“车头装着摄像头，线路连着后台设备。这套看起来像放映机的东西就是我们的轻量化路面多维性能检测装备，它与后台连接就成了我们智能养护决策系统。”工博会上，我校交通运输工程学院杜豫川教授指着展台上这套“相貌平平”的展品介绍，一般的各型车辆装上它，一台车就可日行检测300公里，是传统检测手段效率的3倍。由杜豫川教授团队研发的“路面多维度性能的高频检测装备和智能养护分析技术”荣获本届工博会“CIIF创新引领奖”。

轻量化检测装备

“随着我国公路的迅猛发展，传统检测手段已经严重跟不上形势，道路性能检测装备的轻量化与便携化是未来数字交通基础设施的重要发展趋势，也是实现道路设施动态数字化的必然途径。”杜豫川介绍。

我国通车公路里程已超过480万公里，就像人生病需要诊断治疗一样，道路也需要定期“体检”才能“对症下药”展开养护维修。现有激光断面扫描等高精度、重量级检测设备虽可以实现路面质量的快速检测，但其结构复杂、价格昂贵，且需对测试车辆进行专业化改造。“这样一来，就严重限制了检测覆盖范围与检测频次、效率的提升，通常一年只能进行一次（因设备庞大而兴师动众）抽样测量，难以有效支撑路政养护维修工作。”杜豫川说，传统基于人工/半人工的路政设施状态巡查方法依赖大量的人力劳动，耗时费力，评定结果受主观影响大，无法动态跟踪道路性能衰变过程，导致养护时机失当，往往造成大量人力物力的消耗。

设备应用车辆布设情况

不仅如此，我国现有公路的现实是：现有设施状态检测与更新技术主要面向高等级的高速公路，大量农村公路缺乏技术合理、经济可行的检测手段；城市道路由于路线复杂、交叉口繁多等特性也限制了激光检测设备的快速采集。杜豫川介绍，在此情形下，把高大笨的“大象”级检测设备做得小、快、便捷，让它以“动如脱兔”的面貌出现，就可实现公路大范围、动态数字化检测了。这就是我们研发轻量化检测装备的初衷。

经过近10年的产学研联合攻关，杜豫川团队利用新型分布式传感、人工智能图像识别等技术，集成了振动传感、RGB（红：R、绿：G、蓝：B）图像、红外热成像、北斗高精度定位等模块，研发了一套车载轻量化检测装备与智能分析系统，可轻松实现大范围、高频率公路质量的感知、养护，它走一趟，路面的平整度、桥头跳车、路表损伤、设施完整性、病害发育等等便尽在掌握。杜豫川介绍，其单车检测效率每日可达300公里，且支持多车分布式数据回传与计算，平整度检测精度大于90%，全自动路面病害识别精度大于85%，图像处理效率小于0.1秒/张，具备车道级病害定位与时空追溯能力，自动生成测试分析报告，大大提高了广域路网性能数据的更新频率，且系统的检测成本相较现有进口激光产品，可降低50%以上。

智能养护决策平台

“农村公路占我国公路总里程的80%以上，农村公路的质量检测一直都是‘老大难’问题。养护管理资金有限、道路整体质量较低，道路损坏比例高是主因。”杜豫川介绍，2020年中央一号文件提出加大农村公路养护力度，在“数字乡村”与“新基建”的背景下，智能管养是农村公路提能升质的必由之路，是乡村振兴的必经之路。

“路面材料微观损伤是路面性能检测的重要难点”，杜豫川介绍，传统材料性能检测主要依赖钻芯取样，对道路造成了额外的损伤，且检测过程耗时费力、价格昂贵，结果时效性差。团队开发了模拟沥青混合料性能演化行为的快速算法，揭示了沥青混合料起裂的多尺度联动机制，射频磁感应3D成像仪实现了材料内部细微损伤快速检测，计算效率提高100多倍，探测精度提升1.4倍。最终形成的轻量化监测设备，现在的检测里程超过5000公里。

港珠澳大桥进行轻量化检测

不仅如此，团队还提炼、优化了现有公路评价指标，建立了具有针对性与指导性的农村公路健康状态检测技术与评价方法，具备一键开启、自动匹配、多模透传等功能，提高了产品的和易性与适用性。（程国政）