Politechnika Gdańska pozyskała samochód badawczy wyposażony w system laserowy umożliwiający zaawansowane pomiary stopnia zużycia nawierzchni drogowych, autostradowych oraz lotniskowych. To unikatowy sprzęt na polskich uczelniach. Nowe narzędzie badawcze ma pomóc w opracowywaniu wytycznych dla zarządców dróg, które pozwolą ograniczyć remonty i związane z nimi utrudnienia w ruchu.

– W ostatnich kilkunastu latach w Polsce oddano do użytku ponad pięć tysięcy samych tylko dróg krajowych i autostrad. Efektywne utrzymanie i zarządzanie tą stale rozbudowującą się siecią drogową wymaga odpowiedniej diagnostyki, oceny stanu technicznego nawierzchni. Dlatego też planujemy tworzyć strategie utrzymaniowe nawierzchni, które dostarczyłby zarządcom dróg wytyczne pozwalające uniknąć kosztownych remontów, a co za tym idzie i utrudnień w ruchu – mówi dr hab. inż. Piotr Jaskuła, prof. PG, kierownik Katedry Inżynierii Transportowej na Wydziale Inżynierii Lądowej i Środowiska PG.

Narzędziem, które ma pomóc naukowcom w opracowaniu takich strategii jest nowy pojazd wyposażony w system do pomiaru właściwości funkcjonalnych nawierzchni, które ulegają zmianom w efekcie dużego natężenia ruchu pojazdów ciężarowych oraz na skutek działania czynników środowiskowych. Są to różnego rodzaju spękania (efekt oddziaływania niskich temperatur), koleiny (powstają podczas gorących miesięcy letnich), łaty i ubytki, ale też głębokość tekstury nawierzchni (decyduje o właściwościach przeciwpoślizgowych i jest ważna ze względu na bezpieczeństwo użytkowników dróg), oraz stopień równości nawierzchni (wpływa na komfort podróży).

Czujniki 3D wychwycą uszkodzenia

Sam samochód pełni funkcję platformy badawczej. Sercem nowego narzędzia jest jeden z najbardziej zaawansowanych spośród dostępnych obecnie na świecie systemów wykorzystujących wysokiej rozdzielczości obraz i sygnał laserowy LCMS-2 (Laser Crack Measurement System).

–  System ten z dużą czułością i dokładnością potrafi wyłapać uszkodzenia na większości typów nawierzchni drogowych, zarówno asfaltowych, jak i z betonu cementowego już na wczesnym etapie ich powstawania – mówi dr hab. inż. Marek Pszczoła, prof. PG, z Katedry Inżynierii Transportowej. – Pomiar opiera się na przetworzeniu obrazu 3D nawierzchni o bardzo wysokiej rozdzielczości. Specjalistyczne kamery rejestrują obraz nawierzchni wraz z obrazem linii laserowej wygenerowanej przy pomocy projektorów laserowych.

Dane pozyskane w wyniku pomiaru poddawane są automatycznym analizom, które mają na celu wykrycie uszkodzeń i deformacji, a także określenie ich szerokości i głębokości.

– Ważnym elementem systemu jest oprogramowanie, które pozwala na automatyczną ocenę i klasyfikację uszkodzeń. Co więcej, możemy nie tylko pozyskać dane, ale i na podstawie analizy tych pomiarów przewidywać występowanie zniszczeń oraz deformacji, które wpływają na trwałość nawierzchni oraz komfort i bezpieczeństwo użytkowników – dodaje prof. Marek Pszczoła.

Pomiar bez zakłóceń w ruchu

Pojazd, który został wyposażony także m.in. w rozbudowany system GPS, który jednoznacznie lokalizuje uszkodzenia, może poruszać się z taką samą prędkością, jak inne pojazdy w ruchu, np. 100 km/h, dzięki czemu prowadzenie pomiarów nie powoduje zakłóceń w ruchu.

– Jest to niezwykle ważne ze względów bezpieczeństwa użytkowników z dróg, a także dla ograniczenia kosztów społecznych i środowiskowych związanych z brakiem zatorów i korków, które mogłyby się tworzyć, gdybyśmy badania prowadzili w tradycyjny sposób – podkreśla prof. Piotr Jaskuła.

Naukowcy wesprą zarządców dróg

Pracownicy Zespołu Budowy Dróg, działającego w ramach Katedry Inżynierii Transportowej, od lat prowadzą badania naukowe oraz prace badawczo-rozwojowe, których celem jest ocena terenowa odcinków dróg oraz analiza przyczyn powstawiania uszkodzeń nawierzchni wraz z odpowiednim ich modelowaniem. Nowe narzędzie pomiarowe pozwoli dodatkowo na ocenę postępu zużycia eksploatowanych nawierzchni. W oparciu o pozyskane dane naukowcy zyskają możliwość opracowania prognoz degradacji oraz strategii utrzymaniowych nawierzchni, które będą wsparciem zarządców dróg m.in. w planowaniu interwencji.

Pojazd wraz z systemem został zakupiony w ramach grantu Gdańsk Tech Research Facilities.