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摘 要：公路性能随着交通事业的快速发展逐渐提高了要求，需严格评定公路等级。公路性能评价中的一个最常用指标就是路面平整度，而备受关注的是快速精确的测量方法。本研究针对平整度的原因、意义等方面进行了详细阐述，同时对国际平整度指数这一公路平整度检测中应用最广泛的指标进行了初步探讨。结合典型的几种平整度测量仪进行分析，对平整度测量方法中的常见问题、应对措施及发展趋势进行了分析。
关键词：路面平整度检测；公路性能；初步探讨
1. 前言
在公路工程建设中路面工程是其中的一个重要组成部分，施工质量对于公路使用性能及寿命具有的好坏直接影响。所以，路面平整度不仅作为评定路面施工质量的一个客观指标，还可用于管理人员对路面维修、养护及翻修等制定科学决策。而且，为路面结构设计、选择路面材料、交通事故发生率等有关研究提供相关基础数据。因此，公路平整度检测技术的研究具有十分重要的意义。路面平整度测量主要分为由传统3m直尺人工测量，逐渐发展为颠簸累计仪和响应式平整度仪的机械式测量仪器，再发展为基于激光技术的激光平整度仪等发展过程，测量方法各不相同。本研究总结分析了目前平整度测量的方法，并有针对性地提出其常见问题及应对措施。
2. 平整度指数
2.1 路面平整度
应深入了解路面平整度概念，其概念比较复杂。实际上一直以来都没有形成统一的标准与定义，但其指标应达到以下要求：一是数据的获得应采用有效测量方法，再根据计算确定指数；二是该指标可使路面真实情况得到反映；三是该指标应简单并具有重复性。
路面平整度的计算应基于道路断面，道路断面主要是指任意两个已知路表面点，断面经任意一条曲线形成，分为横纵两种断面。分析横纵断面具有不同的目的，横断面可用于表示道路路面状况、两侧高度差及车辙等参数，纵断面可用于表示路面粗糙度及设计等级等相关信息。对平整度的研究主要是纵断面特点，交通部标准是将路纵断面上的偏差凹凸量定义为路面平整度。
2.2 平整度指数
世界各国一直以来都采用不同的路面平整度指标，为使评价公路平整度的标准统一，世界银行建议平整度指数采用国际平整度指数。
2.3 国际平整度指数及其计算模型
世界银行将国际平整度指数定义为标准车身悬架总位移与行驶距离的比值，建立国际平整度指数作为路面平整度的表征指标与世界上各种路面平整度仪之间的关系，进而统一世界各国平整度仪测试结果指标中存在的差异。计算国际平整度指数主要采用虚拟1/4车模型，模型利用1/4 车获得的路面轮廓上行驶与路面车辆实际行驶具有相似的结构和响应。1/4车模拟行驶时，在垂直方向上累积的质量块运动位移值与行駛距离之比值为此段路面的国际平整度指数。国际平整度指数可用于对公路等级的评定，因其与其它路面平整度指数之间的相关性较好，所以，便于不同平整度方面的交流，也利于比较不同平整度测量仪。国际平整度指数目前已成为应用最广、代表性最为明显的一个路面平整度指标。
3. 平整度检测方法的发展
随着近年来路面管理系统发展日益加快，不断提高对公路服务质量的要求，快速准确的路面平整度测量方法已成为道路工程中一个备受关注的问题，也相继产生多种不同类型的平整度测量仪。
3.1 平整度仪设计基本要求
在道路施工及养护部门中，路面平整度仪是一种检测路面平整度的仪器，其技术指标应符合道路平整度评价系统要求及检测实际需要。因路面平整度仪处于比较恶劣的工作环境，需要仪器结构坚固、便于连接，可灵活转向、便于运输且具有较高的可靠性。另外，还要达到自动处理、实时控制、手动设置及显示打印等实际需要。
3.2 典型路面平整度仪
3.2.1 3米直尺
在被检测路基或路面沿路纵向放置3米直尺，再对路面与尺体下平面之间存在的间隙采用直尺或塞尺测量，将间隙值进行记录并将其作为路面平整度质量的检测评定依据。该方法结构简单便于携带，但受人为因素影响较大、达不到较高的精度及测量效率。此外， 路面波动波长较长影响乘车舒适性的程度难以通过3米直尺反映，因而对长波长路面不能准确测量。
3.2.2 精密水准仪
传统精密水准仪主要分为望远镜、水准器及基座三部分，测量基本原理是水平视线的建立利用水准器的居中气泡，再根据水准标尺上水平视线读数获得各点之间存在的高差。对路面平整度的测量方法为：在300米长度路段上，用油漆每间隔0.25米作明显标记的标点。利用精密水准仪对每标点的相对标高进行测量。标高数据测得后存入计算机中，再利用国际平整度指数计算程序获得国际平整度指数。水准仪视准轴与水准轴在测量时应平行，不满足该条件将对测量结果准确性产生一定程度的影响。
3.2.3 车载式颠簸累积仪
该仪器基本原理是测量车装载该仪器通过被测路面时，表征路面平整度状况利用累积的车后轴与车厢单向位移值。在行驶的测试车辆中，因路表凹凸不平在上下方向导致车厢与后桥之间产生相对位移，脉冲信号由钢丝绳带动定量位移轮转动输出，经计算机采集处理数据对位移量换算进行判别后记录，用于平整度的评定依据。因该仪器累积单向位移，不可用于平整度剧烈变化路面的测量，车速对其具有较大影响。因响应式检测方法不能对路面纵断面剖面曲线测出，对于新路面施工验收也不适合。
4. 路面平整度检测技术中的常见问题及应对措施
路面平整度检测技术中常见以下问题：一是采样间距。大部分平整度测量方法都采样路面，路面采样点数由采样间距所决定，这容易影响到测量结果。采用激光三角法及面阵CCD法扫描路面，对路面三维轮廓进行模拟，再对路面参数进行计算，进而实现连续测量路面的目的。二是功能相对比较单一。尽管大部分平整度测量仪只能对平整度测量，或集成多个测量系统对车辙等路面信息同时测量。各系统之间无法共享信息，存在浪费资源、效率不高的问题。三是车辆颠簸。平整度测量误差中车辆颠簸是一个重要来源，主要采用加速度传感器对垂直颠簸进行补偿， 倾角传感器对车辆倾斜进行补偿。
应对措施一是传统手工及机械测量采用激光传感器代替；二是传统单一功能的路面参数测量设备采用多功能路面检测车代替；三是平整度检测将不断提高自动化程度，明显降低人为因素，在路面实现自动测量；四是不断完善数据处理技术，有效控制测量中难以避免的影响因素；五是提高测量速度及精度；六是利用路面三维模型技术对路面参数指标进行计算。
5. 结语
综上所述，通过分析比较平整度测量方法及其利弊，对其存在的常见问题进行了总结，并有针对性地提出应对措施，特别是提出车辆颠簸及测量数據处理等方面的建议，对于深入开展平整度测量及路面参数测量等方面的研究具有十分重要的参考价值。
参考文献：
[1] 周旭，徐丽欣，李玉新.浅议沥青面层平整度[J]，黑龙江交通科技， 2016.8
[2] 张贵忠，常洪.高等级公路路面平整度检测方法[J]，中国科技信息，2015.11
[3] 史剑发，郭景芹.路面平整度检测仪器——三米直尺的改进[J]，检测与检验，2015.4
[4] 薛晓丹.国际平整度指数作为路面平整度评价指标的研究[J]，公路交通科技，2015.17
[5] 周波，朱先祥，孙文.车载式颠簸累积仪在路面平整度检测中的应用[J]，合肥工业大学学报，2015.3
作者简介：
马飞龙，男，满族，辽宁丹东人，大学本科学历，研究方向：试验检测。
关键词：路面平整度检测；公路性能；初步探讨
1. 前言
在公路工程建设中路面工程是其中的一个重要组成部分，施工质量对于公路使用性能及寿命具有的好坏直接影响。所以，路面平整度不仅作为评定路面施工质量的一个客观指标，还可用于管理人员对路面维修、养护及翻修等制定科学决策。而且，为路面结构设计、选择路面材料、交通事故发生率等有关研究提供相关基础数据。因此，公路平整度检测技术的研究具有十分重要的意义。路面平整度测量主要分为由传统3m直尺人工测量，逐渐发展为颠簸累计仪和响应式平整度仪的机械式测量仪器，再发展为基于激光技术的激光平整度仪等发展过程，测量方法各不相同。本研究总结分析了目前平整度测量的方法，并有针对性地提出其常见问题及应对措施。
2. 平整度指数
2.1 路面平整度
应深入了解路面平整度概念，其概念比较复杂。实际上一直以来都没有形成统一的标准与定义，但其指标应达到以下要求：一是数据的获得应采用有效测量方法，再根据计算确定指数；二是该指标可使路面真实情况得到反映；三是该指标应简单并具有重复性。
路面平整度的计算应基于道路断面，道路断面主要是指任意两个已知路表面点，断面经任意一条曲线形成，分为横纵两种断面。分析横纵断面具有不同的目的，横断面可用于表示道路路面状况、两侧高度差及车辙等参数，纵断面可用于表示路面粗糙度及设计等级等相关信息。对平整度的研究主要是纵断面特点，交通部标准是将路纵断面上的偏差凹凸量定义为路面平整度。
2.2 平整度指数
世界各国一直以来都采用不同的路面平整度指标，为使评价公路平整度的标准统一，世界银行建议平整度指数采用国际平整度指数。
2.3 国际平整度指数及其计算模型
世界银行将国际平整度指数定义为标准车身悬架总位移与行驶距离的比值，建立国际平整度指数作为路面平整度的表征指标与世界上各种路面平整度仪之间的关系，进而统一世界各国平整度仪测试结果指标中存在的差异。计算国际平整度指数主要采用虚拟1/4车模型，模型利用1/4 车获得的路面轮廓上行驶与路面车辆实际行驶具有相似的结构和响应。1/4车模拟行驶时，在垂直方向上累积的质量块运动位移值与行駛距离之比值为此段路面的国际平整度指数。国际平整度指数可用于对公路等级的评定，因其与其它路面平整度指数之间的相关性较好，所以，便于不同平整度方面的交流，也利于比较不同平整度测量仪。国际平整度指数目前已成为应用最广、代表性最为明显的一个路面平整度指标。
3. 平整度检测方法的发展
随着近年来路面管理系统发展日益加快，不断提高对公路服务质量的要求，快速准确的路面平整度测量方法已成为道路工程中一个备受关注的问题，也相继产生多种不同类型的平整度测量仪。
3.1 平整度仪设计基本要求
在道路施工及养护部门中，路面平整度仪是一种检测路面平整度的仪器，其技术指标应符合道路平整度评价系统要求及检测实际需要。因路面平整度仪处于比较恶劣的工作环境，需要仪器结构坚固、便于连接，可灵活转向、便于运输且具有较高的可靠性。另外，还要达到自动处理、实时控制、手动设置及显示打印等实际需要。
3.2 典型路面平整度仪
3.2.1 3米直尺
在被检测路基或路面沿路纵向放置3米直尺，再对路面与尺体下平面之间存在的间隙采用直尺或塞尺测量，将间隙值进行记录并将其作为路面平整度质量的检测评定依据。该方法结构简单便于携带，但受人为因素影响较大、达不到较高的精度及测量效率。此外， 路面波动波长较长影响乘车舒适性的程度难以通过3米直尺反映，因而对长波长路面不能准确测量。
3.2.2 精密水准仪
传统精密水准仪主要分为望远镜、水准器及基座三部分，测量基本原理是水平视线的建立利用水准器的居中气泡，再根据水准标尺上水平视线读数获得各点之间存在的高差。对路面平整度的测量方法为：在300米长度路段上，用油漆每间隔0.25米作明显标记的标点。利用精密水准仪对每标点的相对标高进行测量。标高数据测得后存入计算机中，再利用国际平整度指数计算程序获得国际平整度指数。水准仪视准轴与水准轴在测量时应平行，不满足该条件将对测量结果准确性产生一定程度的影响。
3.2.3 车载式颠簸累积仪
该仪器基本原理是测量车装载该仪器通过被测路面时，表征路面平整度状况利用累积的车后轴与车厢单向位移值。在行驶的测试车辆中，因路表凹凸不平在上下方向导致车厢与后桥之间产生相对位移，脉冲信号由钢丝绳带动定量位移轮转动输出，经计算机采集处理数据对位移量换算进行判别后记录，用于平整度的评定依据。因该仪器累积单向位移，不可用于平整度剧烈变化路面的测量，车速对其具有较大影响。因响应式检测方法不能对路面纵断面剖面曲线测出，对于新路面施工验收也不适合。
4. 路面平整度检测技术中的常见问题及应对措施
路面平整度检测技术中常见以下问题：一是采样间距。大部分平整度测量方法都采样路面，路面采样点数由采样间距所决定，这容易影响到测量结果。采用激光三角法及面阵CCD法扫描路面，对路面三维轮廓进行模拟，再对路面参数进行计算，进而实现连续测量路面的目的。二是功能相对比较单一。尽管大部分平整度测量仪只能对平整度测量，或集成多个测量系统对车辙等路面信息同时测量。各系统之间无法共享信息，存在浪费资源、效率不高的问题。三是车辆颠簸。平整度测量误差中车辆颠簸是一个重要来源，主要采用加速度传感器对垂直颠簸进行补偿， 倾角传感器对车辆倾斜进行补偿。
应对措施一是传统手工及机械测量采用激光传感器代替；二是传统单一功能的路面参数测量设备采用多功能路面检测车代替；三是平整度检测将不断提高自动化程度，明显降低人为因素，在路面实现自动测量；四是不断完善数据处理技术，有效控制测量中难以避免的影响因素；五是提高测量速度及精度；六是利用路面三维模型技术对路面参数指标进行计算。
5. 结语
综上所述，通过分析比较平整度测量方法及其利弊，对其存在的常见问题进行了总结，并有针对性地提出应对措施，特别是提出车辆颠簸及测量数據处理等方面的建议，对于深入开展平整度测量及路面参数测量等方面的研究具有十分重要的参考价值。
参考文献：
[1] 周旭，徐丽欣，李玉新.浅议沥青面层平整度[J]，黑龙江交通科技， 2016.8
[2] 张贵忠，常洪.高等级公路路面平整度检测方法[J]，中国科技信息，2015.11
[3] 史剑发，郭景芹.路面平整度检测仪器——三米直尺的改进[J]，检测与检验，2015.4
[4] 薛晓丹.国际平整度指数作为路面平整度评价指标的研究[J]，公路交通科技，2015.17
[5] 周波，朱先祥，孙文.车载式颠簸累积仪在路面平整度检测中的应用[J]，合肥工业大学学报，2015.3
作者简介：
马飞龙，男，满族，辽宁丹东人，大学本科学历，研究方向：试验检测。