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高速公路检查:守望一条无法停下的路
高架桥、跨线桥、门架式标志、隔音屏、挖方边坡:高速公路与其说是一条路,不如说是一条绵延数十公里的结构物链。本指南梳理无人机在依赖封闭车道的检查中处于什么位置,以及在哪些地方车辆和人仍然是更好的工具。
本页内容
高速公路从哪里开始劣化
高速公路的劣化分为路面、高架桥、桥梁和隧道等结构物、标志、照明和隔音屏等附属结构以及挖方与填方边坡。日本从 1960 年代开始大规模修建高速公路,因此部分路段如今已超过五十年。重型卡车的反复荷载、冬季的融雪盐和水的侵入是劣化的三大主因。
| 部位 | 典型缺陷 | 漏检的后果 |
|---|---|---|
| 路面 | 开裂、车辙、坑洞、错台 | 行车安全下降,水渗入下层和桥面 |
| 高架桥面与主梁 | 氯离子侵蚀、疲劳开裂、钢材腐蚀与裂缝 | 混凝土掉落——常常落到下方的地方道路上 |
| 伸缩缝与排水 | 渗漏、错台、部件破损 | 下方腐蚀,影响过往车辆 |
| 标志门架、可变情报板与灯杆 | 基座和焊缝处的腐蚀与裂缝、螺栓松动 | 倒塌或部件掉落砸中车流 |
| 隔音屏障与护栏 | 面板固定件腐蚀或松动 | 面板掉落或被风吹脱 |
| 边坡与挡土墙 | 小型滑塌、喷射混凝土开裂、渗水、落石 | 暴雨中失稳,道路封闭 |
当前的检查及其痛点
2012 年,中央高速公路笹子隧道的顶板掉落,造成九人死亡。自 2014 年 7 月起,日本的桥梁、隧道、门架式标志等道路结构物须每五年进行一次以近距离目视检查为基础的定期检查。高速公路运营方(如 NEXCO 东日本、中日本、西日本,首都高速公路,阪神高速公路)在此之上再叠加日常巡查和各自的详细检查。
高速公路特有的痛点在于,抵近就意味着封闭车道。封闭通常只有夜间短暂的窗口,而车辆撞入封闭区本身就是作业人员面临的重大危险。相比之下,路面主要由路面状况检测车以行车速度记录裂缝、车辙和平整度——那里已经有了一套“不停车测量”的体系。
| 方法 | 优势 | 痛点 |
|---|---|---|
| 步行与车辆巡查 | 每天进行,覆盖面广 | 看不到高处或隐蔽的面 |
| 路面检测车与移动测绘系统(MMS) | 以行车速度记录路面和路侧 | 对从路上看不到的面(梁底、上部边坡)较弱 |
| 桥梁检测车与高空作业车 | 可直接触及,可敲击混凝土 | 需封闭车道,封闭处有碰撞风险,造成拥堵 |
| 绳索作业与步行(边坡) | 能到达高大的路堑 | 坠落和落石风险,速度慢 |
| 从下方的地方道路作业 | 无需封闭主线即可检查高架桥梁底 | 需要封闭下方道路,地点受限 |
无人机改变了什么
在高速公路上,无人机是不封闭主线即可查看车道上看不到的面的工具。现实的分工是:路面交给检测车,无人机负责高架桥的底面和侧面、门架式标志的顶部、隔音屏的背面、边坡以及灾后的最初几小时。
| 方法 | 典型机型与传感器 | 最适合 |
|---|---|---|
| 路侧摄影测量与三维 | 搭载高分辨率相机的 GNSS 无人机 | 边坡、挡土墙、屏障表面;点云变化 |
| 高架桥梁底近距离检查 | 仰视云台、视觉定位无人机(如 Skydio X10 级别) | 主梁与桥面底部,从路外或下方起飞 |
| 附属结构 | 配备变焦相机的无人机 | 标志门架顶部、杆顶、焊缝 |
| 边坡 LiDAR | 无人机搭载的 LiDAR | 植被下的地面、失稳迹象、与上次相比的变化 |
| 灾害响应 | 长航时飞行器、从无人机机库自动起飞 | 碎屑、边坡失稳与积雪,为封闭决策提供依据 |
飞行规划的第一条规则是航线绝不从行驶中的车辆正上方经过。从路权范围外或下方的地方道路接近高架桥底面,从封闭车道或路肩接近门架式标志。如果无法避免横越,就在交通已被截停的窗口内进行。
克服环境
高速公路上最大的障碍不是天空,而是下方的车辆和人员。路堤和高架桥暴露在风中,每一辆驶过的卡车都会掀起一阵湍流。在山区路段,谷风和高大挖方边坡的高度也会带来影响。
从影像到决策
高速公路是一种线状资产。数十公里的影像和点云如果不与里程桩和结构物 ID绑定,就毫无用处。AI 擅长提出缺陷候选,以及计算与上次点云相比的变化。决定先修什么、是否封路,是道路运营方的责任。
| 步骤 | 机器做什么 | 人负责什么 |
|---|---|---|
| 定位 | 通过 GNSS 和公里桩把影像和点云放到道路台账上 | 确认与结构和构件编号对应 |
| 检出 | 提出裂缝、锈蚀、剥落和边坡缺陷 | 检查漏检和误报 |
| 变化 | 对照上次调查标记位移或失稳迹象 | 区分真实位移与测量误差 |
| 整合 | 把车辆检测、无人机飞行和巡查记录叠加到一张地图上 | 对数据质量和时效性负责 |
| 评级与措施 | — | 状态评级、维修优先级、封闭决策 |
一些运营方已经在由车载点云和地图构成的单一平台上管理结构物(如首都高速公路的 InfraDoctor)。无人机数据只有落到同一张地图上才有回报。飞行前先决定它属于哪个台账、哪个坐标系。
规则与责任
结构物检查在《道路法》定期检查框架内进行(每五年一次,以近距离目视检查为基础)。2019 年 2 月的修订保留了近距离目视检查的基础地位,但为无人机等检查支援技术打开了大门(通常被解读为允许使用检查人员判断能给出等效诊断的方法)。路面和边坡另有各自的检查要领。
在飞行方面,行驶中的车辆通常被视为下方的人员,须避免从其上空飞越。特定飞行需要许可或承认,并须提交飞行计划通报和飞行日志;涉及封闭车道的作业需要道路运营方的同意和警察的道路使用许可。在美国,各州交通部门广泛使用无人机检查,而 FHWA 制定桥梁检查标准。各国情况可在世界各国法规中比较。
无人机做不到的事
- 全路网路面测量:对数百公里的路面,以行车速度行驶的检测车更快、更一致。无人机适合抽查。
- 在车流上方自由飞行:避开行驶中的车辆是前提,因此封闭和时机仍然重要。
- 敲击、触摸与螺栓紧固度检查:剥离和松动仍靠敲击和触摸发现。
- 涂层下或构件内部的损伤:钢材厚度和内部裂缝需要超声波或其他无损检测。
- 评级与封闭决策:是否封闭道路、先修什么,仍由人来决定。
2035 年:巡检真正运转的世界
Airffic 编辑部是这样设想的。无人机机库设在服务区和互通立交的角落。夜间交通稀疏时,飞行器沿固定航线掠过高架桥底面、标志杆和边坡——绝不飞越正在通行的车道。到了早晨,只有与上次相比发生变化的结构物出现在运营方的屏幕上,并标注里程桩。
暴雨之夜,无人机首先检查边坡,加快封路决策。封闭车道只为修理或确认,而不是为了搜寻。道路封闭的天数减少,直接意味着更少的事故和更少的拥堵。
PREPARATION
飞行前准备清单
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该资产的案例
- 首都高速公路:基于机库的自动化无人机对三座大跨度桥梁同时检查Tokyo, Japan (Komatsugawa cable-stayed bridge, Goshikizakura Bridge, Rainbow Bridge) · 2024
- NJDOT:高速公路互通立交 244 根高杆灯的无人机检查成本比较New Jersey, United States · 2018
相关论文
各国资料来源(48)
- NEXCO 引入利用无人机视频的钢桥检查JP · NEXCO東日本・中日本・西日本
- 国土交通省扩充《检查支援技术性能目录》JP · 国土交通省 道路局
- 首都高速公路首次在受限空间进行无人机检查试验JP · NTTドコモビジネスほか(首都高速道路・首都高技術・JDRONE・KDDIスマートドローン)
- 道路管理:以无人机提升安全与效率KR · 데일리안
- 韩国道路公社社长带队使用先进设备开展集中安全检查KR · 문화일보
- 首尔在设施安全检查中部署无人机和智能设备KR · 스마트투데이
- Technical guide for low-altitude UAV highway bridge inspection (trial)CN · 交通运输部(主编:中交公路规划设计院有限公司)
- 汛期高速公路检查技术CN · 扬子晚报/紫牛新闻
- NHAI 借助 AI 和无人机检测路面坑洞IN · The Siasat Daily
- 25 毫秒内发现建筑和道路缺陷的无人机IN · The Hitavada
- 无人机将用于监控高速公路施工进度IN · The Tribune
- Application of UAV and LiDAR technology in topographic survey for 3D design using BIM modelVN · TEDI(交通設計コンサルタント)
查看来源
规则、数字和案例均基于下列来源。未来情景与设计建议是编辑部的观点。
- 国土交通省:2015 财年桥梁等结构物检查结果(五年一次的近距离目视检查)国土交通省道路局 · 已读全文
- 国土交通省:征集桥梁新型检查技术(2019年7月30日)国土交通省道路局 · 已读全文
- NEXCO 东日本:引入利用无人机视频的钢桥检查(新闻稿,2024年3月27日)东日本高速公路株式会社 · 仅看过搜索摘要
- NEXCO 中日本:养护与检查中日本高速公路株式会社 · 已读全文
- NEXCO 西日本(主页:施工与车道封闭信息)西日本高速公路株式会社 · 已读全文
- 首都高速公路:基于 GIS 和三维点云的道路与结构物养护系统(InfraDoctor,2017 年)首都高速公路株式会社(文件由国土交通省托管) · 已读全文
- 国土交通省:无人航空机的许可与承认手续(特定飞行)国土交通省航空局 · 已读全文
来源已核对: 2026-10-22
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