路面平整度检测技术现状与发展分析

郭志军

（吉林省高等级公路建设局，吉林 长春 130021）

路面平整度是衡量路面质量的重要标准，也是运输经济的一个重要指标。随着我国公路等级逐步提高，高级公路网也越来越发达，如何使路面质量得以安全检测，显得尤为重要。路面检测的众多项目中，平整度检测占15%～20%，可见其重要性。路面平整度不合格会影响行车安全，降低舒适度，增加行车费用，产生噪音污染以致影响人们日常生活，另外会使结构破坏加快，养护周期缩短。因此，全世界道路工作人员都在研究仪器设备，制定相应的规范标准，对公路情况进行评定。

1 平整度检测指标的评定

由于每个国家关于路面平整度的概念不同，所以对路面输出的指数都不一样。国外的评定指标规范有：澳大利亚的NAASRA指数、法国的APL指数、国际组织上常用的国际平整度IRI等，我国常用三米直尺量测最大间隙h及标准偏差σ。 《公路技术词典》认为平整度是路表面诱使行驶车辆出现震动的高程变化，即路表面纵向凹凸的表征值。由此可知，定义平整度时要明确平整度测量的参考系，还要考虑路、人、车等因素，从而实现系统的优化，进而为制定合理路面标准提供理论基础。本文就我国常用的指标及国际国际平整度指标IRI进行介绍。

1.1 标准差σ

标准差用于反映组内个体间的离散程度。在这里标准差σ是指八轮平整度测试得出的平整度依据。八轮平整度仪是以3m绞架对分小梁为标准，机架可伸缩或折叠，前后共有有四个车轮，车轮间距为3m，在机架中间有一个测定轮，在上面有位移传感器、距离传感器。测定时，以一起着地的八个轮为相对基准面，顺着路面纵向位置以一定的间隔采集单向垂直的位移数值，然后再用数据统计方法计算100m中全部数据方差，即得标准方差σ。

1.2 三米直尺量测的最大间隙

三米直尺是由硬木或铝合金等材料制成，地面平直，长3m。具体操作方法是把直尺放在待测量的路面上，并将楔块放入直尺的尺底间隙，再读出测量值并计算合格率及最大间隙平均值（对旧路已形成车辙的路面，应取中间位置为测定位置，然后用粉笔在路面上做出标记）。依据《公路工程质量检验评定标准》，每200m测试两处，每处连续10尺。再计算10个最大间隙平均值、不合格指数及合格率。

这种方法优点是操作简单，缺点是由于人工操作，只能简单测到凹凸部位，对整体的测量缺少统一标准，不能记录断面图，且工作强度很大，因此人为因素大、精度低、测量效率低。适用于公路施工质量控制，不适于高等级公路竣工验收。

1.3 车载式颠簸累积仪

颠簸累积仪在测试时，测试车以一定的速度在路面上行驶，由于地面凹凸不平，使汽车振动，由此可通过机械传感器可测量单向位移累计值VBI。通常，VBI大表明路面平整度差。检测结果与振动特性和行驶速度有关，因此必须对系统进行保养和检测，严格控制结果的稳定性。

1.4 国际平整度指标IRI

为了检测平整度，各国都研究出了许多不同设备，这些设备在使用过程中效果显著，但由于各仪器监测结果无法比对，于是世界各国专家组织研究平整度测定仪器，在巴西利亚进行试验，并于1986年提出了国际平整度IRI的概念。国际平整度指标IRI的定义是指模拟车在80 000km／h的速度下，车身悬架总位移与行驶距离之比。该组织同时发表了IRI的计算程序，把路面的真实情况用IRI表示出来，并将此法向世界各国推广。该指标技术上全面、有效，对世界路面平整度测量是一个巨大的贡献，现已发展成为世界通用指标。

2 平整度检测技术的发展

为了检测路面平整度，世界各国研究出许多相关的仪器设备，英国的标准颠簸累积仪，澳大利亚的平整度数据采集系统，美国、加拿大的四分之一车，法国的纵断面分析仪等。现在通过改进研制出新产品，综合实力得到增强，如日本的激光平度仪可以测弯曲、倾斜等路面的检测，其精度也相当高。

2.1 激光平度仪的使用原理

现在很多路面平整度检测技术都是激光路面平整度检测仪，其使用的种类虽多，但原理基本相同，都是通过对应车轮位置的激光平度仪测得离地面高度，随车行驶可得路面纵断面和纵向平整度。加速度传感器可以记录车辆震动带来的影响，惯性运动传感器可反映水平横向、竖向角度、水平纵向。所得数据最后经软件分析可输出评价标准。

2.2 激光检测技术与传统检测设备比较

激光检测技术有众多优点，它克服了传统设备存在的许多缺陷，因此具有一定的先进性：

a）具有高精度的纵断面几何参数，如曲率数据、坡度值等，还可以直接输出IRI，这是传统方法做不到的；

b）激光路面平整度仪都以国际指标IRI为输出数据，其他手段都可以用IRI进行分析，更能帮助测设者了解数的据合格性；

c）检测高速行进时不必担心检测装置由于路面不平产生误差；

d）激光检测设备上由于安装了若干激光器，可以在一定范围内扫描到路面状况，避免了传统方法选用几个断面代表全体而使数据失真；

e）激光能充分保证路面检测的精度，可用于城市道路、高速公路、公路路面病害较大的数据采集工作。

2.3 激光平整度检测仪使用的注意事项

使用激光平整度检测仪时，应注意如下事项：

a）由于路面清洁度会对数据产生影响，所以当检测车经过时，如果含有杂物测试的平整度就有可能是树叶的平整度而不是路面的平整度，从而无法得到真实数值；

b）测试的时候，应保证测试车始终处于匀速状态，以保证测试结果的准确性，经分析此仪器在50～80km时速下更准确，同时在检测时，要保证测试车道的顺畅；

c）在路面有水时不能进行检测，因为路面有水，激光会发生散射而导致所得数据不准确；

d）为了在检测报告中更好地反应结果，满足受检部门要求，要合理地将测试距离进行分段；

e）当检测坡度大的路段时，要注意上下坡数据稳定，且下坡的平整度一般大于上坡的平整度，检测人员一定要了解这个规律，使测得的数据更为准确可靠。

3 平整度检测技术的发展趋势

我国高速公路起步晚，但发展速度非常快，目前我国高速公路骨架基本形成，因此在建设公路时除了考虑其质量外，还要考虑其行车舒适性，为此要对公路长期服务进行检测。我国已开展评定路面指标的路面管理系统的研发，目前正在研究的GIS也是评定路面的标准，由此可见对路面平整度的重视。从人工检测向自动化发展中对路面的要求不同，使用的检测设备也不相同，三米直尺，五米直尺等传统方法，在精度要求不高的公路中仍有一定的作用，这些方法对路面以下结构层检测方法简单易行，无论对哪一方都不失为一种好方法。近年来检测设备精度提高，人为因素减少，也促使路面质量进一步提高。

4 结语

路面平整度检测技术发展走向是，从有损害检测到安全检测，从低精度到高精度，从低速向高速，从人工检测向自动化发展。这与我国公路建设行情是一致的，我国研究的用于路面平整度检测的GIS是一种十分先进的检测信息系统，其精度高、符合国情，检测速度快，可满足不同等级公路的检测需求。从目前来看，同时满足单一指标检测仪器和多指标检测仪器的研制是相当重要的，笔者已做过相应调查，并计划做进一步的研究。