从路面状况的角度看,影响路面行驶质量的主要因素是路面平整度。路面平整度可定义为路表面诱使行驶车辆出现振动的高程变化。
随着车辆荷载的反复作用,以及周围环境(温度和湿度)的周期变化影响和路面龄期的增加,路面平整度逐渐下降。当平整度下降到某一限值时,路面的行驶质量不能满足行车对路面的基本功能要求,便需采取改建或重建措施改善平整度,以恢复路面的功能。
路面平整度宜采用快速检测设备,可结合路面损坏和车辙一并检测。单独检测路面平整度时,宜采用高精度的断面类检测设备。路面平整度检测设备必须定期标定,每年至少标定一次,标定的相关系数应大于0.95。条件不具备的三、四级公路,路面平整度可采用3 m直尺人工检测。
路面平整度测定方法可分为两大类型:断面类平整度测定和反应类平整度测定。
(一)断面类平整度测定
断面类平整度测定是直接沿行驶车辆的轮迹量测路面表面的高程,得到路表纵断面,通过数学分析后采用综合统计量作为其平整度指标。
属于这一类的方法主要有以下3种。
(1)水准测量:采用水准测量和水准尺沿轮迹测路面表面的高程,由此得到精确的路表纵断面。这是一种测定结果较稳定的简便方法,但速度很慢,很费工。
(2)梁式断面仪:用3 m长的梁(或直尺)连续测量轮迹处路表同梁底的高程差,由此得到路表纵断面。这种方法较水准测量的测定速度要快些。
(3)惯性断面仪:在测试车车身上安置竖向加速度计,以测定行驶车辆的竖向位置变化。车身同路表面之间的距离,利用激光、超声等传感器进行测定。将两方面测定的结果叠加后,便可得到路表纵断面。
(二)反应类平整度测定(www.xing528.com)
反应类平整度测定系统是在主车或拖车上安装由传感器和显示器组成的仪器。可以传感和累积车辆以一定速度驶经不平路表面时悬挂系统的竖向位移量。显示器记下的测定值,通常是一个计数数值,每计一个数相应于一定的悬挂系位移量。
反应类平整度测定系统的优点是价格低廉,操作简便,可用于大范围的路面平整度快速测定。然而,由于这类测定系统是对路面平整度的一个间接度量,其测定结果同测试车辆的动态反应状况有关,也就是随测试车辆机械系统的振动特性和车辆行驶的速度而变化。因而,它存在以下三项主要缺点。
(1)时间稳定性差:同一台仪器在不同时期测定的结果,会因车辆振动特性随时间的变化而不一致。
(2)转换性差:不同部门测定的结果,由于所用测试车辆振动特性的差异而难以进行对比。
(3)不能给出路表的纵断面:反应类平整度仪测定的结果,通常以车辆行驶一段距离后的累积计数值表示。如果把每一种反应类平整度仪的计数以相应的悬挂系竖向位移量表示,则测定结果可表示为m/km,它反映了单位行驶距离内悬挂系的累积竖向行程。这是一个类似于坡度的单位,称作平均调整坡(ARS)。
为克服上述时间稳定性差的缺点,需经常对测定仪器进行标定。标定路段的平整度采用断面类平整度测定方法测定。测定仪在标定路段上的测定结果与标准结果建立回归关系,即为标定曲线或公式。利用标定曲线或公式,可将不同时期的测定结果进行转换。
为克服上述转换性差的缺点,通常采用国际平整度指数,以便把不同仪器或不同部门测定的结果,统一转换成以这个通用指标表示的平整度值。
不同反应类平整度仪之间可以建立良好的相关关系,但这种关系只能在测定速度相同的条件下才能成立。因此,必须按速度分别建立回归方程。
国际平整度指数(IRI)是一项标准化的平整度指标。它同反应类平整度测定系统类似,但是采用数学模型模拟1/4车(即单轮,类似于拖车)以规定速度(80 km/h)行驶在路面断面上,分析行驶距离内悬挂系统由于动态反应而产生的累积竖向位移量,分析结果也以m/km表示。因此,这一指标与反应类仪器的ARS相似,称作参照平均调整坡。
在量测到路表纵断面的高程资料后,便可利用程序计算该段路面平整度的国际平整度指数IRI值。对标定路段的平整度,按上述方法用国际平整度指数表征,而后同反应类平整仪的测定结果建立标定曲线,则使用此类标定曲线便可克服反应类平整度仪转换性差的缺点。
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