关于公路路面平整度检测和控制的研究

薛榜利 张亚磊

（江苏大学，江苏 镇江212013）

1 概述

截止2019 年，中国公路总里程已达484.65 万公里，居世界第一，公路几乎通到了全国各地，人们的出行极为便利。公路路面的平整度是一个很重要的问题，因为公路沥青含量、气候、车辆超载、路基不均匀沉降、施工人员的素质等因素，公路在使用一段时间之后会出现裂缝、坑槽，路面的平整度会降低。路面的平整度一旦受损，会增加发生车祸的风险，如果路面不加以维护保养，加上超载车辆的重重碾压，将使公路损坏更加严重，久而久之，公路就会报废。此时过往车辆需要限行、绕行，导致本地的经济受到影响。因此需要对公路路面平整度进行检测，确保公路完好。

2 平整度检测技术

常用的平整度检测分为断面类和反应类两类。其中断面类实际上是测定路面表面凹凸情况，如3m 直尺检测技术和连续式平整度检测技术；反应类是测定路面凹凸引起车辆振动的颠簸情况，如车载式颠簸累积检测技术。除此之外，还有车载式激光检测技术、基于Kinect 的路面平整度检测技术。

2.1 3m 直尺法

用3m 直尺法时，需要先清扫路面测定位置的污物，因为污物的存在会影响平整度检测的准确性。检测过程中，需要先确定方向，将3m 直尺摆在测试地点的路面上，观察直尺地面与路面之间的间隙距离，确定间隙最大的位置。用塞尺塞紧间隙，由于塞尺有高度标线，便于测量记录最大间隙得高度，将结果精确到0.2mm。单杆检测路面平整度，以最大间隙为测定结果。这种检测方法的特点是设备简单，结果直观，但是其准确度不高，工作效率很低。

2.2 连续式平整度仪法

这种检测方法主要是通过机械设备带动检测仪器移动，从而对路面平整度进行检测。通常要求仪器的移动速度在5km/h左右，不能超过12km/h，因为仪器本身存在反应速度，当设备移动速度过快时，测量的数据误差较大。在仪器测定后，可按每10cm 间距采集数据，以100m 为区间计算平整度标准差。使用此方法检测，特点是连续测试，工作效率高，可是仪器设备比较复杂，成本高，且不适用已经存在较多凹槽、路面损坏严重的情况。

2.3 车载式颠簸累积仪法

车载式颠簸累积仪由机械传感器、数据处理器和微型打印机组成，其中传感器安装在测试车的底部。工作原理是测试车在规定速度范围内行驶，凹凸的路面会引起汽车的振荡，通过处理机械传感器采集到的信号，可以得到测试车后轴与车厢之间单向位移的累计值VBI，VBI 数值越大，则说明路面的平整度越差。使用此检测技术，对测试车有较高要求：车辆需要标定时间间隔1 年以上，车辆如果更换过轮胎或减震器，要进行严格的测值检验，车辆的行驶里程至少是20000km。这种方法的特点是检测的速度快，造价相对便宜，操作方式简单，只是在检测之前需要对安装好的仪器进行标定。

2.4 车载式激光检测法

用激光断面仪检测时，在检测车的前横梁上安装激光传感器，通过回收激光发射返回的信号，进而测试断面的平整性，在经过连续等间隔的横向测试之后，能较为精确的测量出路面的平整度。在实际的检测过程中车体会随着道路的不平整而振动，导致测量结果不能直接反映出路面的平整度，因此还需要在测试车上安装加速度传感器，通过处理加速度传感器得到的信号，利用一次、二次积分，消除因车体振动的影响，从而得到准确的数据。激光的高分辨率和相干性好，即使在恶劣的气候中，如雨雪天气也同样可以进行检测。而且这种检测方法的精度高，检测的速度快，能真实反映路面每个位置的平整度情况。

2.5 基于Kinect 的检测方法

Kinect 是一种3D 体感摄影机，从其被2009 年微软发布后，经过十年的发展，已广泛应用在医疗、教育、电子商务等领域。Kinect 是具有深度感知的传感器，它采用红外照相的方式得到数据，从而能计算出传感器与被拍照物体之间的距离。Kinect 传感器的感知速度和精度很高，成本极低，其开发技术完全开放，比较易于上手。目前国外已经有利用Kinect 在道路检测方面成功的案例，当国内相关领域的应用较少，缺乏有成效的产品。

3 平整度指标相互关系的建立

检测平整度的方法和仪器很多，相应得评定指标各有差异。为了使每种检测方法所得的结果可以相互比较，需要一个标准的平整度指标，同其他平整度指标有很好的相关关系。在1982年，世界一行组织了多国专家参与的国际研究小组，在巴西进行了大规模的路面平整度试验后，提出了采用国际平整度指数（IRI）作为评价指标的建议。

IRI 和反应类平整度检测系统类似，但它采用的是数学模型模拟1/4 车轮以规定速度行驶在路面断面上，分析行驶距离内动态反映悬挂系的累计竖向位移量。其中规定的检测速度为80km/h，检测结果的单位是m/km。

在使用车载式颠簸累积仪检测路面平整度时，检测结果VBI 与国际平整度指数进行换算时，需要将车载式颠簸累积仪的检测结果进行标定，和相关平整度仪检测的结果建立相关关系，最终两者的相关系数不得小于0.9。

4 路面平整度的控制

4.1 做好清理路基的工作

在进行道路的路基建造之前，应该清理原地面，把树枝、塑料袋、杂草等全部移除。如果路面表层为腐殖土，必须用机器将表情图清掉，处理土层的厚度按具体情况而定，但是不能小于30cm，并且要分层压实。

4.2 采用高级的设备和材料

对路面建造的原材料进行严格筛选，矿料级配偏大时会使沥青混合料的稳定性更高，道路的平整性更高。此外，道路的建设单位应增加投资，尽最大的能力引进高级设备和优质的原材料，施工要根据道路的具体情况选择最恰当的材料，使材料和道路的建设紧密结合，做到物尽其用。

4.3 施工质量控制

施工过程是道路建设的重要环节，对以后道路的使用有着极为重要的影响，施工质量一定程度上决定路面的平整度，我们必须对施工的质量严格把控。在施工时，要选择合适的季节，让施工时因温度对道路的影响程度降到最低。混凝土摊铺速度不应太快，不然会影响路面的预压密实度。在用机械设备碾压道路时，温度应该控制在120℃以上，要遵循紧跟碾压、高频、低幅的原则。

4.4 提高施工人员素质

在道路建设上，工人素质的高低对施工质量好坏。对施工负责人不能贪污腐败，要把钱全部用在道路建设中，不能出豆腐渣工程。对施工公司，要定期对员工进行培训，提高他们的能力和施工技术，也要定期对员工进行全面的考核，与时俱进，这样才能保证施工人员的高素质，建造出优质的道路。

5 结论

道路的平整度极为重要，可我国道路平整度检测技术起步较晚，与国外技术的先进性相比存在较大的差距。目前我国常用的几种常用路面平整度检测方法存在明显的弊端，不适用路况复杂的路面，影响检测结果准确度的因素较多，在这领域我们还有很长的路要走。不过，可以从源头上提高路面的平整度，尽可能地为后续检测降低难度。