浅谈道路平整度检测技术

摘要：路面平整度是路面评价及路面施工验收中的一个重要指标,主要反映的是路面纵断面剖面曲线的平整性。车载式路面激光平整度仪具有检测速度快、精度高及测试简捷等特点,被广泛应用于路面技术状况及路面施工质量监控及交竣工检测中。本文章通过对平整度检测方式进行研究，探讨平整度度检测的原理与技术环节。

关键词：平整度直接式检测类响应式检测类

一、引言

平整度检测贯穿于路面施工质量检测、评定、验收及运营期路面质量检测等环节，其检测设备、原理和方法多种多样，检测结果因检测设备不同而有较大差异。美国、澳大利亚等国的平整度检测技术处于领先水平。美国有多家公司研发和生产路面平整度检测仪，其中包括ICC公司生产的惯性激光断面仪和手推式断面仪；FACE公司生产的DIPSTICK(步进式断面仪)和手推式断面仪，及South Dakota DOT生产的惯性激光断面仪等(澳大利亚ARRB生产的手推式断面仪和惯性激光断面仪在国际上也有一定的市场)。

我国平整度检测技术的研究相对落后，由于公路建设的需要，在“七五”期间，由交通部公路研究所和西安公路研究所等单位先后分别研制了颠簸累积仪和八轮仪等平整度检测装置，目前已在中国市场上有了一定的应用。在过去的十年中，有过一些应用和理论的研究，如我国规范规定了几种用于不同工程阶段、不同结构层次的平整度检测设备和相应的检测、评定方法，但总的来说在技术方面突破不大。近年来国内在仪器的评价和相关性的研究方面也开展了一些工作，2001年交通部组织开展了平整度检定规程研究，并已初步完成。

二、路面平整度检测仪的基本分类

,q4U5e7lJ公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通)p%fzS$ZnP公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通路面平整度的仪器主要有两大分类：第一类为纵断面测定(直接式检测类)，即测出路面纵断面剖面曲线，然后对测出的纵断面曲线进行数学分析得出平整度指标。第二类为车辆对路面的反应测定(响应式检测类)，即测出车辆对路面纵断面变化的力学响应，然后对测出的力学响应进行数学分析得出平整度指标。对响应式检测类而言，其平整度指标的换算主要是通过对标准仪器测得的结果进行标定而得到。通常，第一类检测方法可用于路面施工质量验收与评价，而第二类检测方法主要用于路面周期性评价。但第二类检测仪器常要借助于第一类检测仪器进行指标标定。

1、直接式检测类

对直接式检测类平整度检测仪而言，主要的平整度指标为国际平整度指标IRI(InternationalRoughnessIndex)。国际平整度指标IRI是被广泛采用的路面平整度指标。国际平整度指标IRI的优点是具有很强的时间稳定性和空间稳定性，这使得不同时间和地点检测的国际平整度指标IRI值可进行直接比较。T c5Xv%g7^XZ
e公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通国际平整度指标IRI的计算是基于四分之一车辆仿真模型。四分之一车辆仿真模型是用于模拟车辆在实际路面行驶时车体对路面纵断面起伏波动的动态响应。J,y,[6\Lfwww.省略

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四分之一车辆仿真模型用于模拟车辆机械系统在路面纵断面曲线输入的激励下的动态响应。通过四分之一车辆仿真模型计算模型车车辆悬挂系统的单向位移量，将各次计算的单向位移值累加(单位为m)并与路段长度相除(单位为km)，既可以得到国际平整度指标IRI，其单位为m／km。国际平整度指标IRI计算的数学过程极其繁琐，具体计算公式可查阅有关资料。应该强调的是国际平整度指标IRI必须先获得路面纵断面剖面曲线，然后将路面纵断面剖面曲线输入到四分之一车辆仿真模型，由四分之一车辆仿真模型计算国际平整度指标IRI。事实上，几乎所有的自动化路面断面曲线检测系统(直接式检测类)都包含国际平整度指标IRI的计算软件包。因此只要获得路面纵断面剖面曲线，就能较易获得国际平整度指标IRI。 B$~4ZdI[mjCk公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通2、响应式检测类 e V4k[ \8?;V响应式检测类的检测对象主要包括检测车辆的动态垂直加速度和垂直位移。当平整度检测仪检测的对象是车辆的动态垂直加速度时，此类平整度检测仪可归为电子响应式检测类；当平整度检测仪检测的对象是车辆的动态垂直向累积位移量时，此类平整度检测仪可归为机械响应式检测类。

三、主要特点

1、直接式检测类主要特点是：

(1)能得到路面纵断面曲线，根据纵断面曲线，平整度特性可直观地反映出来。

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GGphu/uo8Cwww.省略)o ^A8P?Swww.省略(2)测得的路面纵断面曲线可输入到仿真数学模型而得到车辆对路面纵断面变化的仿真力学响应。过去的实验和研究已证明这种仿真响应与真实的车辆响应有很好的相关性。

AU8VB9oZ公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通3n(^xO#FJo9i Twww.省略(3)检测路面纵断面曲线是较难的，尤其是长波长纵断面曲线，其原因是难以从检测仪本身直接取得路面纵断面垂直高度参照点。比较可取的方法是从检测仪本身的垂直加速度或与水平线的夹角之中间接地取得垂直高度的参照点。

(4)由于此类检测仪能得到路面纵断面曲线，因此可直接用于新路面施工质量的验收与评价，使验收部门有客观依据决定施工质量的优劣。

1sS|7c}`www.省略(5)若此类检测仪能测出长波长和短波长路面纵断面曲线，则可作为标准参照仪

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t8wv!P1m"Z2w用于对其它平整度仪进行标定和作相关分析。 ^+} ~U5U3lwww.省略Ot*dFUa9qd$s)GO公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通2、响应式检测类主要特点是：

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J9k$v2e5e(`&n公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通 (1)此类方法的依据是车辆对路面纵断面垂直高度变化的力学响应，如振动等，然后对这种响应进行数学分析，从而得到平整度指标，如垂直加速度均方差和颠簸累计值等。

(2)由于此类检测方法相对于第一类方法要简单，检测速度要快，因而适用于高速检测和长距离检测。 (3)此类方法无法得到路面纵断面曲线，因而主要应用于现存路面平整度评价。

(Ap3Z9_ q公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通(4)由于无法得到路面纵断面曲线，此类检测仪需依赖于能测出长波长和短波长路面纵断面曲线的平整度检测仪对其进行标定和作相关分析。

四、平整度检测仪的标定方法

1、基本原理

响应式平整度检测仪主要依据检测车对路面不平整的动态响应来获得平整度的指标的。因此，检测本身的机械性能将直接影响到平整度检测的结果。从概念上讲，不同的检测车针对同一条路面将会有不同的动态响应，即便是同一台检测车，当使用一段时间后，其机械性能和电气性能也会发生一定的变化。针对这两种性能前后时间的不一致性，在路面平整度检测的实践中，往往采用技术标定(也称系统标定)的方法来使各种响应式路面平整度仪的检测达到一致性，或归结到标准的检测。

O-NK6?8U |A,WQ|www.省略在国际上，路面平整度的标准检测主要采用两种方法，第一种方法是采用精密水准仪检测路面平整度，即采用精密水准仪检测出路面的纵断面剖面曲线(标高)，然后采用计算机软件将测得的路面纵断面曲线转换成国际平整度指标(IRI)，从而获得该路面的平整度指标的标准检测。第二种方法是采用手推式断面仪(也称路面纵断面剖面仪)检测路面纵断面剖面曲线，然后采用计算机软件将测得的路面纵断面曲线转换成IRI，从而获得该路面的平整度指标的标准检测。不论是采用何种标准检测，其基本要求是：

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zwww.省略2q2F D!IU2d)y+[r[a．检测结果不受检测设备机械性能的影响；

t5@M k5B!|Fbwww.省略b．检测精度要求较高；

'z+~G1G!Bk*~公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通C．能直接获得全波长的路面纵断面剖面曲线；

d．能直接计算出IRI。 2]QM vv"O
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p/BK路桥先锋论坛―www.省略对于响应式平整度检测仪的标定，一般要求至少5条以上的路面(包括较为粗糙的路面、中等平整的路面和较为平整的路面)，其长度为100～200m左右。对这些选定的路面，分别采用标准仪器(精密水准仪或手推式断面仪)和被标定的响应式平整度仪实施平整度检测，获得的平整度指标即可用来作为系统标定之用。

五、结束语

路面平整度是评定路面使用品质的重要指标之一,它既是一个路面外观指标,又是衡量路面质量及现有路面破坏程度的一个重要指标。其直接关系到行车安全以及车辆的通行能力和运营的经济性，还影响着路面的使用年限，但近年来由于各种车载高效检测设备拥有测试精度等级高，人为因素少，不用中断交通等优点，这些方法已经被各省市的质监部门所采用平整度检测事业也正朝着精确、快速、高效的方向发展。

参考文献：

张超、郑南翔、王建设 《路基路面试验检测技术》 人民交通出版社

樊统江、凌天清 《道路工程试验检测技术》 重庆大学出版社

刘超群 《道路工程试验与检测》 西南交通大学出版社