[发明专利]一种非接触式路面黑冰状态的检测方法

说明书

本发明涉及一种非接触式路面黑冰状态的检测方法。该方法通过分析比较路面的光谱反射数据，实现对路面情况的有效判定，尤其解决了现有技术无法对黑冰路面进行判定的问题。该方法的主要实施步骤包括：1、绘制路面状态的反射率光谱图；2、选取三种波长A、B、C，计算其对应的相对反射率RA_相、RB_相、RC_相；3、根据步骤2的相对反射率设定路面状态判断条件；4、采用与步骤2相同三种波长A、B、C，照射待测路面，计算出三种波长A、B、C对应的相对反射率，从而进行路面状态的判定。

技术领域

本发明涉及一种公路路面情况监测技术，具体涉及一种非接触式路面黑冰状态的检测方法。

背景技术

近年我国高速公路建设发展迅速，高速公路里程迅速增加，然而我国的公路交通事故也越来越多。冰雪天气状况会极大地影响道路通行的安全性和畅通性，对于突发天气变化尤为明显。由于各种车辆都依靠地面摩擦力行驶和制动，路面积水、积雪、结冰都会显著降低轮胎与地面的摩擦力，所以路面气象状态信息是道路气象信息中非常关键的组成部分。

据相关部门统计，冰雪天气下诱发道路交通事故，特别是路面黑冰(Black Ice，也叫暗冰)的形成导致交通事故发生的机率变得很大。由于视觉上不易察觉，给行车出行带来严重的安全威胁，同时也给公路网的安全、高效运行带来了严重影响。

当天气突发降温，一旦公路的路面温度低于0°时，低于结冰的临界点，路面潮湿积水、易产生路面黑冰。造成路面潮湿的原因并不完全来自与天气降水，一些路段由于货车刹车片洒水冷却、以及空气湿度大降温达到露点温度，也会造成路面潮湿，为黑冰的形成提供了条件。路面黑冰由于冰层厚度很薄，甚至冰粒存在于路面细缝之中，道路本身的柏油颜色会从其中透射出来，造成本身冰面的可分辨视度很低，与道路融为一体，不易被人察觉。这种黑色的薄冰，由于其本身温度并不是特别低，所以在冰的表面有一层融化的水，使得这种黑冰路面比温度低的厚冰路面湿滑系数低。

路面黑冰的存在大大降低了路面的摩擦力，将会让车辆失去控制，打滑、打转、刹车距离显着延长，容易使车辆发生打滑和侧翻，给道路交通安全带来极大隐患。路面黑冰最常出现的地方是临近水域或是非常潮湿的地方，例如湖边、河边、水道边、以及潮湿的山谷的低洼处的道路上。

目前，做好冰冻路段高速公路的安全保障工作，提升交通运行安全水平，减少交通堵塞和事故发生，已成为交通行业各部门亟待解决的重要问题。

路面颗粒缝隙间留存的少量水被冻结形成黑冰结构如图1所示，路面黑冰是路面颗粒缝隙间留存的少量水被冻结形成的。在视觉上，黑冰与路面结冰不同，不易被准确判断，因此对行车安全带来极大危害。

目前准确监测路面黑冰的技术手段还不成熟。当前已经有数种路面气象传感器面世，包括埋入式和非接触式测量传感器，但都没有黑冰探测功能。非接触式路面状态传感器利用光学方法探测路面气象状态，能分辨路面积水、结冰、积雪等状态，但是也无法识别路面黑冰，原因是由于冰颗粒嵌入在路面材料颗粒缝隙中，冰结构所占面积小，引起路面散射系数、折射率变化小，特征光谱信号弱，因此直接测量时，黑冰状态一般测量输出为积水、泥水混合物、冰水混合物、结冰，甚至输出积雪的结果，因此黑冰路面的准确探测一直是路面状况监测技术的难题研究方向。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种非接触式路面检测方法，通过分析比较路面的光谱反射数据，实现对路面情况的有效判定，尤其解决了现有技术无法对黑冰路面进行判定的问题。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种非接触式路面黑冰状态的检测方法，包括以下步骤：

【1】绘制路面状态的反射率光谱图；

选择波长范围1050nm-1650nm近红外光分别对不同状态的路面进行照射，并绘制路面在干燥状态和其他状态下的反射率光谱图；