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隧道建设(中英文) ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (8): 1686-1696.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2024.08.016
周建强1, 韦征1, 王可心2, 谭福颖3, *
ZHOU Jianqiang1, WEI Zheng1, WANG Kexin2, TAN Fuying3, *
摘要: 为解决隧道衬砌结构病害检测中设备布设困难、检测效率低下、结果不具代表性等问题,设计由四旋翼-四驱动结构搭载900 MHz无线雷达、运行速度为18 km/h的隧道衬砌雷达检测机器人,设定力学指标满足机器人沿衬砌环向曲面行走的功能,并研制重力传感器用于路径校准。依据雷达机器人采集的结构损伤信息,开发雷达信号轻量化网络模型,对钢筋、厚度不足、不密实与空洞4类衬砌内部常见的异常信号进行自动分类,并输出空洞顶部与底部反射的信号时间窗,可用于空洞信号的精准定位与深度测算。在小笠尖隧道与鹿山隧道开展实际工程检测应用,并完成现场打孔验证。工程应用及验证结果表明: 1)雷达机器人能快速稳定完成结构数据的自动化采集,与人工检测相比,检测数据精度较高,检测4 000 m2衬砌由3 h缩短至0.5 h; 2)雷达信号轻量化网络分类精确度指标F1分数与mAP@0.5分别为0.93与97.51%,优于雷达图谱模型并且计算量较小; 3)定位模块在不同位置处对空洞深度尺寸的预测准确率均大于80%,输出位置、深度信息与现场打孔结果一致,证明了雷达机器人在病害自动化检测中的有效性。