路面平整度檢測技術現狀與發展分析

郭志軍

（吉林省高等級公路建設局，吉林 長春 130021）

路面平整度是衡量路面質量的重要標準，也是運輸經濟的一個重要指標。隨著我國公路等級逐步提高，高級公路網也越來越發達，如何使路面質量得以安全檢測，顯得尤為重要。路面檢測的眾多項目中，平整度檢測占15%～20%，可見其重要性。路面平整度不合格會影響行車安全，降低舒適度，增加行車費用，產生噪音污染以致影響人們日常生活，另外會使結構破壞加快，養護周期縮短。因此，全世界道路工作人員都在研究儀器設備，制定相應的規范標準，對公路情況進行評定。

1 平整度檢測指標的評定

由于每個國家關于路面平整度的概念不同，所以對路面輸出的指數都不一樣。國外的評定指標規范有：澳大利亞的NAASRA指數、法國的APL指數、國際組織上常用的國際平整度IRI等，我國常用三米直尺量測最大間隙h及標準偏差σ。 《公路技術詞典》認為平整度是路表面誘使行駛車輛出現震動的高程變化，即路表面縱向凹凸的表征值。由此可知，定義平整度時要明確平整度測量的參考系，還要考慮路、人、車等因素，從而實現系統的優化，進而為制定合理路面標準提供理論基礎。本文就我國常用的指標及國際國際平整度指標IRI進行介紹。

1.1 標準差σ

標準差用于反映組內個體間的離散程度。在這里標準差σ是指八輪平整度測試得出的平整度依據。八輪平整度儀是以3m絞架對分小梁為標準，機架可伸縮或折疊，前后共有有四個車輪，車輪間距為3m，在機架中間有一個測定輪，在上面有位移傳感器、距離傳感器。測定時，以一起著地的八個輪為相對基準面，順著路面縱向位置以一定的間隔采集單向垂直的位移數值，然后再用數據統計方法計算100m中全部數據方差，即得標準方差σ。

1.2 三米直尺量測的最大間隙

三米直尺是由硬木或鋁合金等材料制成，地面平直，長3m。具體操作方法是把直尺放在待測量的路面上，并將楔塊放入直尺的尺底間隙，再讀出測量值并計算合格率及最大間隙平均值（對舊路已形成車轍的路面，應取中間位置為測定位置，然后用粉筆在路面上做出標記）。依據《公路工程質量檢驗評定標準》，每200m測試兩處，每處連續10尺。再計算10個最大間隙平均值、不合格指數及合格率。

這種方法優點是操作簡單，缺點是由于人工操作，只能簡單測到凹凸部位，對整體的測量缺少統一標準，不能記錄斷面圖，且工作強度很大，因此人為因素大、精度低、測量效率低。適用于公路施工質量控制，不適于高等級公路竣工驗收。

1.3 車載式顛簸累積儀

顛簸累積儀在測試時，測試車以一定的速度在路面上行駛，由于地面凹凸不平，使汽車振動，由此可通過機械傳感器可測量單向位移累計值VBI。通常，VBI大表明路面平整度差。檢測結果與振動特性和行駛速度有關，因此必須對系統進行保養和檢測，嚴格控制結果的穩定性。

1.4 國際平整度指標IRI

為了檢測平整度，各國都研究出了許多不同設備，這些設備在使用過程中效果顯著，但由于各儀器監測結果無法比對，于是世界各國專家組織研究平整度測定儀器，在巴西利亞進行試驗，并于1986年提出了國際平整度IRI的概念。國際平整度指標IRI的定義是指模擬車在80 000km／h的速度下，車身懸架總位移與行駛距離之比。該組織同時發表了IRI的計算程序，把路面的真實情況用IRI表示出來，并將此法向世界各國推廣。該指標技術上全面、有效，對世界路面平整度測量是一個巨大的貢獻，現已發展成為世界通用指標。

2 平整度檢測技術的發展

為了檢測路面平整度，世界各國研究出許多相關的儀器設備，英國的標準顛簸累積儀，澳大利亞的平整度數據采集系統，美國、加拿大的四分之一車，法國的縱斷面分析儀等。現在通過改進研制出新產品，綜合實力得到增強，如日本的激光平度儀可以測彎曲、傾斜等路面的檢測，其精度也相當高。

2.1 激光平度儀的使用原理

現在很多路面平整度檢測技術都是激光路面平整度檢測儀，其使用的種類雖多，但原理基本相同，都是通過對應車輪位置的激光平度儀測得離地面高度，隨車行駛可得路面縱斷面和縱向平整度。加速度傳感器可以記錄車輛震動帶來的影響，慣性運動傳感器可反映水平橫向、豎向角度、水平縱向。所得數據最后經軟件分析可輸出評價標準。

2.2 激光檢測技術與傳統檢測設備比較

激光檢測技術有眾多優點，它克服了傳統設備存在的許多缺陷，因此具有一定的先進性：

a）具有高精度的縱斷面幾何參數，如曲率數據、坡度值等，還可以直接輸出IRI，這是傳統方法做不到的；

b）激光路面平整度儀都以國際指標IRI為輸出數據，其他手段都可以用IRI進行分析，更能幫助測設者了解數的據合格性；

c）檢測高速行進時不必擔心檢測裝置由于路面不平產生誤差；

d）激光檢測設備上由于安裝了若干激光器，可以在一定范圍內掃描到路面狀況，避免了傳統方法選用幾個斷面代表全體而使數據失真；

e）激光能充分保證路面檢測的精度，可用于城市道路、高速公路、公路路面病害較大的數據采集工作。

2.3 激光平整度檢測儀使用的注意事項

使用激光平整度檢測儀時，應注意如下事項：

a）由于路面清潔度會對數據產生影響，所以當檢測車經過時，如果含有雜物測試的平整度就有可能是樹葉的平整度而不是路面的平整度，從而無法得到真實數值；

b）測試的時候，應保證測試車始終處于勻速狀態，以保證測試結果的準確性，經分析此儀器在50～80km時速下更準確，同時在檢測時，要保證測試車道的順暢；

c）在路面有水時不能進行檢測，因為路面有水，激光會發生散射而導致所得數據不準確；

d）為了在檢測報告中更好地反應結果，滿足受檢部門要求，要合理地將測試距離進行分段；

e）當檢測坡度大的路段時，要注意上下坡數據穩定，且下坡的平整度一般大于上坡的平整度，檢測人員一定要了解這個規律，使測得的數據更為準確可靠。

3 平整度檢測技術的發展趨勢

我國高速公路起步晚，但發展速度非常快，目前我國高速公路骨架基本形成，因此在建設公路時除了考慮其質量外，還要考慮其行車舒適性，為此要對公路長期服務進行檢測。我國已開展評定路面指標的路面管理系統的研發，目前正在研究的GIS也是評定路面的標準，由此可見對路面平整度的重視。從人工檢測向自動化發展中對路面的要求不同，使用的檢測設備也不相同，三米直尺，五米直尺等傳統方法，在精度要求不高的公路中仍有一定的作用，這些方法對路面以下結構層檢測方法簡單易行，無論對哪一方都不失為一種好方法。近年來檢測設備精度提高，人為因素減少，也促使路面質量進一步提高。

4 結語

路面平整度檢測技術發展走向是，從有損害檢測到安全檢測，從低精度到高精度，從低速向高速，從人工檢測向自動化發展。這與我國公路建設行情是一致的，我國研究的用于路面平整度檢測的GIS是一種十分先進的檢測信息系統，其精度高、符合國情，檢測速度快，可滿足不同等級公路的檢測需求。從目前來看，同時滿足單一指標檢測儀器和多指標檢測儀器的研制是相當重要的，筆者已做過相應調查，并計劃做進一步的研究。