1 路面平整度的基本定義 路面平整度主要反映的是路面縱斷面剖面曲線的平整性。當路面縱斷面剖面曲線相對平滑時，則表示路面相對平整，或平整度相對好，反之則表示平整度相對差。好的路面則要求路面平整度也要好。 2 路面平整度檢測的目的和重要性 路面平整度是路面評價及路面施工驗收中的一個重要指標。平整度直接反映了車輛行駛的舒適度及路面的安全性和使用期限。路面平整度的檢測能為決策者提供重要的信息，使決策者能為路面的維修，養護及翻修等作出優化決策。另一方面，路面平整度的檢測能準確地提供路面施工質量的信息，為路面施工提供一個質量評定的客觀指標。 3 路面平整度檢測儀的基本分類 路面平整度的儀器主要有兩大分類：第一類為縱斷面測定(直接式檢測類)，即測出路面縱斷面剖面曲線，然后對測出的縱斷面曲線進行數學分析得出平整度指標。第二類為車輛對路面的反應測定(響應式檢測類)，即測出車輛對路面縱斷面變化的力學響應，然后對測出的力學響應進行數學分析得出平整度指標。對響應式檢測類而言，其平整度指標的換算主要是通過對標準儀器測得的結果進行標定而得到。通常，第一類檢測方法可用于路面施工質量驗收與評價，而第二類檢測方法主要用于路面周期性評價。但第二類檢測儀器常要借助于第一類檢測儀器進行指標標定。 直接式檢測類主要特點是： (1)能得到路面縱斷面曲線，根據縱斷面曲線，平整度特性可直觀地反映出來。 (2)測得的路面縱斷面曲線可輸入到仿真數學模型而得到車輛對路面縱斷面變化的仿真力學響應。過去的實驗和研究已證明這種仿真響應與真實的車輛響應有很好的相關性。 (3)檢測路面縱斷面曲線是較難的，尤其是長波長縱斷面曲線，其原因是難以從檢測儀本身直接取得路面縱斷面垂直高度參照點。比較可取的方法是從檢測儀本身的垂直加速度或與水平線的夾角之中間接地取得垂直高度的參照點。 (4)由于此類檢測儀能得到路面縱斷面曲線，因此可直接用于新路面施工質量的驗收與評價，使驗收部門有客觀依據決定施工質量的優劣。 (5)若此類檢測儀能測出長波長和短波長路面縱斷面曲線，則可作為標準參照儀 用于對其它平整度儀進行標定和作相關分析。 響應式檢測類主要特點是： (1)此類方法的依據是車輛對路面縱斷面垂直高度變化的力學響應，如振動等，然后對這種響應進行數學分析，從而得到平整度指標，如垂直加速度均方差和顛簸累計值等。 (2)由于此類檢測方法相對于第一類方法要簡單，檢測速度要快，因而適用于高速檢測和長距離檢測。 (3)此類方法無法得到路面縱斷面曲線，因而主要應用于現存路面平整度評價。 (4)由于無法得到路面縱斷面曲線，此類檢測儀需依賴于能測出長波長和短波長路面縱斷面曲線的平整度檢測儀對其進行標定和作相關分析。 4平整度指標 4.1直接式檢測類 對直接式檢測類平整度檢測儀而言，主要的平整度指標為國際平整度指標IRI(InternationalRoughnessIndex)。國際平整度指標IRI是被廣泛采用的路面平整度指標。國際平整度指標IRI的優點是具有很強的時間穩定性和空間穩定性，這使得不同時間和地點檢測的國際平整度指標IRI值可進行直接比較。 國際平整度指標IRI的計算是基于四分之一車輛仿真模型。四分之一車輛仿真模型是用于模擬車輛在實際路面行駛時車體對路面縱斷面起伏波動的動態響應。圖A.1為四分之一車模型，模型包括彈簧質量、線性彈簧和阻尼器、非彈簧質量、輪胎彈簧等四個部分。 四分之一車輛仿真模型用于模擬車輛機械系統在路面縱斷面曲線輸入的激勵下的動態響應。通過四分之一車輛仿真模型計算模型車車輛懸掛系統的單向位移量，將各次計算的單向位移值累加(單位為m)并與路段長度相除(單位為km)，既可以得到國際平整度指標IRI，其單位為m／km。圖A.2概念性地表示了國際平整度指標IRI的計算過程，其計算的數學過程極其繁瑣，具體計算公式可查閱有關資料。應該強調的是國際平整度指標IRI必須先獲得路面縱斷面剖面曲線，然后將路面縱斷面剖面曲線輸入到四分之一車輛仿真模型，由四分之一車輛仿真模型計算國際平整度指標IRI。事實上，幾乎所有的自動化路面斷面曲線檢測系統(直接式檢測類)都包含國際平整度指標IRI的計算軟件包。因此只要獲得路面縱斷面剖面曲線，就能較易獲得國際平整度指標IRI。 4.2響應式檢測類 響應式檢測類的檢測對象主要包括檢測車輛的動態垂直加速度和垂直位移。當平整度檢測儀檢測的對象是車輛的動態垂直加速度時，此類平整度檢測儀可歸為電子響應式檢測類；當平整度檢測儀檢測的對象是車輛的動態垂直向累積位移量時，此類平整度檢測儀可歸為機械響應式檢測類。 對電子響應式檢測類，由于其檢測的對象是車輛的動態垂直加速度，檢測原理相對簡單，其平整度指標為各采樣點垂直加速度的根平方值均值，簡稱RMSVA(R00t MeanSquareofVerticalAcceleration)。一般RMSVA與國際平整度指標IRI具有很好的相關性。 機械響應式檢測類平整度儀的工作原理是通過檢測車體與后軸的相對位移單向累積數值來間接計算路面平整度。當車輛行駛時，由于路面的不平整會使后橋與車廂之間產生上下相對位移，此時檢測儀的鋼絲繩會帶動高精度位移傳感器轉動，使高精度位移傳感器輸出一系列的脈沖信號，這些脈沖信號經過一定的預處理，每一脈沖輸出成為一定的單向位移量信號，此信號再經過數據采集與處理系統的預處理得到單向位移值，此單向位移累積值在計數器上進行累積，測量時單向位移累積值每增加一厘米計數器就記錄一個數。計數器記錄的單向位移累積值，連同行車的距離信號一起，以一定的數據模式記錄在數據文件中，供數據處理系統進一步分析得出路面平整度指標-顛簸累積值VBI。顛簸累積值VBI的計算公式如下： （A.1） 式中：VBI—顛簸累積值(cm／km)； CN—顛簸累積計數(次)； L—測量路段長度(km)。 4.3標準的平整度指標 無論在平整度驗收還是在平整度評價時，標準的平整度指標均為國際平整度指標IRI。對于響應類平整度檢測儀而言，需將其平整度指標(RMSVA或VBI)轉換成國際平整度指標IRI，即： IRI＝A+B×RMSVA（A.2） 或 IRI=A+B×VBI（A.3） 其中A和B為標定后得到的轉換系數，A和B由檢測儀標定過程中獲得。 5平整度檢測儀的標定方法 5.1基本原理 響應式平整度檢測儀主要依據檢測車對路面不平整的動態響應來獲得平整度的指標的。因此，檢測本身的機械性能將直接影響到平整度檢測的結果。從概念上講，不同的檢測車針對同一條路面將會有不同的動態響應，即便是同一臺檢測車，當使用一段時間后，其機械性能和電氣性能也會發生一定的變化。針對這兩種性能前后時間的不一致性，在路面平整度檢測的實踐中，往往采用技術標定(也稱系統標定)的方法來使各種響應式路面平整度儀的檢測達到一致性，或歸結到標準的檢測。 在國際上，路面平整度的標準檢測主要采用兩種方法，第一種方法是采用精密水準儀檢測路面平整度，即采用精密水準儀檢測出路面的縱斷面剖面曲線(標高)，然后采用計算機軟件將測得的路面縱斷面曲線轉換成國際平整度指標(IRI)，從而獲得該路面的平整度指標的標準檢測。第二種方法是采用手推式斷面儀(也稱路面縱斷面剖面儀)檢測路面縱斷面剖面曲線，然后采用計算機軟件將測得的路面縱斷面曲線轉換成IRI，從而獲得該路面的平整度指標的標準檢測。不論是采用何種標準檢測，其基本要求是： a．檢測結果不受檢測設備機械性能的影響； b．檢測精度要求較高； C．能直接獲得全波長的路面縱斷面剖面曲線； d．能直接計算出IRI和。 對于響應式平整度檢測儀的標定，一般要求至少5條以上的路面(包括較為粗糙的路面、中等平整的路面和較為平整的路面)，其長度為100～200m左右。對這些選定的路面，分別采用標準儀器(精密水準儀或手推式斷面儀)和被標定的響應式平整度儀實施平整度檢測，獲得的平整度指標即可用來作為系統標定之用。圖A.3顯示的是一個系統標定的結果，被標定的儀器是電子式顛簸累計儀，而標定檢測采用的是DAPRES路面縱斷面剖面儀(手推式斷面儀)。 事實上，系統標定的實質即是將被標定的儀器的檢測結果轉化為標準檢測的結果，若以數學公式表示，則有如下公式： 標準檢測的平整度指標=A+B×被標定儀器的檢測結果(A.4) 這里A和B是轉換系數，也是在系統標定過程中要獲得的技術參數，針對圖A.1 而言，則有： IRI(標準檢測)=A+B×RMSVA(電子式顛簸累積儀輸出) 這里A=0.6942，B=33.462。 5.2標定步驟 (1)標定路段選擇 標定路段一般選擇五條以上，其路面的平整度狀況要包括較為平整的路面，中等平整的路面，粗糙的路面。一般情況下，用于標定的路面越多越好。從理論上講，路面的長度越長越好，一般希望在150m到250m之間，若受條件限制，100m的長度也可，選擇路段時，盡可能選擇交通量小，且行人干擾少的路段。 (2)路面的準備工作 在標定前，路面要進行清理，一般用掃帚掃清路面即可(如圖A.4所示)。路面清掃后，用油漆在路面上作出起始與終止標志，并用油漆描點，將路面左右輪跡標出，左右輪跡的寬度一般可以用被標定的檢測車的左右輪間距作為依據。 (3)被標定平整度檢測儀的平整度檢測 對<