Способ определения поперечной ровности (колейности) поверхности дорожного полотна автомобильной дороги


 


Владельцы патента RU 2625091:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) (RU)

Изобретение относится к области геодезического контроля в дорожно-строительной отрасли. При этом согласно изобретению планово-высотное обоснование (ПВО) на контролируемом участке автомобильной дороги создают методом мобильной сканерной съемки, где в качестве опорных пунктов ПВО служат базовые станции GPS, размещенные по обочинам автомобильной дороги через 2-3 километра и в сторону от оси автомобильной дороги не более 300 метров, а также твердые точки по сторонам обочин дорожного полотна в виде оснований столбов дорожных знаков и элементов обустройства автомобильной дороги. Динамический режим измерения параметров поперечного профиля поверхности покрытия дорожного полотна осуществляют с помощью мобильного лазерного сканирования контролируемого участка в прямом и обратном направлении, в результате чего определяют координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности дорожного полотна и опорных пунктов ПВО, которые идентифицируются на сканах. Получают скан, передают результаты сканирования в ПЭВМ и с помощью компьютерной программы регистрируют в ней сканы, получают фактическую цифровую векторную трехмерную модель поверхности дорожного полотна. В этой же программе виртуально моделируют поверхность дорожного полотна в заданном направлении, используя проектные значения соответствующих геометрических параметров, совмещают ее по опорным пунктам ПВО с полученной фактической цифровой векторной трехмерной моделью поверхности дорожного полотна и формируют с заданной дискретностью поверхность колеи. В автоматическом режиме определяют расхождения между значениями измеряемых параметров поперечного профиля поверхности покрытия дорожного полотна на основе полученных пространственных координат по оси Z точек отражения лазерного луча фактической цифровой векторной трехмерной модели и соответствующими значениями проектной цифровой векторной трехмерной модели поверхности покрытия контролируемого участка автомобильной дороги. Сравнивая полученные данные с соответствующими требованиями нормативных документов, определяют поперечную ровность поверхности дорожного полотна автомобильной дороги. Технический результат – повышение точности определения колейности поверхности покрытия дорожного полотна автомобильной дороги.

 

Данный способ относится к области геодезического контроля в дорожно-строительной отрасли.

Известен способ определения геометрических параметров дорожного полотна с помощью автомобильной установки [ГОСТ №30412-96 «Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерений неровностей оснований и покрытий», утвержден постановлением Минстроя РФ от 5 августа 1996 г. №18-60], взятый в качестве прототипа.

Сущность данного способа состоит в том, что на контролируемом участке проводят измерения с помощью автомобильной установки, оборудованной прицепным прибором с датчиком ровности и пультом управления. По данным вертикальных колебаний прицепного прибора, скорости движения, собственной частоты свободных колебаний прицепного прибора измеряют величину - показатель ровности поверхности дорожного полотна автомобильной дороги.

Недостатком этого способа является невозможность повторения измерений, так как точки измерений не закрепляются, поэтому невозможно произвести повторные измерения на контролируемом участке. Кроме того, данный способ предполагает контроль геометрических параметров в дискретных точках автомобильной дороги, что не позволяет достоверно оценить качество поверхности дорожного полотна в целом. Также данный способ предполагает наличие человеческого фактора в процессе контроля, что ведет к снижению достоверности и точности измерения.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа определения поперечной ровности (колейности) поверхности дорожного полотна автомобильной дороги с применением метода мобильного лазерного сканирования.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения поперечной ровности (колейности) поверхности дорожного полотна автомобильной дороги, при котором на контролируемом участке автомобильной дороги измеряют параметры поперечного профиля поверхности дорожного полотна в динамическом режиме, согласно техническому решению планово-высотное обоснование (ПВО) на контролируемом участке автомобильной дороги создают методом мобильной сканерной съемки, где в качестве опорных пунктов ПВО служат базовые станции GPS, размещенные по обочинам автомобильной дороги через 2-3 километра и в сторону от оси автомобильной дороги не более 300 метров, а также твердые точки по сторонам обочин дорожного полотна в виде оснований столбов дорожных знаков и элементов обустройства автомобильной дороги. Динамический режим измерения параметров поперечного профиля поверхности покрытия дорожного полотна осуществляют с помощью мобильного лазерного сканирования контролируемого участка в прямом и обратном направлении, в результате чего определяют координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности дорожного полотна и опорных пунктов ПВО, которые идентифицируются на сканах. Получают скан, передают результаты сканирования (сканы) в ПЭВМ и с помощью компьютерной программы регистрируют в ней сканы, получают фактическую цифровую векторную трехмерную (3D) модель поверхности дорожного полотна. В этой же программе виртуально моделируют поверхность дорожного полотна в заданном направлении, используя проектные значения соответствующих геометрических параметров. Совмещают ее по опорным пунктам ПВО с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью поверхности дорожного полотна и формируют с заданной дискретностью поверхность колеи. В автоматическом режиме определяют расхождения между значениями измеряемых параметров поперечного профиля поверхности покрытия дорожного полотна на основе полученных пространственных координат по оси Z точек отражения лазерного луча фактической цифровой векторной трехмерной (3D) модели и соответствующими значениями проектной цифровой векторной трехмерной (3D) модели поверхности покрытия контролируемого участка автомобильной дороги. Сравнивая полученные данные с соответствующими требованиями нормативных документов, определяют поперечную ровность (колейность) поверхности дорожного полотна автомобильной дороги.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Используя проектные данные измеряемых геометрических параметров строят проектную цифровую трехмерную (3D) модель поверхности измеряемого участка автомобильной дороги. Построение указанной модели осуществляется посредством любого известного продукта, например AutoCAD. Планово-высотное обоснование (ПВО) на контролируемом участке автомобильной дороги создают методом мобильной сканерной съемки, где в качестве опорных пунктов ПВО служат базовые станции GPS, размещенные по обочинам автомобильной дороги через 2-3 километра и в сторону от оси автомобильной дороги не более 300 метров, а также твердые точки по сторонам обочин дорожного полотна в виде оснований столбов дорожных знаков и элементов обустройства автомобильной дороги. На измеряемом участке автомобильной дороги производят измерения методом мобильной сканерной съемки с помощью автомобиля, оснащенного лазерным сканером и собственной программой обработки данных, принадлежащей данному оборудованию. В соответствии с эксплуатационной документацией на прибор автоматически определяют координаты точек, принадлежащие поверхности покрытия измеряемого участка дорожного полотна. Выполняют измерение расстояний при помощи встроенного лазерного дальномера, при этом для каждого измерения фиксируют вертикальные и горизонтальные углы, шаг сканирования (расстояние между смежными точками) должен составлять не менее 100 мм на поверхности покрытия дорожного полотна. Для выполнения сплошной сканерной съемки измеряемого участка автомобильной дороги сканирование выполняют в прямом и обратном направлениях. Передают результаты сканирования (сканы) в ПЭВМ и с помощью компьютерной программы, регистрируют (сшивают) в ней сканы со всех станций и получают фактическую цифровую точечную трехмерную (3D) модель поверхности измеряемого участка дорожного полотна автомобильной дороги. Результатом работ является «облако точек» лазерных отражений или «сканы» поверхности дорожного полотна. Производят обработку данных результатов мобильного лазерного сканирования с помощью программного обеспечения, позволяющего выполнить привязку сканов к заданной системе координат, фильтрацию сканов для удаления измерений, полученных при отражении от посторонних предметов, разрежение сканов до плотности точек на поверхности покрытия автомобильной дороги не менее 25 точек на 1 кв.м. Производят построение фактической цифровой точечной трехмерной (3D) модели поверхности покрытия дорожного полотна. Передают фактическую цифровую точечную трехмерную (3D) модель поверхности покрытия дорожного полотна автомобильной дороги в компьютерную программу и получают цифровую векторную трехмерную (3D) модель поверхности покрытия дорожного полотна автомобильной дороги. Далее производят редактирование фактической цифровой векторной модели в программном продукте AutoCAD. Строят проектную цифровую трехмерную модель поверхности дорожного полотна автомобильной дороги, используя проектные значения геометрических параметров поверхности автомобильной дороги. Затем совмещают ее по опорным пунктам ПВО с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью поверхности дорожного полотна и формируют с заданной дискретностью поверхность колеи. Далее в автоматическом режиме определяют расхождения между значениями измеряемых параметров поперечного профиля поверхности покрытия дорожного полотна на основе полученных пространственных координат по оси Z точек отражения лазерного луча фактической цифровой векторной трехмерной (3D) модели и соответствующими значениями проектной цифровой векторной трехмерной (3D) модели поверхности покрытия контролируемого участка автомобильной дороги. Сравнивая полученные данные с соответствующими требованиями нормативных документов, определяют поперечную ровность (колейность) поверхности дорожного полотна автомобильной дороги, необходимую для определения фактического уровня качества выполненных работ при комплексной оценке содержания, строительства, ремонта и реконструкции автомобильных дорог.

Технический результат заключается в том, что предлагаемый инновационный способ позволяет повысить не только достоверность оценки геометрических параметров поверхности покрытия дорожного полотна при контроле качества строительства и эксплуатации автомобильных дорог, но и скорость выполнения полевых работ.

Способ определения поперечной ровности (колейности) поверхности дорожного полотна автомобильной дороги, при котором на контролируемом участке автомобильной дороги измеряют параметры поперечного профиля поверхности дорожного полотна в динамическом режиме, отличающийся тем, что планово-высотное обоснование (ПВО) на контролируемом участке автомобильной дороги создают методом мобильной сканерной съемки, где в качестве опорных пунктов ПВО служат базовые станции GPS, размещенные по обочинам автомобильной дороги через 2-3 километра и в сторону от оси автомобильной дороги не более 300 метров, а также твердые точки по сторонам обочин дорожного полотна в виде оснований столбов дорожных знаков и элементов обустройства автомобильной дороги, динамический режим измерения параметров поперечного профиля поверхности покрытия дорожного полотна осуществляют с помощью мобильного лазерного сканирования контролируемого участка в прямом и обратном направлении, в результате чего определяют координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности дорожного полотна и опорных пунктов ПВО, которые идентифицируются на сканах, получают скан, передают результаты сканирования (сканы) в ПЭВМ и с помощью компьютерной программы регистрируют в ней сканы, получают фактическую цифровую векторную трехмерную (3D) модель поверхности дорожного полотна, в этой же программе виртуально моделируют поверхность дорожного полотна в заданном направлении, используя проектные значения соответствующих геометрических параметров, совмещают ее по опорным пунктам ПВО с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью поверхности дорожного полотна и формируют с заданной дискретностью поверхность колеи, в автоматическом режиме определяют расхождения между значениями измеряемых параметров поперечного профиля поверхности покрытия дорожного полотна на основе полученных пространственных координат по оси Z точек отражения лазерного луча фактической цифровой векторной трехмерной (3D) модели и соответствующими значениями проектной цифровой векторной трехмерной (3D) модели поверхности покрытия контролируемого участка автомобильной дороги, сравнивая полученные данные с соответствующими требованиями нормативных документов, определяют поперечную ровность (колейность) поверхности дорожного полотна автомобильной дороги.



 

Наверх