Введение к работе
Актуальность проблемы
Диагностика автомобильных дорог является основой системы управления состоянием автомобильных дорог, в том числе планирования, распределения и использования средств, направляемых на содержание, ремонт и реконструкцию дорог, оптимизацию программ дорожных работ. Цель диагностики и оценки состояния автомобильных дорог, состоит в получении полной, объективной и достоверной информации о транспортно-эксплуатационном состоянии дорог, условиях их работы и степени соответствия фактических потребительских свойств, параметров и характеристик требованиям движения. Результаты диагностики являются основой управления состоянием автомобильных дорог и исходной базой для эффективного использования средств, направляемых на совершенствование и развитие дорожной сети. Транспортно-эксплуатационное состояние дороги - комплекс фактических значений параметров и характеристик технического уровня и эксплуатационного состояния на момент обследования и оценки, обеспечивающих её потребительские свойства.
Поддержание на должном эксплуатационном уровне автомобильной дорожной сети является важной задачей, от решения которой зависит безопасность движения. Основной задачей системы обработки данных для автоматизации технологических процессов мониторинга дорожной сети является сбор и систематизация данных об элементах автодорожной сети, обработка собранных данных с целью прогнозирования затрат материалов на ремонт и, как следствие, прогнозирование объемов производства материалов ремонта, что и определяет актуальность исследований.
Цель и основные задачи исследования
Целью работы является повышение эффективности мониторинга дорожного полотна за счет создания автоматизированной системы обработки данных, обеспечивающей уточнение количественно-качественных показателей основных элементов автомобильных дорог; организацию систематических наблюдений за объектами мониторинга с регистрацией изменений в эксплуатационном состоянии элементов обустройства, материалов, конструкций, возникших за период между наблюдениями; планирование ремонтных работ на участках обследуемых автомобильных дорог; прогнозирование объемов производства материалов, требующихся для проведения ремонтных работ.
В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие задачи:
1. Сравнительный анализ и исследование различных способов сбора визуальной информации о состоянии объектов с целью выбора рационального решения, позволяющего провести наиболее полную автоматизированную обработку.
2. Разработка и реализация алгоритмов распознавания элементов, принадлежащих объектам автомобильных дорог и элементов обустройства.
3. Реализация функции прогнозирования расхода материалов на ремонт по данным вычисленных дорожных характеристик на базе регрессионных моделей, с использованием связи системы с внешними математическими пакетами.
4. Разработка базы данных для хранения информации о проведенных измерениях дорожной лаборатории, хранения значений вычисленных дорожных характеристик, а также характеристик дорожных объектов.
5. Разработка специализированного программного обеспечения, позволяющего регистрировать количественный и качественный состав элементов, определять геометрию элементов, вычислять заданные характеристики качества дороги.
Научная новизна
Научная новизна состоит в теоретической и практической реализации методов бесконтактной диагностики и оценки эксплуатационного состояния автомобильных дорог.
На защиту выносятся:
методы прогнозирования расходов материалов на ремонтные работы участков дорожного полотна;
методы распознавания состояния дорожной одежды (дорожной разметки, трещин, дорожных заплаток);
методы расчета характеристик продольной ровности дорожного полотна;
алгоритм вычисления поперечной ровности дорожного полотна;
база данных для хранения данных измерений проведенных дорожной лабораторией, информации о характеристиках дороги, а также технико-эксплуатационного состояния.
Теоретическая и методологическая основа исследования
Теоретической и методологической основой исследования являются методы технического зрения, многомерного статистического анализа, системного анализа, математические методы распознавания и анализа изображений, регрессионного анализа, теории баз данных.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Они представляют непосредственный интерес в области автоматизации мониторинга дорожного полотна. Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ряде предприятий, а также используются в учебном процессе в Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ).
Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:
на Российских, межрегиональных и международных научно-технических конференциях и семинарах (2005-2011 гг.);
на заседаниях кафедры АСУ МАДИ.
Полученные в диссертации результаты позволяют производить оперативный контроль эксплуатационного состояния автомобильных дорог, планировать сроки и объемы производства ремонтных работ, планировать производство необходимых ремонтных материалов дорог.
Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов, моделей и методик.
