郑丹
湖北路桥集团有限公司 湖北武汉 430056
摘要：沥青路面平整路直接影响着行车的舒适度，为确定路面平整度去对其进行测试。本文重点介绍了颠簸累积仪测定平整度与激光路面平整度仪测定平整度的方法与测试要点。
关键词：沥青路面；平整度；试验
《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032-94）公路沥青面层交工检查与验收质量标准规定：高速公路平整度标准偏差?≤1.8mm最大间隙：Lmax≤3.0mm.《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-94）中规定，高速公路平整度标准差1.8mm。随着公路建设的发展，其规范标准对平整度的要求越来越高。我国现行规范《公路路基路面现场测试规程》（JTJ059-95）中规定的平整度测试方法主要有：3m直尺测定平整度试验方法（T0931）、连续式平整度仪测定平整度试验方法（T0932）、车载式颠簸累积仪测定平整度试验方法（T0933）。除此之外还有激光路面平整度仪法。下面对其中两种测试平整度的方法进行介绍。
一、颠簸累积仪测定平整度
（一）测定原理
颠簸累积仪是高效反应类车载式平整度测量仪器，由数据采集系统的上下位机、距离传感器、高精度位移传感器以及装载车等组成。数据采集系统中的下位机将采集到的位移和距离传感器的信号定时传送到上位机进行处理并显示记录。颠簸累计仪就是这样通过测量装载车在被测路面通过时，车后轴与车厢之间的单向位移累积值来表征路面的平整度状况，路面平整度好的累积值小，路面平整度差的累积值就大。
（二）测定要点
1.车载工颠簸累积仪的机械传感器应对准测试车的后桥差速器上方，用螺栓固定在车厢底板上。
2.在机械传感器的定量位移轮线槽引出钢丝绳下方的车辆底板上，打一个直径约2.5cm的孔洞。将仪器的钢丝绳穿过此孔洞同后桥差速盒联接，但钢丝绳不能与孔洞边缘磨擦或接触。
3.将后桥差速器盒盖螺丝卸下，加装一个用ф3mm铁丝或2mm厚钢板做成的小挂钩再装回拧紧，以备挂测量钢丝绳之用。
4.机械传感器在挂钢丝绳之前，定量位移轮应预先按箭头方向沿其中轴旋转2～3圈，使内部发条具有一定的紧度，钢丝绳则绕其线槽2～3圈后引出，穿过车厢底板所打的ф2.5cm的孔洞至差速器新装的挂钩上挂住，钢丝绳应张紧，这时仪器即处于测量准备状态。
5.进行实测时，先检查车况和仪器，保证处于良好的工作状态，汽车停在测量起点前约300m～500m处（司机不能关闭发动机），操作员打开下位机电源，连接好计算机，运行平整度测试系统程序，输入系统状态栏的文件名等信息。准备就绪后，司机开动汽车向被测路段驶去，要求到达测试起点前恒速。即保持预定测试速度（与标定时相同的测试速度，误差不超过±5km/h。到达测试起点的标志线时，操作员操作计算机，开始采集数据，屏幕上显示测试速度和距离，同时输出VBI、IRI、σ值、RQI，值及平整度图示图形。在测试过程中，司机要尽量保持测试车速度与标定时相同，操作员则要注意观察路面的特殊标志，如公路里程桩号、十字路口、桥、涵洞等，以便与路面实际里程对应起来并插入路面状况的描述。在一些非正常测试的地方，可按数据出错键。当到达测试终点时，操作员停止数据采集，输入结束桩号，司机减速停车。
6.测试结果。常规路面调查一般可取一次测量结果，如属重要路面评价测试或与前次测量结果有较大差别时，应重复测试2～3次，取其平均值作为测试结果。
7.测试完毕，关闭仪器电源，把挂在差速器外壳的钢丝绳摘开，钢丝绳由车厢底板下拉上来放好，以备下次测试。注意松钢丝绳时要缓慢放松，因机械传感器的定量位移轮内部有张紧的发条，松绳过快容易损坏仪器，甚至会被钢丝绳划伤。
（三）影响测试结果的若干因素及处理方法
1.测量车速的误差对试验结果的影响从仪器的幅频特性可知，仪器的输出（测量结果）对路面不同谐量有不同的加权，所以测量结果是“路面-车辆”系统的评价指标，而不是单纯的路面平整度评价指标，同时加权倍数试验随车速改变而改变。故车速在30～80km/h范围内选定，一般宜在40km/h以下。
2.测试车机械系统的振动参数的不稳定影响到系统的振动特性不稳定，从而给测量结果带来误差。必须加强对车辆机械系统的良好保养。
3.平整度评定时，应剔除测试当中对于桥头（包括通道两测）伸缩缝、路面污染的数据。在测试中应随时将这些情况记录在测试纸上。
4.仪器的现场标定精度、工作面的清洁度、车辆的性能和行使轨迹以及检测员的操作规范程度，以及装载车的轮胎气压、车上人数及载重、位移传感器状况和上下位机工作情况都会对测试结果产生影响。使用时应严格按照规程执行。
二、激光路面平整度仪检测路面平整度
（一）激光路面平整度仪
激光路面平整度测定仪是一台装备有激光传感器、加速度计和陀螺仪的测定车，同时具有先进的数据采集和处理系统。工作是测试车以一定的速度在路面上行使，固定在汽车底盘上的一排激光传感器通过测试激光束反射回读数器的角度来测试路面，这个距离信号同测试车上装的加速度计信号进行互差，消除测试车自身的颠簸，输出路面真实断面信号。信号处理系统将来自激光传感器的模拟信号转换成数字信号并记录下来。随着汽车的行进，每隔一定间距，采集一次数据。通过数据分析系统，可显示打印国际平整度指数等平整度检测结果。该类测定仪是一种与路面无接触的测量仪器，测试速度快，精度高。同时还可以进行路面纵断面、横坡、车辙等测量，因此该测定仪有着广阔的应用前景。
（二）激光路面平整度仪检测路面平整度的可靠性验证
1.重复性试验
高速激光平整度仪作为先进、快速的路面检测仪器必须保证在使用过程中的稳定性。为分析高速激光平整度仪的检测稳定性，我们对同一路段以一定的速度进行重复性比对试验。
在某沥青路面上，选定一段 300 长的路段，以相同的车速（50km/h）进行了六次激光平整度仪的检测，所得 IRI 值结果如表 1。
表1 同一车道六次重复性检测结果统计表（50km/h）
注：CV<5%为符合要求
从表1可以看出，在所选的 300m的试验路段，重复性试验的变异系数CV最大值为4.51%。重复性试验满足变异系数＜5%的要求，高速激光平整度仪的检测稳定性试验符合要求。
2.速度影响性试验
激光路面平整度仪在采集数据时是连续不断的，因此在行车过程中，车速的变化是否会影响检测数据的稳定性也是决定其测量结果是否有代表性的重要因素。在沥青路面上，选定一段 300m 长的路段，分别以 30 km/h、50 km/h 和 70km/h 的时速各进行两次平行试验，对比在不同车速下数据的稳定性，试验结果如表2所示。
表2 同一车道不同车速行驶时路面平整度检测结果统计表
（三）激光路面平整度仪检测要点
1.车辆载重标定处理办法
因为激光仪利用加速度计和陀螺仪等建立一个参照面，让距离检测信号同车上装的加速度计信号进行互差，消除测试车自身的颠簸，输出路面的真实信号。而参照面与检测车的自重（包括车上检测人员）有关，所以检测人员上车固定就坐后，才能对检测车进行参照面标定，且在检测过程中或在需停车检查时，检测人员不能换人或换坐位。
2.车速控制问题
不同的检测车有不同的检测速度范围，这次 检测系统的正常速度范围是50～80km/h，如有特殊情况检测车不能在正常速度下行驶，将会影响数据的准确性，此时需作好标记及记下现场桩号，在以后的数据处理时剔除相应数据，不参与统计评定。
三、簸累积仪和激光路面平整度仪的比对
（一）适用范围
颠簸累积仪检测时车行速度必须控制在50±5km/h，同时要求检测路面上不能有积水及杂物；激光断面平整度仪检测车行速度可在20～120 km/h范围内连续可调，对路面洁净程度要求相对较低。
（二）检测输出结果的可靠度
颠簸累积平整度仪实际测出的为车桥与车箱的相对位移即竖向颠簸累积值VBI，在VBI的基础上数理统计计算得出σ值，不是直接测量路面实际情况。而激光断面类平整度仪发挥激光束的单一、不扩散等优点，实际测量路面的纵断面高程，然后计算IRI值，既符合IRI的定义，同时也保证了测量结果的准确和真实性。经过比较可以看出，激光断面平整度仪检测的结果比颠簸累积仪检测出来的结果更为真实、更为准确、更符合国际上对平整度的定义。
颠簸累积平整度仪受汽车振动性能影响的因素对检测结果影响较大；颠簸累积平整度仪依靠对测出的VBI进行一次回归得出IRI值，在IRI较小时结果偏差较大。
结论
激光断面平整度仪在检测速度，检测环境上优于颠簸累积平整度仪，适应各类公路，并可在正常交通情况下进行检测，不受其他车辆干扰，提高了检测速度，但在路面潮湿情况下不能检测。
激光断面平整度仪重复性能良好，要优于颠簸累积平整度仪。
激光断面平整度仪为直接检测得出IRI值，而颠簸累积平整度仪为间接输出IRI值。
颠簸累积平整度仪在平整度较好的路段上进行检测时，检测结果偏好，因此更适用于检测平整度较差的路段。
参考文献：
[1]刘健.激光平整度检测系统在高速公路沥青路面施工中的应用[J].中国高新技术企业，2010年13期.
[2]赵文贤.沥青路面平整度试验检测控制措施[J].房地产导刊，2014年31期.
论文作者:郑丹
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/24
标签：平整度论文; 路面论文; 测试论文; 激光论文; 颠簸论文; 钢丝绳论文; 测量论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;