Передвижная дорожная лаборатория мониторинга улично-дорожной сети

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации улично-дорожных сетей и может быть использована для комплексной диагностики объектов дорожного хозяйства и организации мониторинга за их эксплуатационным состоянием в режиме реального времени. Лаборатория включает: базовое транспортное средство 1 (БТС), оснащенное бортовым вычислительным комплексом 2 (БВК), и рабочим местом 3 оператора, а также регистрационно-измерительную систему (РИС) контролируемых параметров дорожного объекта с оптической компонентой (на основе светочувствительных линеек) которая функционально связана с БВК. Базовое транспортное средство 1 дополнительно оснащено электростанцией 4 и установленной над БТС рамой 5 для монтажа оптической компоненты РИС. Последняя выполнена комплексной и содержит следующие подсистемы. Подсистему замера продольной ровности дорожного объекта. Подсистему регистрации дефектов проезжей части и элементов обустройства объекта, функционально являющуюся средством двухмерной оценки упомянутых дефектов. Подсистему регистрации состояния обустройства объекта, функционально являющуюся средством оценки состояния объектов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения БТС. Подсистему замера поперечной ровности объекта, функционально являющуюся средством трехмерного построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении. Двухуровневую подсистему георадарного зондирования. Первый уровень является средством оценки диэлектрической проницаемости конструктивных слоев дорожной одежды и подстилающих грунтов (для регистрации толщины конструктивных слоев), а второй уровень - средством регистрации инженерных сетей и иных неоднородностей. Подсистемы относительного и абсолютного позиционирования, первая из которых функционально является средством линейной привязки результатов измерений к относительной системе координат, а вторая - средством привязки к абсолютной системе координат.1 н.п. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

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

Из уровня техники известна передвижная дорожная лаборатория мониторинга улично-дорожной сети, включающая: базовое транспортное средство, оснащенное бортовым вычислительным комплексом (функционально являющимся средством обработки регистрируемой информации и передачи ее на центральную ЭВМ в цифровой форме) и рабочим местом оператора; а также регистрационно-измерительную систему контролируемых параметров дорожного объекта с оптической компонентой на основе светочувствительных линеек, которая стационарно установлена на базовом транспортном средстве, преимущественно, на виброизолированной основе и функционально связана с бортовым вычислительным комплексом (RU, №2170298, С2, 2001 г., Кл. Е01С 23/07).

К недостаткам данного известного из уровня техники технического решения можно отнести ограниченные эксплуатационные возможности, вследствие обеспечения контроля и регистрации исключительно одного технико-эксплуатационного параметра дорожного полотна, а также отсутствия возможности контроля и регистрации состояния элементов обустройства дорожного объекта, в том числе подземных и надземных коммуникаций.

В основу заявленного технического решения была поставлена задача расширения функциональных возможностей передвижной

дорожной лаборатории 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 подземных и надземных коммуникаций) в реальном режиме времени с заданной точностью измерения и привязки к относительной и абсолютной системам координат при повышении производительности процесса комплексного мониторинга улично-транспортной сети в целом.

Поставленная задача решается посредством того, что в передвижной дорожной лаборатории мониторинга улично-дорожной сети, включающей: базовое транспортное средство, оснащенное бортовым вычислительным комплексом (функционально являющимся средством обработки регистрируемой информации и передачи ее на центральную ЭВМ в цифровой форме) и рабочим местом оператора; а также регистрационно-измерительную систему контролируемых параметров дорожного объекта с оптической компонентой (на основе светочувствительных линеек) которая стационарно установлена на базовом транспортном средстве (преимущественно, на виброизолированной основе) и функционально связана с бортовым вычислительным комплексом, согласно полезной модели базовое транспортное средство дополнительно оснащено бортовой электростанцией и стационарно установленной над транспортным средством рамой для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы; регистрационно-измерительная система выполнена комплексной и содержит: подсистему замера продольной ровности дорожного объекта, функционально являющуюся средством построения микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении, включающим, по меньшей мере, один лазерный датчик измерения продольной ровности и датчики ускорения этой подсистемы в количестве, соответствующем количеству лазерных датчиков и функционально связанных с

соответствующими лазерными датчиками; подсистему регистрации дефектов проезжей части и элементов обустройства дорожного объекта, функционально являющуюся средством двухмерной оценки упомянутых дефектов дорожного покрытия, включающим линейную камеру сканирования; подсистему регистрации состояния обустройства дорожного объекта, функционально являющуюся средством оценки состояния элементов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства, включающим, по меньшей мере, две линейные камеры бокового сканирования, установленные на раме для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы с возможностью попадания в их поле зрения упомянутых контролируемых элементов; подсистему замера поперечной ровности дорожного объекта, функционально являющуюся средством трехмерного построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении, включающим, по меньшей мере, один лазерный генератор линии объемного сканирования и камеру объемного сканирования, установленные на раме для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы; по меньшей мере, двухуровневую подсистему георадарного зондирования, один из уровней которой функционально является средством оценки диэлектрической проницаемости конструктивных слоев дорожной одежды и подстилающих грунтов для регистрации толщины конструктивных слоев, включающим, по меньшей мере, один георадар коротковолнового диапазона зондирования, а другой уровень - средством регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть дорожного объекта, а также различных неоднородностей, включающим, по меньшей мере, один георадар длинноволнового диапазона зондирования; подсистемы относительного и абсолютного позиционирования, первая из которых функционально является средством линейной привязки результатов измерений, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем к относительной системе координат, включающим в себя энкодер, а вторая - средством привязки результатов измерений, полученных при работе всех

вышеуказанных подсистем к абсолютной системе координат, включающим в себя спутниковую навигационную систему.

Разумно в качестве базового транспортного средства использовать автомобиль с межмостовой колесной базой не менее 3,9 м.

Оптимально, чтобы средство построения микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении включало два лазерных датчика измерения продольной ровности и, соответственно, два датчика ускорения подсистемы замера продольной ровности; каждая пара структурных элементов лазерный датчик - датчик ускорения должна быть расположена на боковом участке рамы базового транспортного средства в области заднего моста по разные стороны от продольной оси рамы, преимущественно, в створе колеи транспортного средства; при этом структурные элементы этого средства должны быть конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения регистрации микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.

Оптимально, чтобы средство двухмерной оценки дефектов и элементов обустройства дорожного покрытия (включающее линейную камеру сканирования) было размещено в области передней консольной части рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы, а структурные элементы этого средства должны быть конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения регистрации соответствующих упомянутых дефектов на ширине до 12 м с точностью в поперечном и продольном направлениях 10 мм.

Разумно средство двухмерной оценки дефектов и элементов обустройства дорожного покрытия (включающее линейную камеру сканирования) оснащать светильником линейной камеры, функционально являющимся средством подсветки сканируемого участка дорожного полотна в условиях недостаточной освещенности и/или средством снижения контрастности в условиях избыточной освещенности.

Оптимально, чтобы линейные камеры бокового сканирования

средства оценки состояния объектов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства были установлены, например, в центральной части рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы по разные стороны от ее продольной оси, а структурные элементы этого средства были бы конструктивно и пространственно организованы 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.

Оптимально, чтобы в средстве трехмерного построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении были использованы два лазерных генератора линии объемного сканирования, которые установлены, например, в передней части консоли рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы с возможностью формирования линии объемного сканирования, например, впереди базового транспортного средства, а камера объемного сканирования этого средства была размещена на упомянутой раме с возможностью расположения линии объемного сканирования в пределах угла зрения ее объектива; при этом структурные элементы этого средства были бы конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения регистрации и построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении на ширину до 12 м с точностью 2 мм.

Оптимально, чтобы: средство оценки диэлектрической проницаемости конструктивных слоев дорожной одежды и подстилающих грунтов включало два георадар с линейным диапазоном зондирования 0,05-1,0 м, размещенных в передней части рамы базового транспортного средства поперек ее продольной оси, при этом структурные элементы этого средства были бы конструктивно и пространственно организованы 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; средство регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть дорожного объекта, а также различных неоднородностей, также включало два георадара с линейным диапазоном зондирования 0,5-10,0 м, размещенных в задней части рамы базового транспортного средства поперек ее продольной оси, при этом структурные элементы этого средства были бы конструктивно и пространственно организованы 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.

Оптимально, чтобы структурные элементы средства линейной привязки результатов измерений, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем к относительной системе координат, включающего в себя энкодер, было 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; а структурные элементы средства привязки результатов измерений, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем к абсолютной системе координат, включающего в себя спутниковую навигационную систему, были бы конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения привязки результатов измерений к абсолютной системе координат с законодательно разрешенной точностью.

Целесообразно передвижную дорожную лабораторию оснащать оптической станиной, которая установлена на раме для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы на виброопорах, при этом функциональные элементы соответствующих подсистем установлены непосредственно на оптической станине.

Необходимо, чтобы передвижная дорожная лаборатория была оснащена предупредительными оптическими средствами, выполненными в виде проблесковых маячков желтого цвета и пульсирующих стрелок.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками и связями между ними, идентичными всем существенным признакам заявленного технического решения, а выбранный из перечня выявленных аналогов прототип, как наиболее близкий по совокупности признаков аналог, позволил выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна» по действующему законодательству.

Полезная модель иллюстрируется графическими материалами.

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

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

Фиг.3 и Фиг.4 - фотоснимки общего вида АДС-МАДИ в эксплуатационной компоновке функциональных блоков и подсистем регистрационно-измерительного комплекса на базовом транспортном средстве в различных ракурсах.

Агрегаты, блоки, подсистемы регистрационно-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 оптической компоненты регистрационно-измерительной системы).

6 - датчик лазерный (подсистемы измерения продольной ровности дорожного объекта).

7 - датчик ускорения (подсистемы измерения продольной ровности дорожного объекта, функционально связанный с лазерным датчиком 6).

8 - датчик лазерный (подсистемы измерения продольной ровности дорожного объекта).

9 - датчик ускорения (подсистемы измерения продольной ровности дорожного объекта, функционально связанный с лазерным датчиком 8).

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

11 - светильник (линейной камеры 10).

12 - камера линейная бокового сканирования (подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта).

13 - фотокамера линейная бокового сканирования (подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта).

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.

Передвижная дорожная лаборатория мониторинга улично-дорожной сети (далее - АДС-МАДИ), включает: базовое транспортное средство 1, оснащенное бортовым вычислительным комплексом 2 (функционально являющимся средством обработки регистрируемой информации и передачи ее на центральную ЭВМ в цифровой форме) и рабочим местом 3 оператора; а также регистрационно-измерительную систему

контролируемых параметров дорожного объекта с оптической компонентой на основе светочувствительных линеек, которая стационарно установлена на базовом транспортном средстве 1 (преимущественно, на виброизолированной основе) и функционально связана с бортовым вычислительным комплексом 2.

Базовое транспортное средство 1 дополнительно оснащено бортовой электростанцией 4 (например, дизельной) и стационарно установленной на крыше транспортного средства рамой 5 для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы.

Регистрационно-измерительная система выполнена комплексной и содержит следующие подсистемы.

Подсистему замера продольной ровности дорожного объекта.

Данная подсистема функционально является средством построения микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении, включающим, по меньшей мере, один лазерный датчик 6 и 8 измерения продольной ровности и датчики 7 и 9, соответственно, ускорения этой подсистемы в количестве, соответствующем количеству лазерных датчиков 6 и 8 и функционально связанных с соответствующими лазерными датчиками 6 и 8.

Подсистему регистрации дефектов проезжей части и элементов обустройства дорожного объекта.

Данная подсистема функционально является средством двухмерной оценки упомянутых дефектов дорожного покрытия, включающим линейную камеру 10 сканирования.

Подсистему регистрации состояния обустройства дорожного объекта.

Данная подсистема функционально является средством оценки состояния элементов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства, включающим, по меньшей мере, две линейные камеры 12 и 13 бокового сканирования, установленные на раме 5 для монтажа функциональных средств

оптической компоненты регистрационно-измерительной системы с возможностью попадания в их поле зрения упомянутых контролируемых элементов обустройства дорожного объекта.

Подсистему замера поперечной ровности дорожного объекта.

Данная подсистема функционально является средством трехмерного построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении, включающим, по меньшей мере, один лазерный генератор 14 и 15 линии объемного сканирования и камеру 16 объемного сканирования, установленные на раме 5 для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы.

По меньшей мере, двухуровневую подсистему георадарного зондирования.

Один из уровней подсистемы георадарного зондирования функционально является средством оценки диэлектрической проницаемости конструктивных слоев дорожной одежды и подстилающих грунтов (для регистрации толщины конструктивных слоев), включающим, по меньшей мере, один георадар 17 коротковолнового диапазона зондирования.

Другой уровень подсистемы георадарного зондирования функционально является средством регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть дорожного объекта, а также различных неоднородностей (промоин, каверн, разуплотнений и т.п.), включающим, по меньшей мере, один георадар 18 длинноволнового диапазона зондирования.

Подсистемы относительного и абсолютного позиционирования.

Подсистема относительного позиционирования функционально является средством линейной привязки результатов измерений, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем к относительной системе координат (привязка к километровым столбам, реперам, перекресткам, зданиям, мачтам освещения и т.п.).

Данное средство включает в себя энкодер (в графических материалах условно не показан).

Подсистема абсолютного позиционирования функционально является средством привязки результатов контроля, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем к абсолютной системе координат.

Данное средство включает в себя спутниковую навигационную систему 19.

Разумно в качестве базового транспортного средства 1 использовать автомобиль с межмостовой колесной базой не менее 3,9 м.

Оптимально, чтобы средство построения микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении включало два лазерных датчика 6 и 8 измерения продольной ровности и, соответственно, два датчика 7 и 9, соответственно, ускорения подсистемы замера продольной ровности. Каждая пара структурных элементов лазерный датчик 6 или 8 - датчик 7 или 8 ускорения, соответственно, должна быть расположена на боковом участке рамы базового транспортного средства 1 в области заднего моста по разные стороны от продольной оси рамы, преимущественно, в створе колеи транспортного средства. При этом структурные элементы этого средства должны быть конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения регистрации микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.

Оптимально, чтобы средство двухмерной оценки дефектов и элементов обустройства дорожного покрытия (включающее линейную камеру 10 сканирования) было размещено в области передней консольной части рамы 5 для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы, а структурные элементы этого средства должны быть конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения регистрации соответствующих (упомянутых) дефектов на ширине дорожного покрытия до 12 м с точностью в поперечном и продольном направлениях 10 мм.

Разумно средство двухмерной оценки дефектов и элементов обустройства дорожного покрытия (включающее линейную камеру 10 сканирования) оснащать светильником 11 линейной камеры,

функционально являющимся средством подсветки сканируемого участка дорожного полотна в условиях недостаточной освещенности и/или средством снижения контрастности в условиях избыточной освещенности.

Оптимально, чтобы линейные камеры 12 и 13 бокового сканирования средства оценки состояния объектов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства были установлены, например, в центральной части рамы 5 для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы по разные стороны от ее продольной оси. Структурные элементы этого средства в оптимальном варианте 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.

Оптимально, чтобы в средстве трехмерного построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении были использованы два лазерных генератора 14 и 15 линии объемного сканирования, которые устанавливаются, например, в передней части консоли рамы 5 для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы с возможностью формирования линии объемного сканирования, например, впереди базового транспортного средства 1. Камера 16 объемного сканирования этого средства должна быть размещена на упомянутой раме 5 с возможностью расположения линии объемного сканирования в пределах угла зрения ее объектива. При этом, в оптимальном варианте структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации и построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении на ширину до 12 м с точностью 2 мм.

Допустимо, чтобы:

- средство оценки диэлектрической проницаемости конструктивных слоев дорожной одежды и подстилающих грунтов включало два георадара

17 с линейным диапазоном зондирования 0,05-1,0 м, размещенных в передней части рамы 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;

- средство регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть дорожного объекта, а также различных неоднородностей, также включало два георадара 18 с линейным диапазоном зондирования 0,5-10,0 м, размещенных в задней части рамы 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.

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.

Передвижная дорожная лаборатория может быть оснащена

оптической станиной (в графических материалах условно не показана), которая установлена на раме 5 для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы на виброопорах, а функциональные элементы соответствующих подсистем установлены непосредственно на оптической станине.

Необходимо, чтобы передвижная дорожная лаборатория была оснащена предупредительными оптическими средствами (в рафических материалах условно не показаны), выполненными в виде проблесковых маячков желтого цвета и пульсирующих стрелок.

Работа передвижной дорожной лаборатории мониторинга улично-дорожной сети (АДС-МАДИ) заключается в следующем.

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, фотокамер линейного и объемного сканирования на основе светочувствительных линеек, например, ПЗС-линеек, светодиодных линеек) основана на принципах и законах геометрической оптики, а также оптоэлектроники и, следовательно, дополнительных пояснений не требует.

Однако, целесообразно рассмотреть некоторые принципиальные аспекты конструктивно-пространственной организации структур и подсистем регистрационно-измерительной системы комплекса АДС-МАДИ

В частности, при сканирование верхних и боковых элементов обустройства дорожного объекта (например, подмостовых габаритов, информационных указателей, дорожных знаков) пространственное расположение фотокамер относительно исследуемых объектов обеспечивают таким образом, чтобы габариты всех исследуемых объектов по соответствующим координатам находились в поле зрения объективов соответствующих сканирующих устройств. При этом съемка осуществляется в реальном времени синхронно всеми объективами в

импульсном режиме, а период времени между импульсами привязан (пропорционален) к скорости перемещения сканирующего устройства с возможностью строгой состыковки отдельных (смежных) кадров по направлению перемещения.

Светочувствительные линейки и объективы могут быть установлены на базовой платформе (оптической станине) как подвижно, так и неподвижно. Они могут быть установлены и на гироскопической опоре с целью сохранения постоянного (исходного) пространственного положения относительно сканируемой поверхности при воздействии вибраций и иных пространственных перемещений базового транспортного средства в процессе его движения.

Преимущества используемого в заявленном техническом решении метода сканирования посредством 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, системы GPS), т.е, привязка к абсолютной системе координат.

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

- двухмерное сканирование;

- трехмерное сканирование;

- зондирование георадаром в продольном и поперечном направлениях;

- 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 мы знаем точную длину марки машины, то по снимку полученному посредством 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 встречным потоком автотранспорта, а при небольшой скорости автолаборатории (порядка 30 км/ч) - и попутного потока.

Если соответствующим образом подобрать базу АДС и расположить две идентичных по функциональному назначению сканирующих 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 количество осей базового транспортного средства АДС-МАДИ снижает частотные характеристики вибрации и, тем самым, повышает качество съемки.

Основные требования к сборке и монтажу АДС-МАДИ.

Средства фиксации оборудования в грузовом отсеке базового транспортного средства должны обеспечивать полную неподвижность этого оборудования при движении транспортного средства.

Система обеспечения вывода отработанных газов от дизель-генераторной установки (бортовой дизельной электростанции) из грузового отсека должна обеспечивать полную герметичность грузового отсека.

Дизель-генератор должен быть установлен в грузовом отсеке, таким образом, чтобы обеспечивались требования доступности при его заправке и техническом обслуживании.

Основные требования санитарных норм.

Уровни шумов, освещенности, вибрации и параметры воздуха в грузовом отсеке, должны соответствовать «Временным санитарным нормам и правилам для работников вычислительных центров» и ГОСТ 12.1.005.

Основные требования по эксплуатационной безопасности в процессе работы:

- наличие включенных проблесковых маячков желтого цвета;

- соблюдение скоростного режима проведения измерений.

- кабина водителя и инженера - оператора должна отделяться от грузового отсека жесткой перегородкой.

- освещенность собственными осветительными устройствами части рабочей зоны АДС-МАДИ, находящейся в поле зрения водителя и ограниченной габаритами транспортного средства, увеличенной на 1 м с каждой стороны, должна быть не менее 7 лк.

- концентрация вредных веществ и пыли на рабочем месте водителя не должна превышать предельно допустимых значений, указанных в ГОСТ 12.2.120-88.

- эквивалентный (по энергии) уровень звука на рабочем месте водителя и оператора должен быть не более 85 дБА.

- высота расположения мест обслуживания не должна быть более 1600 мм от опоры для ног персонала.

Основные требования к электрооборудованию, сигнальным и осветительным устройствам.

- лаборатория должна быть оборудована дополнительными осветительными приборами для работы в темное время суток.

- фары должны обеспечивать требуемую освещенность рабочих зон в соответствии с действующей нормативно-технической документацией.

- электропроводка в местах перехода через острые углы и кромки деталей должна иметь дополнительную защиту изоляции от механических повреждений (монтаж и крепление электропроводки должны предотвращать повреждение ее изоляции).

Для осуществления контроля качества сборки проводятся комплексные контрольные испытания АДС-МАДИ следующих категорий:

- приемо-сдаточные;

- периодические;

- типовые;

- испытания на надежность.

В ходе комплекса испытаний осуществляется:

- проверка требования к составу измерительных каналов и комплектности;

- определение метрологических характеристик;

- проверка цены единицы наименьшего разряда;

- проверка устойчивости к колебаниям питающего напряжения;

- определение потребляемой мощности;

- проверка требований к сигнализации;

- проверка работоспособности транспортного средства;

- проверка работоспособности навигационной системы GPS

- проверка работоспособности бортовй дизельной электростанции;

- проверка работоспособности бортового вычислительного комплекса;

- проверка работоспособности лазерных генераторов линии объемного сканирования;

- проверка работоспособности камеры объемного сканирования;

- проверка работоспособности светильника линейной камеры объемного сканирования;

- проверка работоспособности линейных камер бокового обзора (сканирования);

- проверка работоспособности линейной камеры обзора дорожного покрытия;

- проверка работоспособности георадаров диапазона 0,5-50 см;

- проверка работоспособности георадаров диапазона 0,5-7,0 м;

- проверка работоспособности лазерных датчиков подсистемы измерения продольной ровности;

- проверка работоспособности датчиков ускорения подсистемы измерения продольной ровности;

- проверка наличия комплекта запасных частей, инструмента и принадлежностей (ЗИП);

- проверка наличия эксплуатационной документации;

- проверка требований надежности;

- проверка требований к маркировке.

На основании вышеизложенного, заявленная передвижная дорожная лаборатория (АДС-МАДИ) способна обеспечить комплексный мониторинг технико-эксплуатационного состояния улично-дорожной сети, а также любых боковых, надземных и подземных объектов ее обустройства с возможностью регистрации и запоминания необходимой информации (т.е., изображения объектов с учетом наличия имеющихся дефектов) в цифровой форме и выводом этой информации («картинки») с заданным разрешением, например, на экран монитора персонального компьютера (ПК) в режиме реального времени.

Таким образом, передвижная дорожная лаборатория мониторинга улично-дорожной сети (АДС-МАДИ) может быть использована в области строительства и эксплуатации улично-дорожных сетей для комплексной диагностики технико-эксплуатационных показателей объектов дорожного хозяйства и организации мониторинга за их технико-эксплуатационным

состоянием в режиме реального времени, что подтверждает соответствие заявленного технического решения критерию патентоспособности «промышленная применимость».

1. Передвижная дорожная лаборатория мониторинга улично-дорожной сети, включающая: базовое транспортное средство, оснащенное бортовым вычислительным комплексом, функционально являющимся средством обработки регистрируемой информации и передачи ее на центральную ЭВМ в цифровой форме, и рабочим местом оператора; а также регистрационно-измерительную систему контролируемых параметров дорожного объекта с оптической компонентой на основе светочувствительных линеек, которая стационарно установлена на базовом транспортном средстве, преимущественно, на виброизолированной основе и функционально связана с бортовым вычислительным комплексом, отличающаяся тем, что базовое транспортное средство дополнительно оснащено бортовой электростанцией и стационарно установленной над транспортным средством рамой для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы; регистрационно-измерительная система выполнена комплексной и содержит: подсистему замера продольной ровности дорожного объекта, функционально являющуюся средством построения микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении, включающим, по меньшей мере, один лазерный датчик измерения продольной ровности и датчики ускорения этой подсистемы в количестве, соответствующем количеству лазерных датчиков и функционально связанных с соответствующими лазерными датчиками; подсистему регистрации дефектов проезжей части и элементов обустройства дорожного объекта, функционально являющуюся средством двухмерной оценки упомянутых дефектов дорожного покрытия, включающим линейную камеру сканирования; подсистему регистрации состояния обустройства дорожного объекта, функционально являющуюся средством оценки состояния элементов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства, включающим, по меньшей мере, две линейные камеры бокового сканирования, установленные на раме для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы с возможностью попадания в их поле зрения упомянутых контролируемых элементов; подсистему замера поперечной ровности дорожного объекта, функционально являющуюся средством трехмерного построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении, включающим, по меньшей мере, один лазерный генератор линии объемного сканирования и камеру объемного сканирования, установленные на раме для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы; по меньшей мере, двухуровневую подсистему георадарного зондирования, один из уровней которой функционально является средством оценки диэлектрической проницаемости конструктивных слоев дорожной одежды и подстилающих грунтов для регистрации толщины конструктивных слоев, включающим, по меньшей мере, один георадар коротковолнового диапазона зондирования, а другой уровень - средством регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть дорожного объекта, а также различных неоднородностей, включающим, по меньшей мере, один георадар длинноволнового диапазона зондирования; подсистемы относительного и абсолютного позиционирования, первая из которых функционально является средством линейной привязки результатов измерений, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем к относительной системе координат, включающим в себя энкодер, а вторая - средством привязки результатов измерений, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем к абсолютной системе координат, включающим в себя спутниковую навигационную систему.

2. Передвижная дорожная лаборатория по п.1, отличающаяся тем, что в качестве базового транспортного средства использован автомобиль с межмостовой колесной базой не менее 3,9 м.

3. Передвижная дорожная лаборатория по п.1, отличающаяся тем, что средство построения микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении включает два лазерных датчика измерения продольной ровности и соответственно два датчика ускорения подсистемы замера продольной ровности; каждая пара структурных элементов лазерный датчик - датчик ускорения расположена на боковом участке рамы базового транспортного средства в области заднего моста по разные стороны от продольной оси рамы, преимущественно в створе колеи транспортного средства; при этом структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения регистрации микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.

4. Передвижная дорожная лаборатория по п.1, отличающаяся тем, что средство двухмерной оценки дефектов и элементов обустройства дорожного покрытия, включающее линейную камеру сканирования, размещено в области передней консольной части рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы, а структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения регистрации соответствующих упомянутых дефектов на ширине дорожного покрытия до 12 м с точностью в поперечном и продольном направлениях 10 мм.

5. Передвижная дорожная лаборатория по п.4, отличающаяся тем, что средство двухмерной оценки дефектов и элементов обустройства дорожного покрытия, включающее линейную камеру сканирования, содержит светильник линейной камеры, функционально являющийся средством подсветки сканируемого участка дорожного полотна в условиях недостаточной освещенности и/или средством снижения контрастности в условиях избыточной освещенности.

6. Передвижная дорожная лаборатория по п.1, отличающаяся тем, что линейные камеры бокового сканирования средства оценки состояния объектов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства установлены, например, в центральной части рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы по разные стороны от ее продольной оси, а структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организованы 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.

7. Передвижная дорожная лаборатория по п.1, отличающаяся тем, что в средстве трехмерного построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении использованы два лазерных генератора линии объемного сканирования, которые установлены, например, в передней части консоли рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы с возможностью формирования линии объемного сканирования, например, впереди базового транспортного средства, а камера объемного сканирования этого средства размещена на упомянутой раме с возможностью расположения линии объемного сканирования в пределах угла зрения ее объектива; при этом структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения регистрации и построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении на ширину до 12 м с точностью 2 мм.

8. Передвижная дорожная лаборатория по п.1, отличающаяся тем, что средство оценки диэлектрической проницаемости конструктивных слоев дорожной одежды и подстилающих грунтов включает два георадара с линейным диапазоном зондирования 0,05-1,0 м, размещенных в передней части рамы базового транспортного средства поперек ее продольной оси, при этом структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организованы 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; средство регистрации инженерных сетей, пересекающих проезжую часть дорожного объекта, а также различных неоднородностей, также включает два георадара с линейным диапазоном зондирования 0,5-10,0 м, размещенных в задней части рамы базового транспортного средства поперек ее продольной оси, при этом структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организованы 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.

9. Передвижная дорожная лаборатория по п.1, отличающаяся тем, что структурные элементы средства линейной привязки результатов измерений, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем к относительной системе координат, включающего в себя энкодер, 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; а структурные элементы средства привязки результатов измерений, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем к абсолютной системе координат, включающего в себя спутниковую навигационную систему, конструктивно и пространственно организованы с возможностью обеспечения привязки результатов измерений к абсолютной системе координат с законодательно разрешенной точностью.

10. Передвижная дорожная лаборатория по п.1, отличающаяся тем, что она оснащена оптической станиной, которая установлена на раме для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств оптической компоненты регистрационно-измерительной системы на виброопорах, а функциональные элементы соответствующих подсистем установлены непосредственно на оптической станине.

11. Передвижная дорожная лаборатория по п.1, отличающаяся тем, что она оснащена предупредительными оптическими средствами, в виде проблесковых маячков желтого цвета и пульсирующих стрелок.