Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления



Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления
Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления
Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления
Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления
Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления
Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления
Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления
Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления
Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления
Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления
Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления

Владельцы патента RU 2373324:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный институт" (Государственный технический университет) (RU)

Изобретения относятся к области строительства и эксплуатации улично-дорожных сетей, а также к средствам и способам комплексной диагностики эксплуатационных показателей объектов дорожного хозяйства и организации мониторинга за их технико-эксплуатационным состоянием в режиме реального времени. Техническим результатом является простота конструкции, повышенная точность контроля и достоверность результатов измерений подсистемы замера продольной ровности дорожного объекта (функционально являющейся средством объемного построения микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении), а также (в частном случае) подсистемы замера поперечной ровности дорожного объекта (функционально являющейся средством трехмерного построения микропрофиля поверхности дорожного покрытия в поперечном направлении). Посредством дорожной лаборатории контролируют параметры дорожного объекта путем перемещения вдоль дорожного полотна 8 контрольно-измерительной системы (КИС) со средством координатной привязки результатов измерений и с функциональным комплексом (ФК) на основе, по меньшей мере, одной оптоэлектронной компоненты. Для этого КИС устанавливают на базовом транспортном средстве (БТС) 1 с использованием виброизолированной основы для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств КИС и коммутационно организуют выходные каналы подсистем КИС с вычислительным комплексом 2. В качестве виброизолированной основы используют установленную над БТС 1 раму 5 с оптической станиной 6. В составе ФК в качестве одной из оптоэлектронных компонент используют подсистему замера продольной ровности полотна 8, посредством которой осуществляют построение микропрофиля поверхности полотна 8 в продольном направлении. Данную подсистему организуют на основе, по меньшей мере, одной трехмерной камеры объемного сканирования и, по меньшей мере, одного лазерного генератора 9 линии объемного сканирования, которую формируют вдоль полосы движения. Камеру и лазерный генератор 9 организуют на оптической станине 6 с возможностью обеспечения сканирования посредством камеры одновременно всех точек на базовой длине сформированной лазерной линии в каждом кадре сканирования. При этом скорость перемещения БТС 1 соотносят с частотой кадров сканирования с возможностью обеспечения частичного перекрытия изображений, формируемых в смежных кадрах, а в процессе сканирования сформированной лазерной линии посредством камеры осуществляют прямое построение профилограммы поверхности полотна 8 посредством обработки результатов сканирования в этой камере. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретения относятся к области строительства и эксплуатации улично-дорожных сетей, а также к средствам и способам комплексной диагностики эксплуатационных показателей объектов дорожного хозяйства и организации мониторинга за их технико-эксплуатационным состоянием в режиме реального времени.

Из уровня техники известен способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории. Согласно этому способу осуществляют контроль технико-эксплуатационных параметров дорожного объекта посредством перемещения вдоль дорожного полотна контрольно-измерительной системы со средством координатной привязки результатов измерений контролируемых параметров и с функциональным комплексом на основе, по меньшей мере, одной оптоэлектронной компоненты. Для этого упомянутую систему стационарно устанавливают на базовом транспортном средстве с использованием виброизолированной основы для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств контрольно-измерительной системы и коммутационно организуют выходные каналы ее подсистем с бортовым вычислительным комплексом, функционально являющимся средством обработки регистрируемой информации и передачи результатов на центральную ЭВМ в цифровой форме в режиме реального времени (RU, №2170298, С2, 2001 г.).

Из уровня техники известен функциональный комплекс передвижной дорожной лаборатории для осуществления мониторинга улично-дорожной сети. Данный комплекс включает предназначенную для стационарной установки на базовом транспортном средстве посредством виброизолированной основы, по меньшей мере, одну (являющуюся составной частью контрольно-измерительной системы передвижной дорожной лаборатории) оптоэлектронную компоненту. Выходные каналы данной, по меньшей мере, одной оптоэлектронной компоненты функционально являются структурами коммутационной связи с бортовым вычислительным комплексом, являющимся средством обработки регистрируемой информации и передачи результатов на центральную ЭВМ в цифровой форме в режиме реального времени (RU, №2170298, С2, 2001 г.).

К недостаткам данных известных из уровня техники технических решений (как в отношении объекта «способ» так и в отношении объекта «устройство») можно отнести ограниченные эксплуатационные возможности, вследствие:

- ограниченной точности измерений исследуемого параметра дорожного объекта, вследствие дискретности расположения функциональных элементов оптико-электронной компоненты относительно поверхности дорожного полотна и, как следствие, измерения и регистрации информации с его отдельных (дискретных) точек;

- обеспечения контроля и регистрации исключительно одного технико-эксплуатационного параметра дорожного объекта;

- отсутствия возможности контроля и регистрации состояния элементов обустройства дорожного объекта, в том числе надземных коммуникаций;

- ограниченной зоны контроля, регламентируемой шириной колеи базового транспортного средства.

В основу заявленных технических решений была поставлена задача расширения функциональных возможностей передвижной дорожной лаборатории для осуществления заявленного способа, посредством обеспечения комплексного контроля и регистрации ряда основных технико-эксплуатационных параметров дорожных одежд, а также контроля и регистрации состояния элементов обустройства дорожного объекта (в том числе надземных коммуникаций) в реальном режиме времени при повышении точности и достоверности результатов измерения, посредством привязки результатов измерений к относительной и абсолютной системам координат при повышении производительности процесса комплексного мониторинга улично-транспортной сети в целом посредством расширения номенклатуры функционально-технологических средств контроля и регистрации, синхронно работающих в процессе осуществления мониторинга.

Техническим результатом является простота конструкции, повышенная точность контроля и достоверность результатов измерений подсистемы замера продольной ровности дорожного объекта (функционально являющейся средством объемного построения микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении), а также (в частном случае) подсистемы замера поперечной ровности дорожного объекта (функционально являющейся средством трехмерного построения микропрофиля поверхности дорожного покрытия в поперечном направлении), за счет:

- использования (в каждой из указанных подсистем) в качестве регистрирующих средств - трехмерных камер объемного сканирования, а в качестве светодальномеров - лазерных реек (формирующих сплошные линии объемного сканирования заданной протяженности в пределах угла обзора объективов трехмерных камер сканирования);

- обеспечения возможности формирования подсистемы замера продольной ровности дорожного объекта на основе трехмерной камеры сканирования и лазерной рейки (формирующей сплошную линию объемного сканирования заданной протяженности в пределах угла обзора объектива трехмерной камеры сканирования), т.е. исключения из состава конструкции этой подсистемы таких функциональных средств, как датчики ускорений (акселерометры) оптической платформы.

Кроме того, еще одним техническим результатом (обеспечиваемым заявленным техническим решением) является обеспечение возможности функционирования с заданной точностью и разрешающей способностью таких подсистем, как подсистемы регистрации дефектов проезжей части и элементов обустройства дорожного полотна (функционально являющейся средством двухмерной оценки упомянутых дефектов дорожного покрытия) и подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта (функционально являющейся средством оценки состояния элементов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства) в условиях освещенности элементов дорожного объекта не соответствующих заданным параметрам освещенности (регламентируемых свойствами оптоэлектронных каналов линейных камер сканирования соответствующей подсистемы), за счет использования в указанных подсистемах средств локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта без ухудшения условий повседневной регулярной эксплуатации дорожного объекта иными транспортными средствами (т.е. исключается возможность создания на дорожном объекте аварийных ситуаций в процессе осуществления мониторинга).

Поставленная задача в отношении объекта изобретения «способ» решается посредством того, что в способе осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории, согласно которому осуществляют контроль технико-эксплуатационных параметров дорожного объекта посредством перемещения вдоль дорожного полотна контрольно-измерительной системы со средством координатной привязки результатов измерений контролируемых параметров и с функциональным комплексом на основе, по меньшей мере, одной оптоэлектронной компоненты; для этого упомянутую систему стационарно устанавливают на базовом транспортном средстве с использованием виброизолированной основы для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств контрольно-измерительной системы и коммутационно организуют выходные каналы ее подсистем с бортовым вычислительным комплексом, функционально являющимся средством обработки регистрируемой информации и передачи результатов обработки на центральную ЭВМ в цифровой форме в режиме реального времени, согласно изобретению в качестве виброизолированной основы используют стационарно установленную над транспортным средством раму с оптической станиной; в составе функционального комплекса в качестве одной из оптоэлектронных компонент используют подсистему замера продольной ровности поверхности покрытия дорожной одежды, посредством которой осуществляют построение микропрофиля упомянутой поверхности в продольном направлении; для чего данную подсистему конструктивно организуют на основе, по меньшей мере, одной трехмерной камеры объемного сканирования и, по меньшей мере, одного лазерного генератора линии объемного сканирования, которую формируют, по меньшей мере, вдоль одной полосы дорожного движения; упомянутые камеру объемного сканирования и лазерный генератор линии объемного сканирования пространственно организуют на оптической станине с возможностью обеспечения сканирования посредством трехмерной камеры одновременно всех точек на базовой длине сформированной лазерной линии в каждом кадре сканирования; при этом скорость перемещения транспортного средства соотносят с частотой кадров сканирования с возможностью обеспечения частичного перекрытия изображений, формируемых в смежных кадрах, а в процессе сканирования сформированной лазерной линии посредством трехмерной камеры объемного сканирования осуществляют прямое построение профилограммы продольного сечения поверхности дорожного покрытия посредством обработки результатов сканирования непосредственно в трехмерной камере.

Оптимально для измерения параметров продольной ровности поверхности дорожного покрытия использовать камеру объемного сканирования с разрешающей способностью, обеспечивающей регистрацию и построение микропрофиля поверхности дорожного покрытия в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.

Целесообразно контрольно-измерительную систему формировать многопрофильной, для чего в составе ее функционального комплекса используют дополнительные оптоэлектронные компоненты, которые функционально являются:

- подсистемой регистрации дефектов проезжей части дорожного объекта и элементов ее обустройства, посредством которой осуществляют двухмерную оценку упомянутых дефектов и элементов обустройства, для чего данную подсистему конструктивно организуют на основе линейной камеры сканирования;

- подсистемой регистрации состояния обустройства дорожного объекта, посредством которой осуществляют оценку состояния элементов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства, для чего данную подсистему конструктивно организуют на основе, по меньшей мере, двух линейных камер бокового и верхнего сканирования; данные подсистемы пространственно организуют на оптической станине с возможностью визуализации в их поле зрения упомянутых контролируемых элементов дорожного объекта; по меньшей мере, одну из упомянутых подсистем функционального комплекса контрольно-измерительной системы оснащают средством локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта в условиях их освещенности не соответствующих заданным параметрам освещенности, регламентируемым свойствами оптоэлектронных каналов линейных камер сканирования соответствующей подсистемы; данное средство локальной подсветки конструктивно и пространственно организуют на оптической станине с возможностью формирования в поле зрения объективов упомянутых линейных камер сканирования светового потока с геометрией поперечного сечения в виде полосы света с заданным распределением освещенности по длине и ширине этой полосы, при этом ширину упомянутой полосы рассчитывают из условия обеспечения исключения ослепления участников движения в момент пересечения сформированной полосы света в процессе регулярного дорожного движения с законодательно разрешенной скоростью.

Линейную камеру сканирования подсистемы регистрации дефектов проезжей части дорожного объекта и элементов ее обустройства размещают преимущественно в области передней консольной части оптической станины, при этом используют камеру с техническими характеристиками, обеспечивающими возможность регистрации упомянутых дефектов на ширине дорожного покрытия до 12 м с точностью в поперечном и продольном направлениях 10 мм.

Линейные камеры бокового и верхнего сканирования подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта, функционально являющейся средством оценки состояния объектов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства, размещают в центральной части оптической станины по разные стороны от ее продольной оси, а структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации состояния соответствующих контролируемых объектов справа, слева и сверху от траектории движения базового средства на расстоянии 6 м с точностью до 10 мм.

Целесообразно в процессе мониторинга улично-дорожной сети осуществлять трехмерное построение микропрофиля поверхности дорожного покрытия в поперечном направлении, для чего в состав функционального комплекса в качестве дополнительной оптоэлектронной компоненты также включают подсистему замера поперечной ровности поверхности покрытия дорожной одежды, которую устанавливают на оптической станине и конструктивно организуют на основе, по меньшей мере, одного лазерного генератора линии объемного сканирования и камеры объемного сканирования.

Оптимально, чтобы подсистема замера поперечной ровности поверхности покрытия дорожной одежды была конструктивно организована на основе двух лазерных генераторов линии объемного сканирования, которые устанавливают, например, в передней части консоли оптической станины с возможностью формирования линии объемного сканирования впереди базового транспортного средства, а камеру объемного сканирования этого средства размещают на упомянутой станине с возможностью расположения линии объемного сканирования в области угла поля зрения ее объектива; при этом структурные элементы этой подсистемы конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации и построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении на ширине до 12 м с точностью 2 мм.

Разумно в процессе мониторинга улично-дорожной сети координатную привязку результатов измерений контролируемых параметров, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем, осуществлять к относительной и абсолютной системам координат, для чего в состав контрольно-измерительной системы включают подсистемы относительного и абсолютного позиционирования, первая из которых функционально является средством линейной привязки результатов измерений к относительной системе координат, которое конструктивно организуют на основе энкодера, а вторая - средством привязки результатов измерений к абсолютной системе координат, которое конструктивно организуют на основе спутниковой навигационной системы.

По меньшей мере, часть структурных элементов оптоэлектронных компонент функционального комплекса контрольно-измерительной системы виброизолируют относительно оптической станины посредством индивидуальных виброопор.

Поставленная задача в отношении объекта изобретения «устройство» реализуется посредством того, что в функциональном комплексе передвижной дорожной лаборатории для осуществления мониторинга улично-дорожной сети, включающем предназначенную для стационарной установки на базовом транспортном средстве на виброизолированной основе, по меньшей мере, одну являющуюся составной частью контрольно-измерительной системы передвижной дорожной лаборатории оптоэлектронную компоненту, выходные каналы которой предназначены для обеспечения коммутационной связи с бортовым вычислительным комплексом, функционально являющимся средством обработки регистрируемой информации и передачи результатов на центральную ЭВМ в цифровой форме в режиме реального времени, согласно изобретению в качестве одной из оптоэлектронных компонент использована подсистема замера продольной ровности поверхности покрытия дорожной одежды, функционально являющаяся средством построения микропрофиля упомянутой поверхности в продольном направлении, конструкция которого оснащена, по меньшей мере, одной трехмерной камерой объемного сканирования и, по меньшей мере, одним лазерным генератором линии объемного сканирования, выполненным в виде лазерной рейки; при этом камера объемного сканирования и лазерный генератор линии объемного сканирования установлены на оптической станине, функционально являющейся виброизолированной основой, и пространственно организованы с возможностью обеспечения сканирования посредством упомянутой камеры одновременно всех точек на базовой длине формируемой вдоль, по меньшей мере, одной полосы движения лазерной линии в каждом кадре сканирования; при этом в качестве камеры объемного сканирования используется камера с такой частотой кадров сканирования, которая способна обеспечить перекрытие формируемых в смежных кадрах изображений сканируемого объекта, применительно к заданной скорости перемещения базового транспортного средства, а конструктивное выполнение камеры объемного сканирования организовано с возможностью обеспечения в процессе сканирования сформированной лазерной линии осуществления прямого построения профилограммы продольного сечения поверхности дорожного покрытия посредством обработки результатов сканирования непосредственно в этой камере.

Оптимально в качестве камеры объемного сканирования использовать камеру с разрешающей способностью, обеспечивающей регистрацию и построение микропрофиля поверхности покрытия дорожного объекта в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленных изобретений, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками и связями между ними, идентичными всем существенным признакам заявленных технических решений, а выбранный из выявленных аналогов прототип как наиболее близкий по совокупности признаков аналог позволил выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявленных объектах изобретения, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленные технические решения соответствуют условию патентоспособности «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленных изобретений требованию условию патентоспособности «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленных изобретений, результаты которого показывают, что заявленные изобретения не следуют для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленных изобретений преобразований на достижение усматриваемого заявителем технического результата.

В частности, заявленными изобретениями не предусматриваются следующие преобразования известных объектов-прототипов:

- дополнение известного объекта каким-либо известным признаком, присоединяемым к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена какого-либо признака известного объекта другим известным признаком для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какого-либо признака известного объекта с одновременным исключением обусловленной наличием этого признака функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;

- увеличение количества однотипных признаков в известном объекте для усиления технического результата, обусловленного наличием в объекте именно таких признаков;

- выполнение известного объекта или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;

- создание объекта, включающего известные признаки, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами признаков этого объекта и связей между ними.

Следовательно, заявленные изобретения соответствуют требованию условия патентоспособности «изобретательский уровень» по действующему законодательству.

Изобретения иллюстрируются графическими материалами.

Фиг.1 - схема компоновки подсистем контрольно-измерительной системы (далее - АДС-МАДИ) на базовом транспортном средстве (вид сбоку).

Фиг.2 - схема компоновки подсистем АДС-МАДИ на базовом транспортном средстве (вид спереди).

Фиг.3 - общая схема средства локальной подсветки (продольный разрез).

Фиг.4 - сечение А-А по фиг.3.

Фиг.5 - общий вид электронной лампы средства локальной подсветки (штриховкой обозначена зеркальная отражающая часть внешней колбы лампы).

Фиг.6 и 7 - ход падающих и отраженных лучей в электронной лампе при различных вариантах геометрии профиля поперечного сечения внешней колбы.

Фиг.8 и 9 - фотоснимки общего вида АДС-МАДИ в эксплуатационной компоновке функционального комплекса контрольно-измерительной системы на базовом транспортном средстве в различных ракурсах.

Фиг.10 - фотоснимок АДС-МАДИ в процессе использования лазерного генератора линии объемного сканирования (сформированной поперек дорожного полотна) и средства локальной подсветки (линия объемного сканирования и полоса света, формируемая средством локальной подсветки посредством трансформации исходного светового потока четко просматриваются даже в черно-белом изображении).

Фиг.11 - схема сканирования посредством объемной камеры сформированной вдоль дорожного полотна лазерной линии в двух последовательных кадрах (зона взаимного перекрытия изображений в смежных кадрах показана жирной линией).

Агрегаты, блоки, подсистемы контрольно-измерительной системы и их структурные элементы в графических материалах обозначены следующими позициями.

1 - средство (базовое транспортное).

2 - комплекс (бортовой вычислительный).

3 - место (рабочее оператора).

4 - электростанция (бортовая).

5 - рама (для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств контрольно-измерительной системы).

6 - станина (оптическая).

7 - камера (трехмерная объемного сканирования подсистемы измерения продольной ровности дорожного объекта).

8 - полотно (дорожное).

9 - генератор (лазерный линии объемного сканирования подсистемы измерения продольной ровности дорожного объекта).

10 - камера линейная (подсистемы регистрации дефектов проезжей части и элементов обустройства дорожного полотна).

12 - камера линейная бокового сканирования (подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта справа, слева и сверху).

13 - камера линейная бокового сканирования (подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта справа, слева и сверху).

14 - генератор лазерный линии объемного сканирования (подсистемы замера поперечной ровности дорожного объекта).

15 - генератор лазерный линии объемного сканирования (подсистемы замера поперечной ровности дорожного объекта).

16 - камера объемного сканирования (подсистемы замера поперечной ровности дорожного объекта).

17 - георадар (коротковолновый с диапазоном зондирования - 0,05-1,0 м).

18 - георадар (длинноволновый с диапазоном зондирования - 0,5-10,0 м).

19 - система (спутниковая навигационная).

20 - средство (локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта).

21 - поток световой (генерируемый средством 20 локальной подсветки).

22 - сечение (поперечное светового потока 21 на поверхности исследуемой зоны элемента дорожного объекта, например дорожного полотна).

23 - полоса (формируемая световым потоком 21 на поверхности исследуемой зоны элемента дорожного объекта, например дорожного полотна).

24 - источник света (электронный).

25 - корпус полый (электронного источника 24 света).

26 - окно (полого корпуса 25 для распространения светового потока 21, генерируемого источником 24 света).

27 - лампа высокого давления (электронного источника 24 света).

28 - горелка (лампы 27 высокого давления).

29 - токоподводы (к горелке 28).

30 - колба (внешняя лампы 27 высокого давления).

31 - ножка (внешней колбы 30 лампы 27 высокого давления).

32 - цоколь (лампы 27 высокого давления).

33 - слой зеркальный (нанесенный на часть внутренней поверхности колбы 30 лампы 27 высокого давления).

34 - ось (продольная горелки 28 лампы 27 высокого давления).

35 - коллиматор (например, щелевой средства 20 локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта).

36 - набор (пластин коллиматора 35).

37 - пластины (набора 36 коллиматора 35).

38 - поверхность (отражающая или поглощающая /зачерненная/ пластины 37).

39 - амортизаторы (приборные для вертикальной подвески средства 20 локальной подсветки).

Заявленный способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории реализуется следующим образом.

Контроль технико-эксплуатационных параметров дорожного объекта осуществляют посредством перемещения вдоль дорожного полотна 8 контрольно-измерительной системы со средством координатной привязки результатов измерений контролируемых параметров и с функциональным комплексом на основе, по меньшей мере, одной оптоэлектронной компоненты. Для этого упомянутую систему стационарно устанавливают на базовом транспортном средстве 1 (включающем рабочее место 3 оператора) с использованием виброизолированной основы для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств контрольно-измерительной системы и коммутационно организуют выходные каналы ее подсистем с бортовым вычислительным комплексом 2. Последний функционально является средством обработки регистрируемой информации и передачи результатов на центральную ЭВМ в цифровой форме в режиме реального времени. В качестве виброизолированной основы используют стационарно установленную над транспортным средством раму 5 с оптической станиной 6. В составе функционального комплекса в качестве одной из оптоэлектронных компонент используют подсистему замера продольной ровности поверхности покрытия дорожной одежды, посредством которой осуществляют построение микропрофиля упомянутой поверхности в продольном направлении. Для чего данную подсистему конструктивно организуют на основе, по меньшей мере, одной трехмерной камеры 7 объемного сканирования и, по меньшей мере, одного лазерного генератора 9 линии объемного сканирования, которую формируют, по меньшей мере, вдоль одной полосы дорожного движения. Упомянутые камеру 7 объемного сканирования и лазерный генератор 9 линии объемного сканирования пространственно организуют на оптической станине 6 с возможностью обеспечения сканирования посредством трехмерной камеры 7 одновременно всех точек на базовой длине сформированной лазерной линии в каждом кадре сканирования. При этом скорость перемещения транспортного средства 1 соотносят с частотой кадров сканирования с возможностью обеспечения частичного перекрытия изображений, формируемых в смежных кадрах. В процессе сканирования сформированной лазерной линии посредством трехмерной камеры 7 объемного сканирования осуществляют прямое построение профилограммы продольного сечения поверхности дорожного покрытия посредством обработки результатов сканирования непосредственно в трехмерной камере 7.

Оптимально для измерения параметров продольной ровности поверхности дорожного покрытия использовать камеру 7 объемного сканирования с разрешающей способностью, обеспечивающей регистрацию и построение микропрофиля поверхности дорожного покрытия в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.

В настоящее время продольную ровность дорожного полотна 8 измеряют преимущественно путем сочетания лазерного дальномера и датчика ускорения.

Согласно настоящему изобретению предлагается принципиально иная оптическая схема измерения продольной ровности.

Продольная ровность измеряется с помощью прямого построения продольного профиля посредством, по меньшей мере, одной цифровой камеры 7 объемного (трехмерного) сканирования и, по меньшей мере, одного лазерного генератора 9 (в виде лазерной рейки) световой линии, которая формируется вдоль дорожного полотна 8, т.е. вдоль направления движения базового транспортного средства 1.

При использовании базового транспортного средства 1 с базой 4,1 м длина лазерной рейки (генератора 9) может быть до 6 м, а при использовании упомянутого транспортного средства 1 с базой, соизмеримой с базой автобуса, длина лазерной рейки (генератора 9) может быть увеличена до 20 м.

Физический принцип осуществления способа заключается в том, что посредством трехмерной камеры 7 объемного сканирования сформированной лазерной линии в процессе сканирования измеряются и фиксируются не поперечные, а продольные неровности дорожного полотна 8.

Световая (лазерная) линия (в зависимости от компоновки оптической системы в целом) может формироваться как в собственной колее базового транспортного средства 1 (наиболее безопасный вариант с точки зрения безопасности дорожного движения для участников этого движения, поскольку полностью исключается эффект ослепления, т.е. воздействия на хрусталик и сетчатку глаза, участников дорожного движения посредством лазерного излучения, например, невидимого инфракрасного лазерного пучка), так и в, по меньшей мере, одной соседней колее. В последнем случае необходимы определенные меры предосторожности, предотвращающие вышеуказанный эффект ослепления. Например, лазерная линия должна формироваться сбоку базового транспортного средства 1 на расстоянии, не превышающем минимально допустимое расстояние между параллельными потоками транспортных средств (например, в пределах разметки ограничения ширины соответствующих транспортных полос дорожного полотна 8, при ее наличии, или за счет использования для формирования световой линии лазерного излучения с безопасной для глаза человека длиной волны).

Не исключается и комбинированный вариант формирования продольной лазерной линии, т.е. как в колее базового транспортного средства, так и в соседних с ним колеях (полосах дорожного полотна).

В качестве цифровой камеры 7 объемного сканирования может быть использована, например, камера фирмы «SICK». Особенностью камер объемного (трехмерного) сканирования является то, что одновременно со сканированием исследуемого участка объекта сканирования осуществляется обработка профилей непосредственно на матрицу, для чего в ее состав вводятся специальные средства обработки, например, в виде транзисторов. В результате чего в процессе обработки из камеры выпадает координата самого яркого пикселя. На выходе мы имеем готовую линию профиля сканируемого участка поверхности дорожного полотна 8.

Преимуществом данного варианта измерения и регистрации продольной ровности является обеспечение возможности исключения из оптической регистрационно-измерительной системы датчиков ускорений, что упрощает процесс обработки полученной в результате сканирования информации и значительно повышает скорость обработки и точность (достоверность) информации о состоянии продольной ровности дорожного полотна 8.

При использовании в рассматриваемой оптической системе одной камеры 7 объемного сканирования обеспечивается одновременное сканирование не менее 1500 точек формируемой лазерной линии. Количественное увеличение упомянутых камер 7 в рассматриваемой оптической системе регистрации продольной ровности дорожного полотна 8 пропорционально увеличивает количество одновременно сканируемых точек соответствующего участка поверхности дорожного полотна 8, что в значительной мере повышает точность измерений и достоверность конечных результатов оценки состояния дорожного полотна 8.

Кроме того, реально продольные неровности дорожного полотна 8 с длиной волн неровностей, превышающей базу измерения используемой оптической системы, могут быть вычислены математическим методом. Объясняется это тем, что сканирование осуществляется с определенной частотой кадров таким образом, что между последовательными во времени кадрами отсутствуют пробелы, т.е. обеспечивается взаимное перекрытие /взаимное наложение/ смежных кадров. Например, при частоте сканирования 10 кадров в секунду и скорости движения базового транспортного средства 30 км/час сдвиг между последовательными кадрами (вдоль световой /лазерной/ линии) будет составлять 1 м, что значительно меньше длины участка сканирования, регламентированного углом обзора (сканирования) объективом трехмерной камеры 7. Следовательно, величина перекрытия смежных кадров сканирования исследуемой поверхности может регламентироваться в зависимости от скорости движения, частоты сканирования и угла обзора объектива непосредственно камеры 7 объемного сканирования.

Лазерный генератор 9 линии объемного сканирования можно использовать (в целях повышения безопасности предлагаемого метода) в импульсном режиме, т.е. формировать лазерные импульсы с частотой, синхронизированной с частотой кадров съемки сканирующей камеры 7.

Целесообразно контрольно-измерительную систему формировать многопрофильной, для чего в составе ее функционального комплекса используют дополнительные оптоэлектронные компоненты, которые функционально являются:

- подсистемой регистрации дефектов проезжей части дорожного объекта и элементов ее обустройства, посредством которой осуществляют двухмерную оценку упомянутых дефектов и элементов обустройства, для чего данную подсистему конструктивно организуют на основе линейной камеры 10 сканирования;

- подсистемой регистрации состояния обустройства дорожного объекта, посредством которой осуществляют оценку состояния элементов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства, для чего данную подсистему конструктивно организуют на основе, по меньшей мере, двух линейных камер 12 и 13 бокового и верхнего сканирования.

Данные подсистемы пространственно организуют на оптической станине 6 с возможностью визуализации в их поле зрения упомянутых контролируемых элементов дорожного объекта. По меньшей мере, одну из упомянутых подсистем функционального комплекса контрольно-измерительной системы оснащают средством 20 локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта в условиях их освещенности не соответствующих заданным параметрам освещенности, регламентируемым свойствами оптоэлектронных каналов линейных камер 10, 12 и 13 сканирования соответствующей подсистемы. Данное средство 20 локальной подсветки конструктивно и пространственно организуют на оптической станине 6 с возможностью формирования в поле зрения объективов упомянутых линейных камер 10, 12 и 13 сканирования светового потока с геометрией поперечного сечения в виде полосы света с заданным распределением освещенности по длине и ширине этой полосы. При этом ширину упомянутой полосы рассчитывают из условия обеспечения исключения ослепления участников движения в момент пересечения сформированной полосы света в процессе регулярного дорожного движения с законодательно разрешенной скоростью.

Линейную камеру 10 сканирования подсистемы регистрации дефектов проезжей части дорожного объекта и элементов ее обустройства размещают преимущественно в области передней консольной части оптической станины 6. При этом используют камеру 10 с техническими характеристиками, обеспечивающими возможность регистрации упомянутых дефектов на ширине дорожного покрытия до 12 м с точностью в поперечном и продольном направлениях 10 мм.

Линейные камеры 12 и 13 бокового и верхнего сканирования подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта, функционально являющейся средством оценки состояния объектов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства 1, размещают в центральной части оптической станины 6 по разные стороны от ее продольной оси. А структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации состояния соответствующих контролируемых объектов справа, слева и сверху от траектории движения базового средства 1 на расстоянии 6 м с точностью до 10 мм.

Оснащение вышерассмотренных подсистем средством 20 локальной подсветки сканируемого участка дорожного полотна позволяет получать информацию о состоянии поверхности исследуемых элементов дорожного объекта как в условиях недостаточной освещенности, так и в условиях избыточной (солнечной) освещенности. В последнем случае средство 20 функционально является средством снижения контрастности в условиях избыточной (солнечной) освещенности при определенном расположении солнца относительно исследуемой поверхности соответствующего элемента дорожного объекта.

Используемое для реализации вышерассмотренного способа осуществления мониторинга улично-дорожной сети средство 20 локальной подсветки включает: источник 24 света; полый корпус 25 с окном для выхода светового потока 21, генерируемого источником 24 света, расположенным в полости корпуса 25; по меньшей мере, одно средство трансформации геометрии генерируемого источником 24 светового потока.

Упомянутый источник 24 света выполнен электронного типа, при этом он должен содержать, по меньшей мере, одну газоразрядную лампу 27 высокого давления, оснащенную горелкой 28, смонтированной на токоподводах 29, заваренных в ножку 31 внешней колбы 30. По меньшей мере, половина площади внутренней поверхности колбы 30 покрыта отражающим зеркальным слоем 33 таким образом, что плоскость, проходящая через крайние участки этого слоя 33, ориентирована вдоль продольной оси 34 горелки 28. Форма сформированной отражающей части слоя 33 внешней колбы 30 выбрана такой, что для любого поперечного сечения отношение расстояния r0 от оси 34 горелки 28 до зеркального слоя 33 в продольной плоскости симметрии к соответствующему расстоянию rφ в плоскости (повернутой вокруг оси 34 горелки 28 на угол φ) непрерывно изменяется с изменением угла φ и лежит преимущественно в пределах 0,7-1,1.

По меньшей мере, одно средство трансформации геометрии генерируемого источником светового потока 21 выполнено в виде щелевого коллиматора 35 генерируемого светового потока 21, который (т.е. коллиматор 35) размещен поперек последнего (светового потока 21) с возможностью перекрытия генерируемого источником 24 светового потока 21 и выполнен в виде набора 36 параллельных пластин 37, установленных с зазорами между их взаимообращенными поверхностями 38 (отражающими или поглощающими, т.е. зачерненными).

При этом корпус 25 средства 20 локальной подсветки оснащен приборными амортизаторами 39 (преимущественно резиновыми), функционально являющимися элементами подвески средства 20 локальной подсветки на раме для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы (или на оптической станине) с возможностью обеспечения освещения исследуемых участков поверхности элементов дорожного объекта.

Геометрия щелевого коллиматора 35 рассчитывается из условия обеспечения формирования полосы 23 света такой ширины, которая исключает проявление эффекта ослепления участников движения в момент пересечения сформированной полосы 23 света в процессе регулярного дорожного движения с законодательно разрешенной скоростью.

Подвеска корпуса 25 средства 20 на приборных амортизаторах 39 позволяет отсечь высокочастотные вибрации (генерируемые транспортным средством 1). А это повышает срок службы используемых в светильнике ламп 27 высокого давления, которые расположены горизонтально относительно дорожного полотна, и собственный вес колбы 30 лампы 27 при восприятии высокочастотных вибраций может спровоцировать ее разрушение (излом) в зоне соединения колбы 30 с цоколем 32 лампы 27.

Пластины 37 в наборе 36 щелевого коллиматора 35 могут быть выполнены как с зеркальными (отражающими) поверхностями 38, так и с зачерненными (поглощающими) поверхностями 38. В первом случае обеспечивается увеличение энергетических параметров формируемого коллиматором 35 светового потока 21, однако, с точки зрения технологии изготовления пластин 37 процесс изготовления полированных поверхностей 38 более трудоемок. Технология изготовления зачерненных поверхностей 38 пластин 37 не представляет каких-либо трудностей с технологической точки зрения, однако, в этом случае проявляется эффект снижения энергетических параметров светового потока 21, формируемого коллиматором 35 (что компенсируется посредством использования в конструкции средства 20 ламп 27 высокого давления вышеописанной конструкции, т.е. с зеркальным отражающим слоем 33 на внутренней поверхности колбы 30 лампы 27). Кроме того, использование в средстве 20 локальной подсветки ламп 27 указанной конструкции позволяет исключить из конструкции средства 20 дополнительных отражателей (рефлекторов) с высокими массогабаритными показателями.

Можно также отметить, что использование в конструкции средства 20 локальной подсветки пластинчатых коллиматоров 35 повышает безопасность процесса мониторинга в условиях регулярного дорожного движения на автотрассе, поскольку в случае аварийного скола колбы 30 лампы 27 от цоколя 32 колба разбивается на пластинах коллиматора 35 и попадает на дорожное полотно в виде мелкой россыпи, не вызывая аварийной ситуации.

Использование в конструкции источника 24 света электронных преобразователей частоты напряжения позволяет отказаться от электрических трансформаторов, обладающих высокими массогабаритными показателями и необходимыми для осуществления работы ламп 27 рассматриваемой конструкции от источника напряжения 220 В.

Ширина полосы 23 света (формируемой коллиматором 35) вдоль дорожного полотна 8, как правило, составляет 0,5-0,6 м, что позволяет проходить попутному и встречному потокам автотранспорта эту зону возможного ослепления за сотые доли секунды, что исключает создание аварийной ситуации на дороге.

Средство 20 локальной подсветки функционирует следующим образом.

Луч света, выходящий из центра горелки 28 в направлении зеркальной отражающей части (зеркального слоя 33) внешней колбы 30, падает на зеркальный слой 33. Так как отношение r0/rφ постоянно изменяется с изменением φ, то нормаль к зеркальной поверхности слоя 33 в точке падения луча будет направлена не на продольную ось 34 горелки, а мимо нее. Благодаря этому отраженный от зеркальной поверхности слоя 33 луч проходит вне зоны расположения горелки 28 и не ослабляется в ней (т.е. выходит из колбы 30 лампы 27 с минимальной потерей генерируемой источником 24 световой энергии.). Лучи света, выходящие из горелки 28 в направлении выходного окна 26, выходят из колбы 30 лампы 27 без отражения, т.е. также практически без потерь генерируемой источником 24 световой энергии. Таким образом, световая отдача такой лампы 27 выше световой отдачи лампы с круглосимметричной колбой. Кроме того, формируя лампы 27 с различной геометрией профиля зеркального слоя 33 (т.е., с различными соотношениями зависимости r0/rφ=f(φ)), можно получить источники 24 света с различным светораспределением по сечению генерируемого светового потока 21.

В случае, если отношение r0/rφ=f(φ) принимает значения как больше, так и меньше единицы и с ростом модуля угла φ как возрастает, так и убывает, то геометрия профиля отражающей поверхности зеркального слоя 33 имеет, как правило, выпукло-вогнутую форму (см. фиг.6). Если упомянутое отношение постоянно убывает с ростом модуля угла φ, то геометрия профиля отражающей поверхности зеркального слоя 33 имеет исключительно выпуклую форму (см. фиг.7). Увеличение модуля угла

max|>90° расширяет технологические возможности при создании ламп 27 с различным светораспределением. Однако, при |φmax|>115° существенно увеличивается доля излучения, выходящего после многократных отражений, вследствие чего снижается энергетическая отдача источника 24 света (электронной газоразрядной лампы 27).

В частности, используемая в настоящем изобретении лампа 27 с горелкой от лампы ДНаТ мощностью 100 Вт, профилем отражающей поверхности зеркального слоя 33 внешней колбы 30, соответствующим фиг.7 (r0/rφmax=0,82), и углом охвата |φmax|=105° имеет световую отдачу (световую эффективность) 75,3 лм/Вт, в то время, как аналогичная лампа с круглосимметричной колбой и |φmax|=105° имеет световую отдачу (световую эффективность) 69,8 лм/Вт.

Целесообразно в процессе мониторинга улично-дорожной сети осуществлять трехмерное построение микропрофиля поверхности дорожного покрытия в поперечном направлении, для чего в состав функционального комплекса в качестве дополнительной оптоэлектронной компоненты также включают подсистему замера поперечной ровности поверхности покрытия дорожной одежды, которую устанавливают на оптической станине 6 и конструктивно организуют на основе, по меньшей мере, одного лазерного генератора 14 или 15 линии объемного сканирования и камеры 16 объемного сканирования.

Оптимально, чтобы подсистема замера поперечной ровности поверхности покрытия дорожной одежды была конструктивно организована на основе двух лазерных генераторов 14 и 15 линии объемного сканирования, которые устанавливают, например, в передней части консоли оптической станины 6 с возможностью формирования линии объемного сканирования впереди базового транспортного средства 1, а камеру 16 объемного сканирования этого средства размещают на упомянутой станине 6 с возможностью расположения линии объемного сканирования в области угла поля зрения ее объектива. При этом структурные элементы этой подсистемы конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации и построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении на ширине до 12 м с точностью 2 мм.

Разумно в процессе мониторинга улично-дорожной сети координатную привязку результатов измерений контролируемых параметров, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем, осуществлять к относительной и абсолютной системам координат. Для чего в состав контрольно-измерительной системы включают подсистемы относительного и абсолютного позиционирования, первая из которых функционально является средством линейной привязки результатов измерений к относительной системе координат, которое конструктивно организуют на основе энкодера, а вторая - средством привязки результатов измерений к абсолютной системе координат, которое конструктивно организуют на основе спутниковой навигационной системы 19.

Оптимально, чтобы:

- структурные элементы средства линейной привязки результатов измерений, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем, к относительной системе координат, включающего в себя энкодер (в графических материалах условно не показан), были бы конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения линейной привязки результатов измерений к относительной системе координат с точностью не менее 0,15%, то есть - 1,5 м на 1 км трассы;

- структурные элементы средства привязки результатов контроля, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем, к абсолютной системе координат, включающего в себя спутниковую навигационную систему 19 (например, систему GPS), были бы конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения привязки результатов измерений к абсолютной системе координат с законодательно разрешенной точностью.

Целесообразно, по меньшей мере, часть структурных элементов оптоэлектронных компонент функционального комплекса контрольно-измерительной системы виброизолировать относительно оптической станины 6 посредством индивидуальных виброопор.

Допустимо в состав контрольно-измерительной системы дополнительно включать, по меньшей мере, двухуровневую подсистему георадарного зондирования.

Один из уровней этой подсистемы функционально является средством оценки диэлектрической проницаемости конструктивных слоев дорожной одежды и подстилающих грунтов для регистрации толщины конструктивных слоев. Конструкцию этого уровня оснащают, по меньшей мере, одним георадаром 17 коротковолнового диапазона зондирования.

Другой уровень этой подсистемы функционально является средством регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть дорожного объекта, а также различных неоднородностей в грунте. Конструкцию этого уровня оснащают, по меньшей мере, одним георадаром 18 длинноволнового диапазона зондирования.

Оптимально:

- в состав конструкции средства оценки диэлектрической проницаемости конструктивных слоев дорожной одежды и подстилающих грунтов включать два георадара 17 с линейным диапазоном зондирования 0,05-1,0 м, которые размещают в передней части рамы 5 базового транспортного средства 1 поперек ее продольной оси, при этом структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации толщины конструктивных слоев с точностью до 1 см при глубине до 0,5 м и с точностью до 3 см при глубине от 0,5 м до 1 м;

- в состав средства регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть дорожного объекта, а также различных неоднородностей также включать два георадара18 с линейным диапазоном зондирования 0,5-10,0 м, которые размещают в задней части рамы 5 базового транспортного средства 1 поперек ее продольной оси, при этом структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть с глубиной заложения до 10 м от поверхности дорожного покрытия, а также различных неоднородностей с точностью до 0,5 м.

С физической точки зрения работа регистрационно-измерительной системы комплекса АДС-МАДИ, в частности ее оптической компоненты, организованной на базе вышеперечисленных оптических структур и подсистем (общеизвестных из «уровня техники», т.е., лазерных генераторов, камер линейного и объемного сканирования на основе светочувствительных линеек), основана на принципах и законах геометрической оптики, а также оптоэлектроники и, следовательно, дополнительных пояснений не требует.

Преимущества используемого в заявленном техническом решении метода сканирования посредством цифровых оптических камер на основе светочувствительных линеек (по отношению к используемым для аналогичных целей телевизионным камерам) заключаются в следующем:

- отсутствие в памяти бортового компьютера лишней информации об исследуемой поверхности объекта сканирования, т.к. каждая точка сканируемой поверхности регистрируется в запоминающем устройстве только один раз;

- автоматическое совмещение начала последующего кадра с концом предыдущего в процессе съемки без какого-либо наложения кадров один на другой;

- возможность использования системы автоматизированного распознавания образов в процессе обработки и исследования отснятой визуальной информации об исследуемом объекте в связи с минимизацией объема визуальной информации об объекте, необходимой для его качественной оценки по стандартной бальной системе и соответствующим параметрам качества;

- значительное увеличение скорости обработки и передачи данных на расстояние в связи с многократным уменьшением объема информационного потока, необходимого для получения конечной информации об объекте (в частности, его визуализации с заданным разрешением);

- объективность оценки качественных параметров сканируемых объектов исследования ввиду обеспечения возможности многократной визуальной оценки полученной об объекте информации независимыми экспертами и оперативного решения спорных вопросов путем повторного совместного анализа информации с участием третьих лиц (специалистов);

- регулярный 100% (а не выборочный) мониторинг автомагистралей и иных объектов дорожного обустройства с целью их качественной оценки и выявления первоочередных участков, требующих ремонта, что резко увеличивает безопасность дорожного движения, в особенности на оживленных городских магистралях мегаполисов;

- возможность определения скорости износа (старения) исследуемых объектов путем наложения полной последующей картинки объекта на предыдущую в автоматическом режиме (то есть возможность оценки динамики разрушения исследуемых объектов во времени с целью формирования прогнозируемого графика обеспечения плановых ремонтно-строительных работ);

- отсчет времени дискретизации кадров съемки осуществляется инкодером (расположенном на пятом колесе базового транспортного средства или в коробке скоростей) с привязкой к километражу дороги (т.е. пройденному транспортным средством, несущим сканирующее устройство, расстоянию) а не ко времени, что исключает дублирование одной и той же информации;

- синхронная комплексная (по нескольким параметрам) оценка дорожных покрытий и иных элементов обустройства дорог в привязке к километражу дороги посредством спутниковой навигационной системы (например, системыGPS), т.е. привязка к абсолютной системе координат.

Комплексная регистрация технико-эксплуатационных показателей исследуемых объектов, в частности, включает в себя:

- двухмерное сканирование;

- трехмерное сканирование;

- зондирование георадарами;

- замеры верхних габаритов систем и элементов обустройства дорог;

- замеры расстояний и габаритов элементов обустройства по бокам,

- привязка результатов сканирования к километражу дороги.

Привязка в широком смысле означает привязку результатов сканирования к углам домов, километровым столбам, дорожным знакам, существенным элементам обустройства дорог, например путепроводам (начало моста - конец моста), к освещению.

Если известна точная длина марки машины, то по снимку, полученному посредством бокового сканера, можно определить (путем пересчета) ее скорость за счет эффекта «укорачивания ее длины» в период времени сканирования (чем длиннее изображение машины, тем меньше ее относительная скорость).

Данный эффект сглаживает эффект закрытия дорожного полотна 8 встречным потоком автотранспорта, а при небольшой скорости автолаборатории (порядка 30 км/ч) - и попутного потока.

Если соответствующим образом подобрать базу АДС-МАДИ и расположить две идентичные по функциональному назначению сканирующие подсистемы в начале базового транспортного средства АДС-МАДИ и в его конце, то попадание одного и того же автомобиля одновременно на два сканера практически исключено.

Эти два эффекта позволяют при сканировании видеть дорогу практически «пустой», т.е., как будто бы встречный и попутный потоки автотранспорта в процессе сканирования отсутствуют.

Увеличение количества осей базового транспортного средства АДС-МАДИ снижает частотные характеристики вибрации и тем самым повышает качество съемки.

Функциональный комплекс передвижной дорожной лаборатории для осуществления мониторинга улично-дорожной сети включает предназначенную для стационарной установки на базовом транспортном средстве 1 посредством виброизолированной основы, по меньшей мере, одну (являющуюся составной частью контрольно-измерительной системы передвижной дорожной лаборатории) оптоэлектронную компоненту. Выходные каналы этой, по меньшей мере, одной компоненты функционально являются структурами коммутационной связи с бортовым вычислительным комплексом 2. Последний является средством обработки регистрируемой информации и передачи результатов на центральную ЭВМ в цифровой форме в режиме реального времени.

В качестве, по меньшей мере, одной из оптоэлектронных компонент использована подсистема замера продольной ровности поверхности покрытия дорожной одежды, функционально являющаяся средством построения микропрофиля упомянутой поверхности в продольном направлении. Конструкция данного средства оснащена, по меньшей мере, одной трехмерной камерой 7 объемного сканирования и, по меньшей мере, одним лазерным генератором 9 линии объемного сканирования, выполненным в виде лазерной рейки. При этом камера 7 объемного сканирования и лазерный генератор линии объемного сканирования установлены на оптической станине 6 (функционально являющейся виброизолированной основой) и пространственно организованы с возможностью обеспечения сканирования посредством упомянутой камеры 7 одновременно всех точек на базовой длине, формируемой вдоль, по меньшей мере, одной полосы движения лазерной линии в каждом кадре сканирования. При этом в качестве камеры 7 объемного сканирования используется камера 7 с такой частотой кадров сканирования, которая способна обеспечить перекрытие формируемых в смежных кадрах изображений сканируемого объекта, применительно к заданной скорости перемещения базового транспортного средства 1, а конструктивное выполнение камеры 7 объемного сканирования организовано с возможностью обеспечения в процессе сканирования сформированной лазерной линии осуществления прямого построения профилограммы продольного сечения поверхности дорожного покрытия посредством обработки результатов сканирования непосредственно в этой камере 7.

Оптимально в качестве камеры 7 объемного сканирования использовать камеру 7 с разрешающей способностью, обеспечивающей регистрацию и построение микропрофиля поверхности покрытия дорожного объекта в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.

Работа функционального комплекса раскрыта ранее на примере реализации заявленного способа мониторинга улично-дорожной сети и дополнительных пояснений не требует.

Таким образом, заявленные технические решения могут быть широко использованы в области строительства и эксплуатации улично-дорожных сетей в качестве средств и методов комплексной диагностики эксплуатационных показателей объектов дорожного хозяйства и организации мониторинга за их технико-эксплуатационным состоянием в режиме реального времени.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленных технических решений следующей совокупности условий:

- объекты, воплощающие заявленные технические решения, при их осуществлении предназначены для использования в области строительства и эксплуатации улично-дорожных сетей в качестве средств и методов комплексной диагностики эксплуатационных показателей объектов дорожного хозяйства и организации мониторинга за их технико-эксплуатационным состоянием в режиме реального времени;

- для заявленных объектов в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах нижеизложенной формулы, подтверждена возможность их осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объекты, воплощающие заявленные технические решения, при их осуществлении способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленные объекты соответствует требованию условия патентоспособности «промышленная применимость» по действующему законодательству.

1. Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории, согласно которому осуществляют контроль технико-эксплуатационных параметров дорожного объекта путем перемещения вдоль дорожного полотна контрольно-измерительной системы со средством координатной привязки результатов измерений контролируемых параметров и с функциональным комплексом на основе, по меньшей мере, одной оптоэлектронной компоненты; для этого упомянутую систему стационарно устанавливают на базовом транспортном средстве с использованием виброизолированной основы для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств контрольно-измерительной системы и коммутационно организуют выходные каналы ее подсистем с бортовым вычислительным комплексом, функционально являющимся средством обработки регистрируемой информации и передачи результатов обработки на центральную ЭВМ в цифровой форме в режиме реального времени, отличающийся тем, что в качестве виброизолированной основы используют стационарно установленную над транспортным средством раму с оптической станиной; в составе функционального комплекса в качестве одной из оптоэлектронных компонент используют подсистему замера продольной ровности поверхности покрытия дорожной одежды, посредством которой осуществляют построение микропрофиля упомянутой поверхности в продольном направлении; для чего данную подсистему конструктивно организуют на основе, по меньшей мере, одной трехмерной камеры объемного сканирования и, по меньшей мере, одного лазерного генератора линии объемного сканирования, которую формируют, по меньшей мере, вдоль одной полосы дорожного движения; упомянутые камеру объемного сканирования и лазерный генератор линии объемного сканирования пространственно организуют на оптической станине с возможностью обеспечения сканирования посредством трехмерной камеры одновременно всех точек на базовой длине сформированной лазерной линии в каждом кадре сканирования; при этом скорость перемещения транспортного средства соотносят с частотой кадров сканирования с возможностью обеспечения частичного перекрытия изображений, формируемых в смежных кадрах, а в процессе сканирования сформированной лазерной линии посредством трехмерной камеры объемного сканирования осуществляют прямое построение профилограммы продольного сечения поверхности дорожного покрытия посредством обработки результатов сканирования непосредственно в трехмерной камере.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для измерения параметров продольной ровности поверхности дорожного покрытия используют камеру объемного сканирования с разрешающей способностью, обеспечивающей регистрацию и построение микропрофиля поверхности дорожного покрытия в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что контрольно-измерительную систему формируют многопрофильной, для чего в составе ее функционального комплекса используют дополнительные оптоэлектронные компоненты, которые функционально являются
подсистемой регистрации дефектов проезжей части дорожного объекта и элементов ее обустройства, посредством которой осуществляют двухмерную оценку упомянутых дефектов и элементов обустройства, для чего данную подсистему конструктивно организуют на основе линейной камеры сканирования; подсистемой регистрации состояния обустройства дорожного объекта, посредством которой осуществляют оценку состояния элементов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства, для чего данную подсистему конструктивно организуют на основе, по меньшей мере, двух линейных камер бокового и верхнего сканирования; данные подсистемы пространственно организуют на оптической станине с возможностью визуализации в их поле зрения упомянутых контролируемых элементов дорожного объекта; по меньшей мере, одну из упомянутых подсистем функционального комплекса контрольно-измерительной системы оснащают средством локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта в условиях их освещенности не соответствующих заданным параметрам освещенности, регламентируемым свойствами оптоэлектронных каналов линейных камер сканирования соответствующей подсистемы; данное средство локальной подсветки конструктивно и пространственно организуют на оптической станине с возможностью формирования в поле зрения объективов упомянутых линейных камер сканирования светового потока с геометрией поперечного сечения в виде полосы света с заданным распределением освещенности по длине и ширине этой полосы, при этом ширину упомянутой полосы рассчитывают из условия обеспечения исключения ослепления участников движения в момент пересечения сформированной полосы света в процессе регулярного дорожного движения с законодательно разрешенной скоростью.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что линейную камеру сканирования подсистемы регистрации дефектов проезжей части дорожного объекта и элементов ее обустройства размещают, преимущественно, в области передней консольной части оптической станины, при этом используют камеру с техническими характеристиками, обеспечивающими возможность регистрации упомянутых дефектов на ширине дорожного покрытия до 12 м с точностью в поперечном и продольном направлениях 10 мм.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что линейные камеры бокового и верхнего сканирования подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта, функционально являющейся средством оценки состояния объектов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства, размещают в центральной части оптической станины по разные стороны от ее продольной оси, а структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации состояния соответствующих контролируемых объектов справа, слева и сверху от траектории движения базового средства на расстоянии 6 м с точностью до 10 мм.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе мониторинга улично-дорожной сети осуществляют трехмерное построение микропрофиля поверхности дорожного покрытия в поперечном направлении, для чего в состав функционального комплекса в качестве дополнительной оптоэлектронной компоненты включают подсистему замера поперечной ровности поверхности покрытия дорожной одежды, которую устанавливают на оптической станине и конструктивно организуют на основе, по меньшей мере, одного лазерного генератора линии объемного сканирования и камеры объемного сканирования.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что подсистему замера поперечной ровности поверхности покрытия дорожной одежды конструктивно организуют на основе двух лазерных генераторов линии объемного сканирования, которые устанавливают, например, в передней части консоли оптической станины с возможностью формирования линии объемного сканирования впереди базового транспортного средства, а камеру объемного сканирования этого средства размещают на упомянутой станине с возможностью расположения линии объемного сканирования в области угла поля зрения ее объектива; при этом структурные элементы этой подсистемы конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации и построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении на ширине до 12 м с точностью 2 мм.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе мониторинга улично-дорожной сети координатную привязку результатов измерений контролируемых параметров, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем, осуществляют к относительной и абсолютной системам координат, для чего в состав контрольно-измерительной системы включают подсистемы относительного и абсолютного позиционирования, первая из которых функционально является средством линейной привязки результатов измерений к относительной системе координат, которое конструктивно организуют на основе энкодера, а вторая - средством привязки результатов измерений к абсолютной системе координат, которое конструктивно организуют на основе спутниковой навигационной системы.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть структурных элементов оптоэлектронных компонент функционального комплекса контрольно-измерительной системы виброизолируют относительно оптической станины посредством индивидуальных виброопор.

10. Функциональный комплекс передвижной дорожной лаборатории для осуществления мониторинга улично-дорожной сети, включающий предназначенную для стационарной установки на базовом транспортном средстве на виброизолированной основе, по меньшей мере, одну, являющуюся составной частью контрольно-измерительной системы передвижной дорожной лаборатории, оптоэлектронную компоненту, выходные каналы которой предназначены для обеспечения коммутационной связи с бортовым вычислительным комплексом, функционально являющимся средством обработки регистрируемой информации и передачи результатов на центральную ЭВМ в цифровой форме в режиме реального времени, отличающийся тем, что в качестве одной из оптоэлектронных компонент использована подсистема замера продольной ровности поверхности покрытия дорожной одежды, функционально являющаяся средством построения микропрофиля упомянутой поверхности в продольном направлении, конструкция которого оснащена, по меньшей мере, одной трехмерной камерой объемного сканирования и, по меньшей мере, одним лазерным генератором линии объемного сканирования, выполненным в виде лазерной рейки; при этом камера объемного сканирования и лазерный генератор линии объемного сканирования установлены на оптической станине, функционально являющейся виброизолированной основой, и пространственно организованы с возможностью обеспечения сканирования посредством упомянутой камеры одновременно всех точек на базовой длине формируемой вдоль, по меньшей мере, одной полосы движения лазерной линии в каждом кадре сканирования; при этом в качестве камеры объемного сканирования используется камера с такой частотой кадров сканирования, которая способна обеспечить перекрытие формируемых в смежных кадрах изображений сканируемого объекта, применительно к заданной скорости перемещения базового транспортного средства, а конструктивное выполнение камеры объемного сканирования организовано с возможностью обеспечения в процессе сканирования сформированной лазерной линии осуществления прямого построения профилограммы продольного сечения поверхности дорожного покрытия посредством обработки результатов сканирования непосредственно в этой камере.

11. Функциональный комплекс по п.10, отличающийся тем, что в качестве камеры объемного сканирования использована камера с разрешающей способностью, обеспечивающей регистрацию и построение микропрофиля поверхности покрытия дорожного объекта в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к мониторингу автомобильных дорог, в частности автомобильных дорог средних классов с гравийным, асфальтобетонным и другим покрытием дорожной одежды.

Изобретение относится к геодезическим изысканиям, в частности к способам расстановки насосных станций на трассе полевых магистральных трубопроводов с помощью транспортных средств, движущихся вдоль профиля, подлежащего трассированию, преимущественно для насосных станций, привод которых осуществляется от двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при проведении инженерных изысканий автомобильных дорог на стадии рабочей документации в полосе отвода автомобильной дороги.

Изобретение относится к измерительной технике для топографической съемки, данные которой могут быть использованы при ремонте и реконструкции дорог, взлетно-посадочных полос и т.п.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению профиля поверхности дорожного покрытия с помощью транспортных средств, движущихся вдоль его профиля, например, при строительстве или эксплуатации дорог.

Изобретение относится к транспорту, в частности к строительству дорог, дорожных покрытий, машинам и вспомогательному оборудованию для строительства, ремонта, и может быть использовано для определения профиля поверхности дорожного покрытия.

Изобретение относится к области транспорта, а точнее - к строительству дорог, дорожных покрытий, машинам и вспомогательному оборудованию для строительства, ремонта, и может быть использовано для определения профиля поверхности дорожного покрытия.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно проведению инженерных грунтово-гидрологических изысканий автомобильных дорог. .

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для комплексной оценки ширины и отклонений от прямолинейности (стрел прогиба) продольных кромок пиломатериалов.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для комплексной оценки собственных погрешностей измерений (СПИ) ширины и продольной покоробленности (ПП) обрезных досок, особенно досок длиной до 6 и более метров.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для измерения продольной покоробленности (отклонения от прямолинейности пиломатериалов).

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для измерения продольной покоробленности (отклонения от прямолинейности) пиломатериалов, в особенности досок длиной до 6 метров и более.

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии, а более конкретно, к устройствам, обеспечивающим наблюдение, измерение и модификацию поверхности объектов.

Изобретение относится к деревообработке и может быть использовано для контроля отклонений (ООП) пиломатериалов, особенно длинных досок (6 метров и более). .

Изобретение относится к способу и устройству для измерения плоскостности полосы в шахте моталки стана для горячей прокатки полос. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к устройствам для измерения профиля почвенной поверхности. .

Изобретение относится к устройствам и системам для проведения микронивелирования и оценки ровности поверхности аэродромных покрытий. .

Способ осуществления мониторинга улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории и функциональный комплекс для его осуществления

Наверх