邊坡作為山區(qū)高速的重要組成部分,其養(yǎng)護(hù)巡查一直是道路巡查工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前邊坡日常養(yǎng)護(hù)巡查主要依靠人工巡查,危險(xiǎn)性高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、耗時(shí)費(fèi)力,且部分邊坡由于地形、工具等限制容易存在巡查盲點(diǎn)。針對(duì)此問(wèn)題,本文提出并研究利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行邊坡養(yǎng)護(hù)巡查,制定滿足巡查要求的無(wú)人機(jī)邊坡巡查方案。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,明確了高速公路邊坡養(yǎng)護(hù)巡查的內(nèi)容和要求,分析了高速公路邊坡所處環(huán)境、巡查存在的問(wèn)題、無(wú)人機(jī)特性,選取了適合邊坡巡查的無(wú)人機(jī),并從無(wú)人機(jī)自身性能、外界環(huán)境特點(diǎn)、巡查任務(wù)需求等方面考慮,確定了無(wú)人機(jī)邊坡巡查的約束條件。其次,基于目前人工分析圖像的工作模式,從拍攝和飛行兩方面控制巡查任務(wù)的質(zhì)量,以滿足巡查人員對(duì)邊坡?tīng)顟B(tài)的判讀要求,根據(jù)巡查需要將邊坡分為臺(tái)階狀和非臺(tái)階狀,分析其特點(diǎn)并采用不同的航攝方式,制定了無(wú)人機(jī)邊坡養(yǎng)護(hù)巡查方案。同時(shí),以陜西省漢寧高速的邊坡為對(duì)象,對(duì)文中提出的巡查方案進(jìn)行了可行性驗(yàn)證。結(jié)果表明,該方案切實(shí)可行,能提高工作效率。最后,根據(jù)初次巡查的結(jié)果和需求,將病害點(diǎn)或病害嫌疑點(diǎn)選為二次巡查的采集點(diǎn),并用鄰接矩陣描述各點(diǎn)之間的關(guān)系,分別采用蟻群、模擬退火和遺傳算法求解無(wú)人機(jī)遍歷采集點(diǎn)的最短路徑,運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算、仿真,對(duì)比巡查路徑長(zhǎng)度、算法運(yùn)行時(shí)間,確定了模擬退火法為二次巡查路徑規(guī)劃的最優(yōu)算法。本文綜合考慮了無(wú)人機(jī)特性和不同類型邊坡的特點(diǎn),制定了符合邊坡養(yǎng)護(hù)巡查工作模式的無(wú)人機(jī)巡查方案,并選取了適用于邊坡二次巡查路徑規(guī)劃的算法。研究成果對(duì)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)在邊坡養(yǎng)護(hù)巡查的應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U418.5
【部分圖文】：

長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文高速公路邊坡環(huán)境分析次調(diào)研的對(duì)象是陜西省漢寧高速公路的邊坡和日常養(yǎng)護(hù)巡查的工作人員。漢寧全長(zhǎng) 199.23km，包含金水至龍亭、勉縣至棋盤關(guān)段的山嶺重丘區(qū)高速公路和龍段的平原微丘高速公路，共有 296 處道路邊坡且地形條件復(fù)雜多樣。根據(jù)實(shí)地坡所處的環(huán)境具有以下特點(diǎn)。1）GPS 信號(hào)難以保證。許多邊坡位于山區(qū)地帶，由于山的遮擋，GPS 信號(hào)通比較弱甚至沒(méi)有，或出現(xiàn)信號(hào)不穩(wěn)定的情況。2）邊坡上空環(huán)境復(fù)雜。不少邊坡周圍設(shè)有供電設(shè)施，輸電導(dǎo)線橫跨于邊坡上空線會(huì)根據(jù)不同的用電需求被分成不同的等級(jí)，而架設(shè)不同等級(jí)電線的對(duì)地高度，部分邊坡上空甚至有不同等級(jí)的電線相互交錯(cuò)，如圖 2.2 所示。

圖 2.3 邊坡周邊基站4）高速公路邊坡位于高速公路的兩側(cè)，且邊坡的坡腳一般距離道路較近。高速不定時(shí)地經(jīng)過(guò)高速行駛的車輛，而在日常的養(yǎng)護(hù)巡查中是不會(huì)對(duì)道路進(jìn)行管控路交通安全法》第五節(jié)高速公路特別規(guī)定可知，除了行人、非機(jī)動(dòng)車拖拉機(jī)、機(jī)械車、鉸接式客車、全掛拖斗車以及其他設(shè)計(jì)最高時(shí)速低于 70 公里的機(jī)動(dòng)入高速以外，其他機(jī)動(dòng)車輛若滿足相關(guān)要求，均可以進(jìn)入高速公路。由此可路上的車輛類型多、尺寸大小不一。常巡查重、難點(diǎn)分析1）巡查重點(diǎn)坡一般是在坡體內(nèi)部存在的潛在變形、滑動(dòng)面（帶）和外部觸發(fā)因素的共同作變形破壞。誘發(fā)路塹邊坡變形破壞的因素主要為大氣降雨等。降雨期間的地表會(huì)導(dǎo)致水毀；同時(shí)，地表水會(huì)深入轉(zhuǎn)化為地下水并對(duì)巖土介質(zhì)產(chǎn)生軟化作用大

① 危險(xiǎn)系數(shù)高高速公路邊坡高幾十米，部分邊坡甚至是山體高至上百米，且多處于人跡罕至的山道路崎嶇難行，稍有不慎就容易失足跌倒而受傷。路上雜草叢生，夏季經(jīng)常會(huì)有蛇匿其中，會(huì)對(duì)巡查人員的生命安全構(gòu)成威脅。② 工作量大道路邊坡只是高速公路的基礎(chǔ)工程之一，所以對(duì)邊坡的巡查只是巡查人員日常養(yǎng)護(hù)內(nèi)容的一部分。如漢寧高速全線 199.23 公里，共 296 處邊坡，平均每隔 0.7 公里就處邊坡；而且 10 米以上的邊坡共 240 處，其中 30 米以上的高邊坡有 96 處，接近總數(shù)的三分之一。根據(jù)調(diào)研，對(duì)于圖 2.4 中無(wú)檢修道的邊坡，坡高 34 米、長(zhǎng) 724每次巡查需要繞行，花費(fèi)時(shí)長(zhǎng)近 2 個(gè)小時(shí)；圖 2.5 所示設(shè)有檢修道的邊坡，依山體的防護(hù)長(zhǎng) 120 米，每次巡查花費(fèi)時(shí)長(zhǎng)近 1 個(gè)半小時(shí)。類似于圖 2.4 無(wú)檢修道需要繞達(dá)的情況，根據(jù)繞行道路的長(zhǎng)遠(yuǎn)花費(fèi)時(shí)長(zhǎng)會(huì)不同，一般來(lái)說(shuō)至少花費(fèi) 1 小時(shí)；類似 2.5 有檢修道的邊坡，根據(jù)邊坡的大小所需時(shí)長(zhǎng)會(huì)不同，一般需要花費(fèi)約 40 分鐘。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2875154