Ulaz za korisnike

Automatski analizator cesta

|
Automatski analizator cesta
 
Automatski analizator cesta
Ručno snimanje oštećenja kolnika ima više nedostataka uključujući razlike u ocjenjivanju, pogibije i visoke troškove osoblja koje sporo obavlja snimanje ceste. Ove su činjenice bile poticaj za razvoj automatskih uređaja i tehnika za ocjenjivanje raznih tipova oštećenja kolnika.

U sustavnom gospodarenju cestama važno je odrediti prioritete održavanja i rehabilitiranja na način da se raspoloživa sredstva proračuna iskoriste racionalno. Ovaj se cilj ne može postignuti bez podataka koji se dobiju uporabom pouzdanih mjernih uređaja za nadgledavanje tehničkog stanja kolnika i cesta. Ručno snimanje oštećenja kolnika ima više nedostataka uključujući razlike u ocjenjivanju, pogibije i visoke troškove osoblja koje sporo obavlja snimanje ceste.

Ove su činjenice bile poticaj za razvoj automatskih uređaja i tehnika za ocjenjivanje raznih tipova oštećenja kolnika. Automatska mjerna oprema zasniva se na filmskoj i videotehnici što omogućuje kontinuirano i zorno predočavanje oštećenja kolnika. S takvim se uređajima površina ceste ili snima posebnim kamerama okomito postavljenim prema površini ceste, ili se učini videosnimka visoke rezolucije.

Jedan od takvih mjernih uređaja jest ARAN (Automatic Road Analyzer), potpuno automatizirani sustav kanadske proizvodnje koji koristi s više videokamera i sinkronizirano osvjetljenje montirano na vozilu. Snimanje okoliša ceste i vidljivih oštećenja na površini kolnika obavlja se videokamerom dok se vozilo kreće radnom brzinom do 90 km/h. Ova činjenica otvara nove tehničke i poslovne mogućnosti u području nerazornog ocjenjivanja stanja cesta, te u primjeni takve tehnologije u projektiranju i realizaciji tehničkih rješenja za obnovu cesta (kad se takav mjerni uređaj nabavi).

Opis analizatora cesta

Automatski analizator cesta (ARAN), glavni je višegodišnji razvojni proizvod jedne multinacionalne tvrtke s preko 30 godina iskustva u visoko specijaliziranim poslovima održavanja i gospodarenja cestama sa sjedištem u Kanadi. ARAN je specijalno vozilo koje sadrži sveobuhvatni sustav računala i senzora uključujući lasere, žiroskope, ultrazvučne senzore i drugu naprednu tehnologiju. Mjerno vozilo može prikupiti do petnaestak različitih vrsta informacija i podataka o stanju ceste i okolne infrastrukture u samo jednom prolazu s normalnom brzinom koja ne ugrožava ostali promet na cesti.

Sustav je projektiran modularno, tako da se razvojem tehnologija novi podsustavi mogu jednostavno i financijski povoljno nadograditi. Uz potpunu programsku podršku svi su proizvodi spojivi s velikim brojem postojećih sustava za gospodarenje cestama. ARAN osigurava informacije za bolju podršku pri odlučivanju o gospodarenju u održavanju cesta prikupljanjem konzistentnih i točnih podataka brzo i isplativo; omogućuje snimanje ovih podataka: automatsko detektiranje pukotina, uzdužni profil/ravnost (IRI) ceste, poprečni profil/kolotragovi, uzdužni i poprečni nagib, teksturu kolnika, trenje površine kolnika, stanje ili oštećenje kolnika, videozapis katastra cesta, svjetlosne značajke horizontalne signalizacije kolnika, geometrijske značajke; nagibi, stacionaža, visine, GPS koordinate. ARAN je konstruiran od više zasebnih podsustava koji obavljaju različite funkcije. Time je omogućen i izbor prema trenutnim potrebama i budućim tehnologijama.

Podsustavi automatskog analizatora cesta

Wise Crax je potpuno automatiziran podsustav za detekciju pukotina i ocjenu stanja kolnika. Program obrađuje videozapis i potpuno određuje pukotine (dužinu, širinu, rasprostiranje, orijentaciju), klasificira ih prema tipu, veličini i opsegu te daje ukupnu statističku obradu i kartu pukotina.

Glavna značajka podsustava jest da snima i analizira kontinuirani odsječak kolnika u komadu odjednom, a ne po dijelovima ili pojedinim slikama, tako da se dobije potpuni uvid i analiza pukotina koje se protežu kroz više područja.

Detektiranje pukotina pomoću video zapisa

Kamere velike brzine smještene na stražnjem kraju vozila snimaju oštre i čiste slike pri promjenljivoj brzini vozila do 80 km/sat. Video se snima kao kontinuirani zapis visokog kontrasta. Jako stroboskopsko svjetlo uklanja sjene okolnih objekata na kolniku i utjecaj izravnog sunčevog svjetla.

Računalo uklanja eventualna preklapanja i “rupe” kod snimanja po cijeloj širini i duljini kolnika. Odabiru se pojedini dijelovi zapisa i optimiziraju parametri detekcije iz kontrasta, osvijetljenosti i stanja površine. U ovoj fazi dobije se karta pukotina preko video zapisa. Ako ne zadovoljava, postupak se ponovi i tako optimizirani, parametri se onda koriste za izradu cjelovitih karata pukotina. Također se pohranjuju podaci o položaju, dužini, širini i morfologiji pojedinih zasebnih pukotina.

Klasificiranje i vrednovanje pukotina

Osnovni cilj je odvojiti detekciju i klasificiranje pukotina, tako da promjene u načinu interpretacije i uporabe podataka o pukotinama ne utječu na bilo koji dio cjelovitog postupka. Može se oblikovati više kategorija pukotina putem raznih kombinacija tipa i morfologije, položaja, jačine, širine, gustoće i značajke metode mjerenja pukotina.

Izlazni podaci

Tri su osnovna tipa podataka: sažetak pukotina (tekst u ASCII formatu s intervalima 10 m, 20 m, i 1/100 milje), digitalna karta pukotina (pohranjena u sustavni format koji se može tiskati) i videozapis kolnika (s pripadnom kartom pukotina u digitalnom ili prema potrebi, tiskanom obliku). U nekim posebnim slučajevima stanja površine kolnika i pri potrebi detekcije uskih pukotina vizualna točnost detekcije kamerama može biti nezadovoljavajuća. Točnost postupka određuje se usporedbom vizualnog pregleda i rezultata programa na odabranim oglednim odsječcima ceste. Eventualno, u slučaju točnosti manje od npr. 80%, potrebno je na drugi način ispitati raspucanost površine kolnika.

Surveyor

Surveyor je jedinstveni računalni mjerni sustav povezan s videom kojim se mogu locirati položaji i veličina raznih objekata i infrastrukture (prometni znakovi, mostovi, hidranti, poklopci i sve ostalo) vožnjom normalnim brzinama. Tako se mogu prirediti baze podataka s popisom i položajem objekata za bilo koju vrstu infrastrukture. U sustav su uključena tri načina mjerenja: DMI – instrument za mjerenje razdaljine, inercijalni žiro-sustav i GPS. Kamera snima cijeli panoramski pogled ispred vozila koji je prikazan na ekranu na kojem se pri mjerenju jednostavno "klikne" mišem na željeni objekt.

I ovaj je sustav modularan i može se preko GPS-a uključiti u geografski informacijski sustav, dok se pregledna karta može oblikovati i zabilježiti (AUTO-CAD, ARC/INFO, Intergraph).

POS/LV

POS/LV jest najnoviji precizni podsustav za određivanje položaja i orijentacije vozila, tj. Različitih geometrijskih elemenata ceste i njezina globalnog položaja. U koordinaciji s ostalim mjernim podsustavima kao što su DMI i GPS određuju se uzdužni i poprečni profili višetračnih kolnika, radijusi zakrivljenosti, nagibi, nadmorske visine i ostalo. Računalni program iz snimljenih poprečnih profila potom računa količine materijala (npr. novi asfalt ili remiks) za izravnavanje kolnika. Sustav uz pomoć posebne jedinice točno mjeri poprečneelemente ceste bez utjecaja ljuljanja šasije vozila, dok inercijalni referentni sustav nadopunjuje nedostatke prigubljenju veze sa satelitom.

Laser SDP

Laser SDP podsustav određuje uzdužni profil te mjeri ravnost (IRI) i ostale pokazatelje pomoću ultrabrzog lasera, koji detektira čak i vrlo kratke izbočine do 10 cm i neravnine od 100 m u realnom vremenu. Za razliku od prijašnjih podsustava (npr. ultrazvučnog), ovaj podsustav detektira kratkovalne i ostale nepravilnosti koje bitno utječu na neravnost, vibracije i neudobnost vožnje. Međunarodni indeks ravnosti (IRI) i ostali čimbenici računani u realnom vremenu štede vrijeme i napore za izradu baze podataka koja se izravno digitalno pohranjuje.

Posebni softver mjeri i analizira nepravilnosti kod betonskih kolnika. Najviša razina točnosti ovog podsustava (čak iznad razine ASTM Class I profilera) čini ga odličnim za primjene na projektnim razinama

Smart Rutbar

Smart Rutbar rabi se za definiranje poprečnog profila ceste radi određivanja dubine i izraženosti kolotragova. Posebni softver proračunava količine asfalta (novog, remiksa ili drugo) koji je potreban za sanaciju profila kolnika. Podsustav se koristi konzolom na prednjem dijelu vozil s 19 ultrazvučnih senzora i dva teleskopska nastavka sa svake strane s još po 9 senzora.

Tako veliki broj senzora određuje poprečni profil, uz točnost svakog senzora od oko 1 mm. Također se i dvostruki kolotragovi točno definiraju, dok neizbježno normalno krivudanje vozila po cesti ne utječe na mjerenje. Uz grafičke prikaze, skice i proračun količine potrebnoga asfaltnog materijala prikazani su i kolotragovi, mjesta zadržavanja vode i ostalo. Podsustav izračunava i potrebne poprečne nagibe na osnovi ukupne geometrije i baze podataka o poprečnim profilima kolotragova. Upotrijebljen zajedno s podsustavom POS/LV omogućuje točnost mjerenja koja je približna ili veća od drugih podsustava uz uštedu vremena i uz mnogo sigurnije muvjete rada.

GPS

GPS - globalni satelitski navigacijski podsustav određuje trodimenzionalne koordinate položaja, tj. Geografsku širinu, dužinu i nadmorsku visinu svih promatranih elemenata ceste i pratećih objekata za koje se mogu onda oblikovati karte s pomoću CAD-a i GIS-a. Podsustav je integriran s drugim ARAN-ovim podsustavima (DMI, smart geometrics ili POS/LV) koji u slučaju prekida veze s nekim od satelita nadopunjuju nedostatak.

Točnost podsustava ovisi o odabiru između tri različita načina i kreće se u rasponu od ± 50(100) m do ± 2(3) m.

Panoramic Right-of-Way (ROW) Video

Panoramic Right-of-Way (ROW) Video snima videozapis jednim prolaskom vozila na punoj širini kolnika. Do šest kamera može snimiti različite perspektive (prednju, stražnju i bočnu) simultano i sinkronizirano. Moguće je odabrati različite kombinacije broja i mjesta postavljanja kamera uz različite rezolucije snimanja. Jedna do tri kamere mogu biti postavljene na prednjem dijelu. Tako npr. model 4300 ima kameru postavljenu unutar kabine između vozača i suvozača (jedna do dvije kamere), a model 4900 tri panoramske kamere u zasebnom kućištu postavljenom na krovu. Najbolje rezultate daju tri panoramski postavljene kamere s ukupno najboljom rezolucijom i punom panoramskom širinom snimanja od 1300, slično pogledu vozača.

Zatim puna panoramska širina snimanja s više kamera osim uvida u središnji dio (sam prometni trak po kojem se vozi) daje puni pregled kolnika lijevo i desno i svih objekata (infrastrukture) uz cestu koji se onda mogu automatski locirati i upisati u baze. Velika rezolucija po potrebi omogućuje “zumiranje” i točniju analizu određenog detalja na ekranu, npr. Oštećenja na kolniku ili bilo čega drugog. Snimanje kolnika radi obrade pukotina, oštećenja itd. (vidi program WiseCrax) obavlja se dvjema kamerama na konzolama istaknutim na stražnjem dijelu vozila.

Inventory Keyboard

Inventory Keyboard je tipkovnica koja tehničaru omogućuje snimanje stanja kolnika i različitih objekata (prometnih znakova, mostova, propusta i ostalog), tako da se sve tipke mogu programirati na određeni objekt ili funkciju koja je onda označena na LCD ekranu. Tipkovnica se može rabiti i u uredu za procjenu stanja kolnika ili snimanje položaja objekata uz cestu uz pomoć posebnog V-RATE softvera. Potpuno programirana tipkovnica omogućuje također i procjenu po vrsti, jačini i opsegu oštećenja jednostavnim pritiskom tipke koja je za to određena. To je naročito pogodno ako postoje neki posebni zahtjevi ili potrebe. Svaku tipku "pokriva" mali LCD-ekran koji može prikazivati programirane simbole, riječi, ikone i na taj način povećati i ubrzati učinak.

LaserLux

LaserLux je podsustav koji laserom za skeniranje mjeri povratnu refleksiju oznaka (horizontalna signalizacija) na kolniku. Poseban ARAN-ov softver omogućuje analizu i uključenje podataka u sigurnosni sustav baze podataka i usklađenost s ostalim mjerenjima Laserski se snop projicira ispred vozila i širi lijevo i desno preko oznaka na kolniku. Snop se reflektira oznaku na kolniku i registrira redom fotoelemenata.

Geometrija lasera i reda foto-elemenata odmjerava standardnu geometriju farova iz perspektive vozačeva pogleda. Količina odbijenoga povratnoga laserskog svjetla na niz fotoelemenata određuje povratnu refleksiju oznaka na kolniku. Slaba povratna refleksija predstavlja lošu vidljivost oznaka noću. Uređaj se može brzo postaviti na jednu ili drugu stranu vozila ili se mogu rabiti dva uređaja za istodobno mjerenje na obje strane prometnog traka. LaserLux podsustav sadrži operativni softver za korisne grafičke prikaze i bilježenje te baze podataka.

Laser i fotoprijamnik postavljeni su pod kutom koji udvostručuje učinak svjetla od farova vozila što se reflektira nazad prema vozaču. Geometrija je definirana na stupanj od 1/3, tako da je mjerno područje na 10 metara ispred lasera. Upadni kut (kut između svjetlosnog snopa i kolnika) može se postaviti prema sjevernoameričkom standardu na 1,50, ili prema Europskoj komisiji za normizaciju na 1,240.

Laserski snop skenira površinu širine jednog metra zbog uklanjanja utjecaja krivudanja vozila. Posebni filtri omogućuju mjerenje noću i pri izravnom sunčevu svjetlu. Putno računalo računa i prikazuje vrijednosti povratne refleksije u realnom vremenu što omogućuje praćenje valjanosti podataka skeniranja.

Nakon toga analiziraju se vrijednosti na odabranim odsječcima i oblikuju tablični i grafički izvještaji. Integrirana videokamera prikazuje površinu koja se mjeri na monitoru u kabini radi mogućnosti korekcije i “štimanja”. Video i pripadni prikaz podataka mjerenja mogu se snimiti na video rekorder za kasnije preglede.

Po želji može se dodati panoramska snimka-zapis (Rightof-way video) prometnih znakova ili drugog. Inače je moguće mjeriti jednostruke i dvostruke, žute i bijele, pune i isprekidane crte, ili bilo koju njihovu kombinaciju.

Može se rabiti za obojene i epoksidne crte, trake i za bilo koju vrstu reflektivnog materijala sa staklenim zrnjem i bez njega. Vozilo je opremljeno uređajem za mjerenje udaljenosti (DMI) koji prilaže stacionaže bazi podataka i videozapisu. Po želji može se dodati i GPS prijamnik radi označavanja geografske širine i dužine. Podaci se mogu jednostavno unijeti u većinu GIS i ostalih baza podataka.

Smart Texture

Smart Texture je podsustav koji laserom visoke frekvencije mjeri dubinu teksture i makroteksturu kolnika. Podaci o teksturi mogu se u realnom vremenu pregledavati tijekom mjerenja. Profili teksture mogu se detaljno pregledavati i statistički obrađivati za primjenu u održavanju kolnika. Podsustav pokriva široki raspon vrijednosti teksture pri brzinama do 100 km/h. Također se registriraju i grubi “poremećaji” teksture.

Rezultati ispitivanja pokazuju 96% podudaranje pri usporedbi sa standardnim ispitivanjem (npr. metodom pjeskarenja).

Friction Tester

Friction Tester upotrebljava kotač s ograničenim proklizavanjem i određenu količinu vode za mjerenje površinskog trenja kolnika. Uređaj mjeri vertikalnu silu opterećenja i horizontalnu silu povlačenja, a potom računalo računa čimbenik trenja. 3.12. DMI (Distance Measuring Instrument) jest uređaj za mjerenje stacionaža i udaljenosti.

To je najosnovnije i jedno od najvažnijih mjerenja jer svi podaci moraju biti označeni svojim položajem na cesti. Moguće je voziti različitim brzinama bez utjecaja na rezultate mjerenja. Uređaj mjeri i promjene brzine koje se uporabljuju pri žiro-sustava i GPS podsustavu za precizno određivanje globalnog položaja vozila. Tako se određene geografske koordinate mogu primijeniti pri izradi CAD i GIS karata.

Smart geometrics

Smart geometrics je podsustav koji se koristi kombinacijom žiroskopa i softvera za mjerenje poprečnih profila, nagiba, polumjera zakrivljenosti itd. Podsustav se zasniva na žiroskopima koji mjere okretanje vozila oko uzdužne osi (roll), poprečne osi (pitch) i vertikalne osi (heading). Na osnovi tih mjerenja i drugih podataka računalo određuje položaje, tj. stacionaže i duljine svih zakrivljenosti i nagiba. Podaci okretanja oko uzdužne osi kombinirani s podacima iz sustava Smart Rutbar oblikuju detaljne poprečne profile ceste svakog traka zasebno. Posebni softver zatim omogućuje prikaz ukupnog poprečnog profila višetračnog kolnika i definiranje količina asfalta za saniranje, mjesta zadržavanja vode i mjesta moguće pojave akvaplaniranja.

VisiData

VisiData je softver koji omogućuje prikaz podataka tablično i dijagramima uz sinkronizirani videoprikaz (zapis). Za bilo koji potrebni podatak, kao što su vrijednost oštećenja, određena značajka ceste ili drugo, s pomoću posebne (SQL) funkcije mogu se pronaći, to jest definirati područja kolnika ili cestovni odsječci s traženim podacima zajedno s dijagramima i videosnimkom ceste.

Baze podataka mogu se prikazati na svim razinama od državne do regionalne, pa sve do detaljnog uvida u pojedini odsječak. Uz ovu najkorisniju funkciju postoje i druge mogućnosti kao. npr. brzo pretraživanje tj. ”vožnja” kroz videozapis do stacionaže gdje je potreban detaljni pregled, zatim potraga za određenim objektima itd. Program se upotrebljava na dva načina: stvaranjem video CD-ROM-a i popisom cestovnih objekata (katastar).Stvaranje video CD-ROM-a zasniva se na povezivanju videozapisa i cestovnih baza podataka. Postupak se sastoji od tri dijela:

1) Oblikovanje uređivačkih lista - Mogu se oblikovati liste na osnovi baze podataka na raznim razinama: regija, cestovni pravac, odsječak ili dio određen nekim potrebama (npr. odsječci od 10 m). Program će provjeravati broj upisanih prozora i potrebu za memorijom i izvještavati o ostatku slobodnog prostora na CD-ROM-u. Podsustav omogućuje kreiranje do 4 CD-ROM-a istodobno. Program je također otvoren za daljnja dorađivanja lista radi potrebne zamjene ili nadopune lokacija i odsječaka. 2) Pretraživanje i komprimiranje zapisa - Automatskim nadzorom videorekordera, traka se premotava do videozapisa na traženoj lokaciji. Potom se zapis komprimira i pohranjuje na disk.

3) Snimanje CD-ROM-a - Nakon rečenoga se uz pohranjene videozapise na disk upisuju i sve ostale potrebne informacije. Popis (katastar) objekata potpuno je prilagođen za prijam podataka s videa, tako da se tijekom pregledavanja trake može bilo kojom točkom ("klikom" miša na ekranu) odabrati objekt za digitalizaciju. Zatim se objekt svrstava u jedan od prethodno određenih tipova objekata i po potrebi se dodaju neke značajke ili komentari. Podaci se potom pohranjuju u sljedeće formate baza podataka opće namjene: komprimirani videozapis, identifikator trake i broja okvira, položaj, zemljopisna širina i dužina, određeni tipovi objekata uz upisane značajke i ostali podaci o cesti. Ovi se podaci zatim mogu snimiti na CD-ROM, uvesti u GIS sustav itd. Umjesto videozapisa za sve navedeno može se uporabiti i CD-ROM.

Zaključak

Na kraju treba reći da su opisani programi i baza podataka priređeni na osnovi uporabe ARAN-a kompatibilni s velikim brojem raznih sustava gospodarenja. Tako se ARAN-ove baze podataka mogu primijneiti u raznim aplikacijama za gospodarenje infrastrukturom, kao što su sustavi gospodarenja kolnicima (PMS), geografski i nformacijski sustavi (GIS), sustav monitoringa performansa cesta (HPMS), sustavi gospodarenja znakovima (SMS), sustavi gospodarenja mostovima (BMS). istraživanje prometnih nezgoda, katastar cesta.

Sveobuhvatni sustav ARAN posebno je projektiran za prilagodbu svim poznatim sustavima, koji se danas primjenjuju u gospodarenju cestama, kao što su HDM-Highway Development and Management (World Bank), Deighton Associates – dROAD, dTIMs, Hansen Information Technologies, ERES, Braun/Intertec, UMA Engineering, Micro Paver, San Francisco Bay Area MTC, PCS/Law Engineering, Stantec (bivši ITX Stanley), CarteGraph, ESRI, Intergraph. Mjerni uređaj opisanih mogućnosti poželjno bi bilo imati na raspolaganju za potrebe analize tehničkog stanja i prognoze ponašanja cestovne infrastrukture Hrvatske. Praktična primjena ARAN–a svakako bi pridonijela i bržem razvoju sustavnog održavanja i gospodarenja cestama u nas.

www.masmedia.hr

Materijali