СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОКРЫТИЯ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1. Способ измерения и регистрации технико-эксплуатационных показателей поверхности покрытия дорожной одежды, в процессе которого осуществляют мониторинг улично-дорожной сети посредством передвижной дорожной лаборатории, которую оснащают контрольно-измерительной системой с функциональным комплексом на основе оптико-механической компонентой, для чего упомянутую систему стационарно устанавливают на базовом транспортном средстве и функционально связывают выходные каналы соответствующих подсистем контрольно-измерительной системы с бортовым вычислительным комплексом, функционально являющимся средством обработки полученной информации и передачи результатов обработки на центральную ЭВМ в режиме реального времени, отличающийся тем, что в качестве исследуемых показателей выбирают, по меньшей мере, физико-химические показатели покровного слоя, включая его толщину, дисперсной системы, образующейся на поверхности покрытия дорожной одежды, преимущественно, под воздействием искусственно наносимой в зимнее время антигололедной композиции; процессы качественного и количественного анализа химического состава дисперсных фаз, растворенных в дисперсной среде, упомянутой дисперсной системы осуществляют в режиме экспресс-анализа спектрально-оптическими методами одновременно несколькими функционально схожими, но структурно различными подсистемами функционального комплекса, при этом конечный результат экспресс-анализа формируют на основе усреднения величин идентичных показателей, независимо полученных посредством структурно различных подсистем упомянутого функционального комплекса контрольно-измерительной системы; в составе последней используют, по меньшей мере: подсистему оптического определения и регистрации исследуемых физико-химических показателей, включая толщину покровного слоя, которую организуют на основе импульсного источника оптического излучения, направленного под заданным углом к поверхности исследуемого покровного слоя, и приемника отраженного излучения; первую и вторую подсистемы спектрального экспресс-анализа, каждую из которых организуют на основе собственного оптического газоанализатора и импульсных оптических излучателей, различного для каждой подсистемы, диапазона длин волн, а именно, в виде квантового генератора - в первой подсистеме, и светодиодного излучателя - во второй подсистеме, которые функционально являются средствами трансформации фазового состояния вещества дисперсной системы покровного слоя в зоне импульсного экспонирования этого слоя генерируемыми вышеуказанными излучателями потоками излучения в пыле-, газо-, парообразную смесь, которую транспортируют в рабочие камеры газоанализаторов, причем упомянутую трансформацию осуществляют, преимущественно, в режиме оптически реализуемого взрыва, ударную волну которого искусственно, конструктивными средствами, направляют в зону соответствующих рабочих камер газоанализаторов, функционально используя кинетическую энергию этой волны в качестве средства направленной транспортировки упомянутой пыле-, газо-, парообразной смеси в зону исследования; кроме того, в упомянутом функциональном комплексе контрольно-измерительной системы используют подсистему организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях, сформированную на основе вакуумного насоса и блока кассетных накопителей; посредством данной подсистемы в процессе указанного экспресс-анализа, в промежутки времени между импульсами оптических излучателей первой и/или второй подсистем спектрального анализа, осуществляют отбор проб вещества упомянутого покровного слоя дисперсной системы в естественном фазовом состоянии; причем структурные элементы данной подсистемы, в частности, вакуумный насос с его транспортировочными магистралями, и подсистем спектрального экспресс-анализа пространственно и конструктивно организуют на базовом транспортном средстве таким образом, что упомянутый вакуумный насос одновременно используют и в качестве дополнительного средства направленной транспортировки упомянутой пыле-, газо-, парообразной смеси в рабочие камеры оптических газоанализаторов в процессе осуществления экспресс-анализа; причем результаты лабораторного анализа исследуемого вещества используют для окончательной корректировки усредненных результатов, полученных на основе экспресс-анализа.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оптического квантового генератора в первой подсистеме спектрального экспресс-анализа используют углекислотный лазерный генератор излучения ИК-диапазона длин волн.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оптического светодиодного излучателя во второй подсистеме спектрального экспресс-анализа используют светодиод с диапазоном длин волн излучения белого цвета.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве конструктивных средств, посредством которых искусственно направляют ударную волну в зону рабочих камер газоанализаторов, используют открытые со стороны исследуемого покровного слоя дисперсной системы кожухи, полости которых пространственно отделяют одну от другой, а оптические излучатели подсистем спектрального экспресс-анализа размещают в соответствующих полостях этих кожухов, которые одновременно функционально используют в качестве средств защиты участников движения от воздействия генерируемого излучения высокой мощности.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе режима эксплуатации функционального комплекса обеспечивают защиту от загрязнения оптических структур его оптико-механической компоненты от пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя дисперсной системы, а также иных негативных факторов, для чего указанные структуры размещают в каналах подачи сжатого воздуха, направление потока которого организуют по направлению распространения генерируемых оптическими структурами потоков излучения, за исключением приемника отраженного излучения подсистемы оптического определения и регистрации исследуемых показателей, для которого направление указанного воздушного потока организуют против направления распространения отраженного потока излучения.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе направленной транспортировки пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя дисперсной системы в рабочие камеры газоанализаторов осуществляют сепарацию этой смеси, посредством чего обеспечивают ее очистку от твердых частиц, например песка, не изменивших своего исходного фазового состояния в процессе экспонирования импульсными оптическими излучателями.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе функционирования подсистемы организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях осуществляют прогрев поверхности дорожного покрытия в области отбора пробы исследуемого вещества с возможностью образования между этой поверхностью и покровным слоем дисперсной системы разделительного слоя в жидкой фазе, для чего используют импульсный источник ИК-излучения.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в подсистеме организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях используют вакуумный насос с регулируемой мощностью всасывания, при этом, в период отбора проб исследуемого покровного слоя вещества дисперсной системы в естественном агрегатном состоянии мощность всасывания увеличивают до необходимой величины, обеспечивающей реализацию его функции транспортировки упомянутого вещества в данных условиях.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что контрольно-измерительную систему формируют комплексной и оснащают дополнительной оптической компонентой, которую формируют на основе, по меньшей мере: подсистемы регистрации дефектов проезжей части дорожного объекта и элементов ее обустройства, функционально являющейся средством двухмерной оценки упомянутых дефектов и элементов обустройства, включающим линейную камеру сканирования; подсистемы регистрации состояния обустройства дорожного объекта, функционально являющейся средством оценки состояния элементов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства, включающим, по меньшей мере, две линейные камеры бокового сканирования; данные подсистемы устанавливают на раме для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы с возможностью попадания в их поле зрения упомянутых контролируемых элементов дорожного объекта; по меньшей мере, одну из упомянутых подсистем оптической компоненты контрольно-измерительной системы оснащают средством локальной подсветки исследуемых зон поверхностей элементов дорожного объекта в условиях их освещенности не соответствующих заданным параметрам освещенности, регламентируемым свойствами оптоэлектронных каналов линейных камер сканирования соответствующей подсистемы; данное средство локальной подсветки конструктивно и пространственно организуют с возможностью формирования в поле зрения объективов упомянутых линейных камер сканирования светового потока с геометрией поперечного сечения в виде полосы света с заданным распределением освещенности по длине и ширине формируемой полосы света, при этом ширину упомянутой полосы рассчитывают из условия обеспечения исключения ослепления участников движения в момент пересечения сформированной полосы света в процессе регулярного дорожного движения с законодательно разрешенной скоростью.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что средство двухмерной оценки дефектов и элементов обустройства дорожного покрытия, включающее линейную камеру сканирования, размещают, преимущественно, в области передней консольной части рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы, а структурные элементы этого средства конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации соответствующих упомянутых дефектов на ширине дорожного покрытия до 12 м с точностью в поперечном и продольном направлениях 10 мм.
11. Способ по п.9, отличающийся тем, что линейные камеры бокового сканирования средства оценки состояния объектов обустройства справа, слева и сверху от траектории движения базового транспортного средства размещают, например, в центральной части рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы по разные стороны от ее продольной оси, а структурные элементы этого средства 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.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе мониторинга улично-дорожной сети осуществляют построение микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении, для чего состав контрольно-измерительной системы дополнительно включают подсистему замера продольной ровности дорожного объекта, конструкцию которой оснащают, по меньшей мере, одним лазерным датчиком измерения продольной ровности и датчиками ускорения этой подсистемы в количестве, соответствующем количеству лазерных датчиков и функционально связанных с соответствующими лазерными датчиками.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что в составе конструкции подсистемы замера продольной ровности используют два лазерных датчика измерения продольной ровности и соответственно два датчика ускорения; каждую пару структурных элементов лазерный датчик/датчик ускорения размещают 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 этой подсистемы конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации микропрофиля дорожного покрытия в продольном направлении с шагом не менее 125 мм и точностью 0,1 мм.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе мониторинга улично-дорожной сети осуществляют трехмерное построение микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении, для чего в состав контрольно-измерительной системы дополнительно включают подсистему замера поперечной ровности дорожного объекта, конструкцию которой оснащают, по меньшей мере, одним лазерным генератором линии объемного сканирования и камерой объемного сканирования, которые устанавливают на раме для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что в составе конструкции подсистемы замера поперечной ровности используют два лазерных генератора линии объемного сканирования, которые устанавливают, например, в передней части консоли рамы для монтажа функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы с возможностью формирования линии объемного сканирования, например, впереди базового транспортного средства, а камеру объемного сканирования этого средства размещают на упомянутой раме с возможностью расположения линии объемного сканирования в пределах угла зрения ее объектива; при этом структурные элементы этой подсистемы конструктивно и пространственно организуют с возможностью обеспечения регистрации и построения микропрофиля дорожного покрытия в поперечном направлении на ширине до 12 м с точностью 2 мм.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе мониторинга улично-дорожной сети осуществляют линейную привязку результатов измерений, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем к относительной и абсолютной системам координат, для чего в состав контрольно-измерительной системы дополнительно включают 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, в состав конструкции которого включают энкодер, а вторая - средством привязки результатов измерений, полученных при работе всех вышеуказанных подсистем к абсолютной системе координат, в состав конструкции которого включают спутниковую навигационную систему.
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что контрольно-измерительную систему оснащают оптической станиной, которую устанавливают на раме для монтажа, по меньшей мере, части функциональных средств оптической компоненты контрольно-измерительной системы на виброопорах, а функциональные элементы соответствующих подсистем устанавливают непосредственно на оптической станине, в том числе и на индивидуальных виброопорах.
18. Функциональный комплекс для измерения и регистрации технико-эксплуатационных показателей поверхности покрытия дорожной одежды в процессе осуществления мониторинга улично-дорожной сети, включающий предназначенную для стационарной установки на базовом транспортном средстве оптико-механическую компоненту, функционально являющуюся составной частью контрольно-измерительной системы; выходные каналы соответствующих подсистем оптико-механической компоненты функционально связаны с бортовым вычислительным комплексом, функционально являющимся средством обработки полученной информации и передачи результатов обработки на центральную ЭВМ в режиме реального времени, отличающийся тем, что оптико-механическая компонента функционально является средством дублирующего исследования физико-химических показателей покровного слоя, включая его толщину, дисперсной системы, образующейся на поверхности покрытия дорожной одежды, преимущественно, под воздействием искусственно наносимой в зимнее время антигололедной композиции; оптико-механическая компонента включает, по меньшей мере: подсистему оптического определения и регистрации исследуемых показателей, включая толщину покровного слоя, которая организована на основе импульсного источника оптического излучения, главная оптическая ось излучающей структуры которого направлена под заданным углом к поверхности исследуемого покровного слоя, и приемника отраженного излучения; первую и вторую подсистемы спектрального экспресс-анализа, каждая из которых организована на основе собственного оптического газоанализатора и импульсных оптических излучателей различного диапазона длин волн, а именно, в виде квантового генератора - в первой подсистеме, и в виде светодиодного излучателя - во второй подсистеме, которые функционально являются средствами трансформации фазового состояния вещества дисперсной системы покровного слоя в зоне импульсного экспонирования этого слоя генерируемыми вышеуказанными излучателями потоками излучения в пыле-, газо-, парообразную смесь, предназначенную для транспортировки в рабочие камеры газоанализаторов, причем используются оптические излучатели такой мощности, энергии которых, генерируемой за период импульса излучения, достаточно для осуществления упомянутой трансформации, преимущественно, в режиме оптически реализуемого взрыва, кинетическая энергия ударной волны которого функционально является средством транспортировки упомянутой пыле-, газо-, парообразной смеси в зоны исследования, т.е. в область рабочей камеры соответствующего газоанализатора, причем заданная направленность ударной волны обеспечивается посредством оснащения оптико-механической компоненты механическими средствами, конструктивно и пространственно организованными с возможностью практической реализации этой функции; кроме того, оптико-механическая компонента оснащена подсистемой организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях, организованной на основе вакуумного насоса и блока кассетных накопителей, которая выполнена с возможностью отбора проб вещества покровного слоя дисперсной системы в естественном агрегатном состоянии в процессе вышеуказанного экспресс-анализа в промежутки времени между импульсами оптических излучателей первой и/или второй подсистем спектрального анализа; причем структурные элементы данной подсистемы, в частности вакуумный насос с его транспортировочными магистралями, и подсистем спектрального анализа структурно и конструктивно организованы на базовом транспортном средстве таким образом, что упомянутый вакуумный насос одновременно функционально является и дополнительным средством обеспечения направленной транспортировки упомянутой пыле-, газо-, парообразной смеси в рабочие камеры оптических газоанализаторов в процессе осуществления экспресс-анализа.
19. Функциональный комплекс по п.18, отличающийся тем, что в качестве оптического квантового генератора в первой подсистеме спектрального экспресс-анализа используется углекислотный лазерный генератор излучения ИК-диапазона длин волн.
20. Функциональный комплекс по п.18, отличающийся тем, что в качестве оптического светодиодного излучателя во второй подсистеме спектрального экспресс-анализа используется светодиод с диапазоном длин волн излучения белого цвета.
21. Функциональный комплекс по п.18, отличающийся тем, что в качестве конструктивных средств, посредством которых искусственно обеспечивается направленность ударной волны в зону рабочей камеры газоанализатора, используются открытые со стороны исследуемого покровного слоя дисперсной системы кожухи, полости которых пространственно отделены одна от другой, а оптические излучатели подсистем спектрального экспресс-анализа размещены в соответствующих полостях этих кожухов, которые одновременно функционально используются в качестве средств защиты участников движения от воздействия генерируемого излучения высокой мощности.
22. Функциональный комплекс по п.18, отличающийся тем, что он оснащен средствами защиты от загрязнения оптических структур его оптико-механической компоненты от пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя дисперсной системы, а также иных негативных факторов, которые выполнены в виде каналов подачи сжатого воздуха, а указанные структуры размещены в этих каналах таким образом, чтобы направление потока сжатого воздуха совпадало по направлению с распространением генерируемых оптическими структурами потоков излучения, за исключением приемника отраженного излучения подсистемы оптического определения и регистрации исследуемых показателей, для которого канал организован с возможностью обеспечения направления указанного воздушного потока против направления распространения отраженного потока излучения.
23. Функциональный комплекс по п.18, отличающийся тем, что оптико-механическая компонента оснащена сепараторами конструктивно и пространственно организованными в ней с возможностью осуществления, в процессе направленной транспортировки пыле-, газо-, парообразной смеси исследуемого вещества покровного слоя дисперсной системы в рабочие камеры газоанализаторов, сепарации этой смеси с обеспечением возможности ее очистки от твердых частиц, например песка, не изменивших своего исходного фазового состояния в процессе экспонирования импульсными оптическими излучателями.
24. Функциональный комплекс по п.18, отличающийся тем, что подсистема организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях оснащена средством прогрева поверхности дорожного покрытия в области отбора пробы исследуемого вещества с возможностью образования между этой поверхностью и покровным слоем дисперсной системы разделительного слоя в жидкой фазе, которое выполнено в виде импульсного источника ИК-излучения заданной мощности, обеспечивающей реализацию его функции.
25. Функциональный комплекс по п.18 или 24, отличающийся тем, что в подсистеме организации химического анализа вещества покровного слоя дисперсной системы в лабораторных условиях используется вакуумный насос с регулируемой мощностью всасывания, при этом его предельная мощность выбирается из условия обеспечения отбора проб исследуемого покровного слоя вещества дисперсной системы в естественном фазовом состоянии в заданных условиях эксплуатации.