数据序列为：X(0)=(x(0)(1),x(0)(2),.x(0)(n)（1）数据处理，对X(0)进行一次累加生成（1-AGO），得到新的数据序列X(1)X(t)=(x(1)(1),x(1)(2),.x(1)(n)其中：x(1)(i)=i=1,2,.m,34,灰色马尔可夫理论路面状况预测模型（概率型）,2、GM（1,1）模型的建立,（2）构造数据矩阵B和数阵向量yn（3）设为参数序列，对其进行最小二乘估计，得到：,35,（4）确定GM（1,1）模型的形式及预测结果。对一阶生成数据序列X(1)，建立的预测模型形式为确定的一阶生成数据序列X(1)和原始数据序列的X(0)预测模型为：,2、GM（1,1）模型的建立,灰色马尔可夫理论路面状况预测模型（概率型）,36,灰色马尔可夫理论路面状况预测模型（概率型）,3、马尔可夫预测模型,马尔可夫概率预测模型的基本原理是根据系统现在所处的状态，采用马尔可夫链理论得到系统未来可能达到某种状态的概率。马尔可夫链实质上是指具有无后效性的离散型随机过程，无后效性即是系统在将来所处状态只与系统现在的状态有关，而与其过去的状态无关。,37,灰色马尔可夫理论路面状况预测模型（概率型）,4、灰色预测模型与马尔可夫预测模型,灰色预测模型需要的原始数据少，适应性强，适合我国高速公路的实情。但由于影响路面使用性能的衰变速率的不确定性，对于较远期的预测，灰色预测模型数据序列拟合较差，预测精度偏低。,灰色马尔可夫预测模型,马尔可夫预测模型作为概率型预测模型的一种，更适合预测随机波动大，不确定性因素多的长期预测。,38,灰色马尔可夫理论路面状况预测模型（概率型）,主要思路：（1）采用灰色系统预测模型，根据路面检测的历史基础数据，分别对各项指标（RQI、PSSI、PCI、SRI）进行预测;（2）通过路面使用性能评价，确定路面使用性能现状分布情况作为马尔科夫概率预测中初始时刻各种状态的概率分步。（3）结合灰色系统预测模型的预测结果和马尔科夫概率预测的初始状态分布，依据评价指标的近期预测值推算马尔科夫转移概率矩阵。（4）根据转移概率矩阵，预测路面使用性能的发展变化情况。,5、灰色马尔可夫预测模型,39,参考文献,1、基于灰色马尔可夫模型的路面状况指数预测张亮（刊名：科学技术与工程）2012.01.152、现代道路交通检测原理与应用孙朝云、沙爱民3、现行规范中路面状况指数(PCI)计算方法合理性研究彭前程吴瑞林4、基于图像处理的路面裂缝检测系统的设计与研究周林5、沥青路面使用性能及其预测研究汤晴、吴大鸿6、沥青路面性能预测研究综述敬超、张金喜（刊名：中外公路2017年05期）,40,组内分工,PCI概述：王一飞、朱文霞路面裂缝种类：魏宇彤、陈瑞洁检测系统、过程、方法：陈志、石丽PCI预测模型：李笑、姜一心PPT汇总：魏宇彤、陈瑞洁