路面平整度检测技术及系统

断面类平整度测试设备
水准测量 梁 式 断 面 仪（TRRL） 激 光 断 面 仪（丹麦） 纵 断 面分析仪
（法国路桥中心试验室LCPC研制的惯 性断面仪APL）
水准测量
手推式断面仪
激光断面仪
美国ASTM标准（E950—94）
加速度计：±2g 激光传感器：
采样间距 分辨率
偏差
一级 ≤25mm
二级 三级 四级
25mm～ 150mm 150mm
～ 300mm
>300mm
≤0.1mm
0.1mm～ 0.2mm 0.2mm～ 0.5mm
>0.5mm
1.25mm 2.5mm 6.25mm
精度 （SD） 0.38mm
0.76mm
2.50mm
三、规范要求测试频率与测试方法
基层和底基层
3m直尺：每200m测2处*10尺
平均车速与平整度的关系
ARV(v)
a2 IRIv
v 22.2
( a0
a1
ln( a2 RI
))
其中：ARV—平均车速； IRI—国际平整度指数； v—车速； RI—行驶指数； a0 ~ a2 —回归系数
3、对经济性的影响
平整度值
车速
巴西、加勒比海：15% 印度：10% ~ 33% 中国：15%
是路面使用性能最重要的指标之一 是影响路面行使质量的主要因素（舒适性）
影响路面平整度的因素
交通荷载
水平力（刹车制动力、摩擦力）：拥包、车辙 竖向力：不均匀沉陷
环境因素
温度、湿度：引起路面结构物理力学性质发生变化（胀缩、 强度变化）
路面结构
结构层层间结合、结构层承载力、材料的高温、低温及 水稳定性等
AASHTO： PSI 5.03 1.91lg(1 SV ) 0.01 C P 0.21RD2 AC
PSI 5.41 1.980 lg(1 SV ) 0.05 C 3.3P
PC
SV—纵向平整度离散度；C—裂缝度（m2/1000m2） P—修补度（ m2/1000m2 ）；RD—车辙深度（cm）
反映类平整度测试设备
美国公路局BPR平整度仪 英国TRRL研制的颠簸累积仪（VBI） 美国PCA平整度仪 美国Mays平整度仪 澳大利亚NAASER平整度仪
美国BPR平整度仪
（单轮拖车，测试速度32km/h，通过机械式积分器记录 带片弹簧车轮的竖向位移量）
☆ 断面类
原理：
沿轮迹量测路表面高程——路表纵断面——通 过数学分析采用一综合性统计量表征平整度
施工质量
养护水平
平整度对路面使用的影响
1、 对行车舒适性和安全性的影响
主观评分（50年代，AASHTO，PSR） 服务性能指数（ AASHTO ，1960，PSI） 服务性能指数（日本，1978，PSI） 舒适性指数（加拿大，70年代末，RCI） 中国道路质量指数模型（交通部，1996，RQI）
Fra Baidu bibliotek
油耗 轮耗 时间
4、对道路养护的影响
结构性能 功能性能 养护费用 运营费用
综合
平整度检测的重要性
平整度的检测和评 定是公路施工与养 护的一个非常重要 的环节
公路工程质量检查项目
弯沉（土方路基、沥青面层） 抗压强度（底基层、基层） 抗拉强度（水泥混凝土面层） 压实度（路基、底基层、基层、沥青面层） 厚度（底基层、基层、面层） 沥青含量（沥青面层） 平整度（路基、底基层、基层、面层） 横披（路基、底基层、基层、面层） 纵断高程（路基、底基层、基层、面层） 摩擦系数（沥青面层） 构造深度（沥青面层、水泥混凝土面层） 路表病害（高速公路养护）
面层
3m直尺：每200m测2处*10尺 平整度仪：全线每车道连续检测，每100m计算σ、IRI
测试方法比较
方法
特点
技术指标 适用范围
3m直尺法
设备简单,结果直 最大间隙h(mm) 观,间断测试,效率 低,反应凸凹程度
连续式平整度仪 法
日本：
PSI 4.53 0.518 lgσ 0.371 C 0.174 D2
σ—纵向平整度标准差（mm）；C—裂缝率（%）
D—车辙深度（cm）
NOTE：
1、PSI主要受平整度的影响 2、日本处置方法
PSI 3.0~2.1 2.0~1.1 1.0~0.0
处理方法 表处 罩面 重建
2、对车速的影响
路面平整度测试技术
一、平整度的概念及工程意义 二、平整度测试设备 三、规范要求测试频率与测试方法 四、平整度指标之间的换算 五、Dynatest 5051激光平整度测试系统（RSP）
一、平整度的概念及工程意义
平整度
是指以规定的标准量规，间断或连续地量测 路表面的凹凸情况，即不平整度的指标，是 路面的一种表面特征
二、平整度测试设备
断面类
测定路面表面凹凸情况
反应类
测定路面表面凹凸引起的车辆振动的颠簸 情况
反应类指标即为舒适性能指标
1、类型
种类
反映类
断面类
仪器
车载式颠簸累积仪 拖车式颠簸累积仪 PRDAS平整度仪 精密水准仪 三米直尺 连续式平整度仪
激光断面仪
产地
英国 英国 澳大利亚
美国、丹麦、 法国、英国、 澳大利亚
车速与平整度的关系
（Watanatada，1987，巴西）
S = a1 + a2 RS + a3 F + a4 CURVE + a5 ALT + a6 BI + a7 PWR + a8 WIDTH
其中：RS—事故速度； F—雨中速度； CURVE—曲率； ALT —海拔； BI—平整度值； PWR—汽车功率； WIDTH—路面宽度； a1~a8—回归系数。
➢ 缺点： a. 时间稳定性差，由于车辆振动特性会随时间和其它因素
而变化，同一台设备在不同时期测定结果不一致。必须经常 标定以确保获得合理的测定结果；
b. 转换性差，不同部门的测定结果很少能为其它部门所复 制，因而不同部门的测定结果难以进行比较；
c. 不能给出路面的真实断面和绝对变形，因而无法利用测 定结果考察和分析影响路况的路表特性。
方式
动态 动态 动态 静态 静态 动态
动态
2、原理
☆ 反映类
组成：
颠簸累积传感器、
DMI、数据采集系统
VBI：
车辆后轴与车厢之间的 单向位移累积值 （单位：cm/km）
VBI越大，路面平整性 越差
特点：
➢ 反应类设备记录了机械系统以恒定速度在路面上行驶时的 动态响应，而获得平整度的相对测试结果。该结果与机械系 统的振动特性、车辆行驶速度、环境气候等因素有关。