道路檢測路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI

路面平整度5thGroupRidingQualityIndex第一頁，共五十五頁。路面平整度是路面評價的一個重要指標(biāo),不僅影響駕駛員及乘客行駛舒適性,而且還與車輛振動、運行速度、輪胎摩擦與磨損及車輛運營費用等有關(guān),是一個涉及人、車、路3方面的指標(biāo)。1960年AASHTO道路試驗研究表明大約95%的路面服務(wù)性能來自于道路表面的平整度。路面長期使用性能(LTPP)的研究表明,路面平整度特別是初始路面平整度將嚴(yán)重影響路面使用壽命。美國國家瀝青路面協(xié)會(NAPA)大量調(diào)查研究也表明:初始路面平整度的少量提高會顯著提高路面長期使用性能,好的初始路面平整度可延緩路面不平整度的發(fā)展及嚴(yán)重程度,從而顯著降低路面每年的維修費用。前言第二頁，共五十五頁。凹凸不平的路面第三頁，共五十五頁。路面不平影響巨大

危及行車安全影響交通效率增大維護成本........第四頁，共五十五頁。概述美國試驗與材料協(xié)會（ASTM)交通部標(biāo)準(zhǔn)及國家標(biāo)準(zhǔn)路面表面相對于理想平面的豎向偏差路表面縱向的凹凸量的偏差值明確了路面平整度測量的參照系，利于測定。ASTM的定義可以實現(xiàn)人、車、路系統(tǒng)的優(yōu)化進而為制定合理的路面標(biāo)準(zhǔn)提供理論基礎(chǔ)。路面平整度的定義第五頁，共五十五頁。路面平整度影響因素瀝青混凝土路基不均勻沉降橋涵兩端及橋梁伸縮縫基層不平整路面攤鋪機械及工藝面層攤鋪材料的質(zhì)量碾壓質(zhì)量接縫處理欠佳第六頁，共五十五頁。水泥混凝土路面平整度影響因素合理選用施工機具立模板混凝土制備混凝土灘鋪真空脫水抹面整平拉毛接縫和灌縫第七頁，共五十五頁。1.RQI概述2.評價標(biāo)準(zhǔn)3.檢測方法4.預(yù)測模型目錄路面平整度第八頁，共五十五頁。PARTONERQI概述第九頁，共五十五頁。RQI的提出1車輛行駛的舒適性能，可通過道路平整度指標(biāo)評價，在研究路面管理系統(tǒng)時，研究人員建立了路面平整度與行駛舒適性的關(guān)系，提出了行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）模型。RidingQualityIndex第十頁，共五十五頁。計算公式2IRI國際道路平整度指數(shù)（m/Km)

高速和一級取0.026，其他公路取0.0185高速和一級取0.65，其他公路取0.58第十一頁，共五十五頁。公路用戶對不同等級的公路有不同的行駛舒適性要求和期望根據(jù)公路實驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，高速/一級公路和普通公路有不同的RQI模型參數(shù)RQI與IRI3第十二頁，共五十五頁。關(guān)鍵詞rqi標(biāo)準(zhǔn)的提高4在《高速公路養(yǎng)護質(zhì)量檢評方法》中，IRI4.0和IRI6.0分別被定義為優(yōu)和良。

標(biāo)準(zhǔn)將優(yōu)和良對應(yīng)的道路平整度分別提高到IRI2.3和IRI3.5（高速一級公路）和IRI3.0和IRI4.5（普通公路）隨著我國公路管理技術(shù)的不斷進步和公路養(yǎng)護能力的逐步提高，第十三頁，共五十五頁。PARTTWO路面平整度評價標(biāo)準(zhǔn)第十四頁，共五十五頁。評價標(biāo)準(zhǔn)分類1平整度測量的最基本的目的就是用一個或幾個參數(shù)來評價路段的平整度,所用參數(shù)就是路面平整度評價指標(biāo)平整度發(fā)展過程中,路面平整度測定的方法與儀器較多,采用的指標(biāo)各異,路面平整度的評價指標(biāo)較多第十五頁，共五十五頁。國際平整度指數(shù)IRI直尺測定最大間隙平整度標(biāo)準(zhǔn)差σ平整度規(guī)范常用指標(biāo)斷面指數(shù)PI將3M直尺直接置于測量路段得到路面與直尺間的最大間隙量作為平整度指標(biāo)當(dāng)采用連續(xù)式平整度儀檢測時,一般采用平整度標(biāo)準(zhǔn)差來表征路面平整度σ（mm）=0.6×IRI（m/km）利用斷面式平整度儀測量出路面兩輪跡帶的平整度，北美地區(qū)多用PI作為新建路面平整度驗收指標(biāo)功率譜密度PSD道路斷面可以認為是由不同特性的短波、中波及長波組成，分析不同頻率(波長)下的高程、速度、加速度的方差來分析路面斷面的不平整性國際上運用最廣泛的平整度指標(biāo)，大部分歐洲國家采用IRI作為路面平整度驗收指標(biāo)MPR，RN，RMSVA......第十六頁，共五十五頁。2國際平整度指數(shù)IRI美國國家公路研究計劃(NCHRP)在反應(yīng)類平整度系統(tǒng)的標(biāo)定和關(guān)系研究項目提出了國際平整度指數(shù)(IRI)的概念，而世界銀行1982年在巴西進行的國際平整度實驗則完整而系統(tǒng)的提出了IRI的計算模型與計算方法。1/4車模型InternationalRoughnessIndexIRI由一條單向縱斷面計算得到,采用1/4車模型(由固定的彈簧體質(zhì)量與非彈簧體質(zhì)量以及彈簧和阻尼組成)，以80km/h速度在已知斷面上行駛，計算一定行駛距離內(nèi)懸掛系統(tǒng)的累積位移作為IRI。第十七頁，共五十五頁。Zs為車身的絕對位移Zu為輪胎的絕對位移

L為行駛的距離2計算公式國際平整度指數(shù)IRI第十八頁，共五十五頁。PARTTHERE檢測方法第十九頁，共五十五頁。斷面類平整度測定反應(yīng)類平整度測定主觀評估法測定方法檢測方法分類1第二十頁，共五十五頁。單擊此處添加標(biāo)題水準(zhǔn)儀法檢測精度高效率低不適用于較長路段及大面積施工驗收應(yīng)用水準(zhǔn)儀量測路表高程,再得到路面縱斷面第二十一頁，共五十五頁。單擊此處添加標(biāo)題3m直尺法檢測效率低精度較差直尺磨損應(yīng)用楔形塞尺或深度尺,測得3m直尺底面與路面之間最大間隙用于反映路面平整度第二十二頁，共五十五頁。單擊此處添加標(biāo)題連續(xù)式平整度儀法適用于評定路面施工質(zhì)量不適用于已有較多坑槽或破損嚴(yán)重的路面平整度檢測應(yīng)用八輪平整度儀的位移傳感器測量平衡梁中間點與路面垂直距離變化量及縱向位移量第二十三頁，共五十五頁。單擊此處添加標(biāo)題車載式顛簸累積儀能夠反映行駛過程的乘車舒適檢測結(jié)果易受到車輛狀況、車速等其他因素的干擾通過測量車后軸與車廂的單向位移累積值來表征路面的平整度狀況第二十四頁，共五十五頁。單擊此處添加標(biāo)題車載式激光平整度儀高精度高效率發(fā)展趨勢激光道路平整度構(gòu)造深度檢測系統(tǒng)

----北京中天恒宇科技有限公司利用安裝在車上的高精度位移傳感器對路面點高程進行縱向掃描,得到縱斷面上路面點的高程,并通過相應(yīng)程序計算IRI值第二十五頁，共五十五頁。概述該設(shè)備能夠快速準(zhǔn)確實時得檢測并計算出各等級公路路面的國際平整度指數(shù)（IRI）、行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）、觀測打分值（RN）、測試速度及行駛距離等指標(biāo)數(shù)據(jù)，可為交竣工驗收、預(yù)防性養(yǎng)護以及路面管理系統(tǒng)（CPMS）提供綜合高效的數(shù)據(jù)支持。激光道路平整度檢測系統(tǒng)2第二十六頁，共五十五頁。數(shù)據(jù)采集計算機/主機系統(tǒng)高精度激光傳感器/加速度傳感器DMI距離測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及處理軟件車載逆變電源、連接線纜、設(shè)備安裝支架系統(tǒng)組成激光道路平整度檢測系統(tǒng)2第二十七頁，共五十五頁。高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器用來測量總的行駛距離使用E6B2-CWZ6C三相增量編碼器將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在車軸中，車輪每旋轉(zhuǎn)一周，編碼器給出2000個電脈沖信號，輸出信號經(jīng)過鑒相電路后送往單片機外部中端口進行正反兩方向的計數(shù)，根據(jù)計數(shù)值及車輪周長即可計算出行駛里程在信號采集系統(tǒng)中，利用外部中斷對里程脈沖信號進行精確計數(shù)，每隔固定距離啟動一次測量2激光道路平整度檢測系統(tǒng)第二十八頁，共五十五頁。激光三角法測距激光傳感器用來測量檢測儀距離路面的高度，隨著車輛的行駛可以可以得到路面縱向斷面，即可計算縱向平整度采用激光三角測距與原理，具有測量速度快、精度高、抗干擾能力強等特點傳感器中發(fā)射光源和PSD檢波器集成一體，工作電壓18~32V2激光道路平整度檢測系統(tǒng)第二十九頁，共五十五頁?？紤]到車輛振動引入的測試誤差會影響實際的測試精度，系統(tǒng)中采用加速度傳感器測量車體行進中的垂直加速度，在軟件上對加速度做二次積分可得出檢測儀的垂直位移量，用該位移量對激光測距的結(jié)果進行修正，即可消除車輛振動帶來的影響，從而得到精確的道路輪廓單軸加速度測量系統(tǒng)，模擬輸出、高性能、高精確度，在低頻段有很好的線性，最低準(zhǔn)確測量頻率為1HZ（行駛過程中，車輛振動頻率范圍為1~80HZ）激光道路平整度檢測系統(tǒng)2第三十頁，共五十五頁。2激光道路平整度檢測系統(tǒng)(1)國內(nèi)外情況:國內(nèi)外目前遇到的最大技術(shù)難點是如何適應(yīng)低速或隨時停車檢測,如何滿足城市道路十字路口檢測需要經(jīng)常停車的問題(2)國內(nèi)特殊情況：國內(nèi)激光平整度檢測產(chǎn)品的廠家，其采用的激光位移傳感器基上都是引進的，最關(guān)鍵的問題是盡早研究開發(fā)自主的可用于路面平整度檢測激光位移傳感器第三十一頁，共五十五頁。為了防止路面打滑，《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細則》（ＪＴＧ／ＴＦ３０－２０１４）中對水泥混凝土路面抗滑構(gòu)造施工規(guī)定，矩形槽深度宜為３～４ｍｍ，槽寬宜為３～５ｍｍ，槽間距宜為１２～２５ｍｍ。在１／４車模型中，輪胎與地面的接觸簡化為一個點，輪胎會下落到刻槽之中。而實際上，輪胎與地面的接觸是一個圓，刻槽并不會影響車輛的豎向振動。水泥混凝土路面的檢測3模型與實際情況的示意圖第三十二頁，共五十五頁。點激光的影響按照《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細則》對水泥混凝土路面進行抗滑構(gòu)造施工，矩形槽深度ｈ＝４ｍｍ，槽寬ｂ＝５ｍｍ，槽間距ｌ＝２０ｍｍ。使用激光點光源測量高程時，有ｂ／（ｂ＋ｌ）＝２０％的測點產(chǎn)生了ｈ＝４ｍｍ的系統(tǒng)誤差。目前使用的測量平整度的儀器是車載式路面激光平整度儀。其核心部分是激光測距系統(tǒng)。在測試過程中，每個激光測試點都有可能打在刻槽上，造成測量的路面高程產(chǎn)生系統(tǒng)誤差激光點光源測距系統(tǒng)第三十三頁，共五十五頁。線激光的影響采用線光源測量時，系統(tǒng)誤差將大幅減小。同時，含有系統(tǒng)誤差的數(shù)據(jù)點將增加。以ｄ＝５ｍｍ長的線光源為例，有（ｄ＋ｂ）／（ｂ＋ｌ）＝４０％的高程數(shù)據(jù)存在誤差，該誤差在０～５ｍｍ中均勻分布。線光源將點光源測量中一個點的誤差分攤到了多個點上。從微觀角度來看，測量的總誤差沒有變，但是從宏觀上看，相當(dāng)于將一個測點的高程誤差分攤至多個點，帶來的總效應(yīng)是所有測點都有一個相近的誤差，使路面的高程同時下降了一定高度。如果線光源長度為２５ｍｍ，就相當(dāng)于每個測點都產(chǎn)生０．８ｍｍ的誤差，但該誤差只是使路面總體下降了０．８ｍｍ，并不對國際平整度指數(shù)的計算帶來誤差。第三十四頁，共五十五頁。點激光法最大相對誤差超過５０％，使用激光線光源測量得到的路面高程可以有效減小上述誤差對平整度計算的結(jié)果當(dāng)使用的線光源越長，最終得到的國際平整度指數(shù)誤差越小當(dāng)線光源長度為２０ｍｍ時，對于平整度較好的Ａ類路面，其誤差也只有２．２％分析對比第三十五頁，共五十五頁。PARTFOUR模型預(yù)測第三十六頁，共五十五頁。預(yù)測結(jié)果：某一性能指標(biāo)變化趨勢的均值或特定保證率條件下的數(shù)值預(yù)測結(jié)果：某一性能指標(biāo)變化趨勢的狀態(tài)分布或概率表達預(yù)測模型1基本反應(yīng)模型結(jié)構(gòu)性使用性能模型功能性使用性能模型確定型非確定型剩余壽命曲線馬爾科夫過程模型第三十七頁，共五十五頁。城市道路行駛質(zhì)量指數(shù)預(yù)測模型2為研究城市道路行駛質(zhì)量指數(shù)的自然衰變規(guī)律，建立馬爾科夫模型對上海市多年城市道路行駛質(zhì)量指數(shù)進行分析，并采用統(tǒng)計學(xué)上的比例分析法對行駛質(zhì)量指數(shù)自然衰變過程的無后效性進行檢驗第三十八頁，共五十五頁。(1)

數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理上海每年對市管道路的行駛質(zhì)量指數(shù)ＲＱＩ進行檢測，因此積累了大量的檢測數(shù)據(jù)。按《上海市工程建設(shè)規(guī)范城市道路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)程》可將城市道路ＲＱＩ狀態(tài)分為４個等級，優(yōu)級為４，良好為３，合格為２，不合格為１。在對數(shù)據(jù)預(yù)處理的過程中按照如下原則篩選：剔除連續(xù)３年內(nèi)ＲＱＩ等級上升的數(shù)據(jù)剔除連續(xù)２年ＲＱＩ等級處于不合格的數(shù)據(jù)ＲＱＩ在１年內(nèi)由優(yōu)級突變?yōu)椴缓细耦悢?shù)據(jù)予以剔除第三十九頁，共五十五頁。首先要驗證ＲＱＩ衰變這一隨機過程是否滿足馬爾科夫鏈的２個重要假設(shè)：①ｔ＋１時刻系統(tǒng)狀態(tài)的概率分布只與ｔ時刻的狀態(tài)有關(guān)，與ｔ以前的狀態(tài)無關(guān)；②從ｔ時刻到ｔ＋１時刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移與ｔ的值無關(guān)。(2)驗證馬爾科夫模型無后效性假設(shè)假設(shè)Ｐ（i,j∣ｋ）表示ＲＱＩ過去的狀態(tài)為ｋ，現(xiàn)在的狀態(tài)為ｉ，在未來時刻ＲＱＩ從狀態(tài)ｉ轉(zhuǎn)移到ｊ的概率（ｋ≥ｉ≥ｊ）。如果馬爾科夫的無后效性成立，那么就有Ｐ（i,j∣ｋ）＝Ｐｉｊ。第四十頁，共五十五頁。采用卡方檢驗的方法檢驗Ｐ（３,３∣４）和Ｐ（３,３∣３）在各年份中的值是否相等。(2)驗證馬爾科夫模型無后效性假設(shè)第四十一頁，共五十五頁。(2)驗證馬爾科夫模型無后效性假設(shè)通過以上數(shù)據(jù)分析可知，所有評價結(jié)果中接受路面行駛質(zhì)量指數(shù)ＲＱＩ滿足馬爾科夫無后效性假設(shè)的最低概率為６０％，最高為７９％，鑒于檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量不高的情況可以認為馬爾科夫的無后效性假設(shè)成立采用車載式激光平整度儀進行檢測要求檢測車速達到２０ｋｍ／ｈ以上，然而在實際行駛過程中存在由于市區(qū)車輛的干擾會導(dǎo)致車速達不到最低要求進而可能會影響檢測結(jié)果的情況此外，每年檢測的即使是同一段路面行車軌跡也不會完全相同，由此帶來的人為誤差對評價結(jié)果都會產(chǎn)生一定的影響第四十二頁，共五十五頁。(3)求馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣由數(shù)據(jù)篩選的原則可知，不存在由優(yōu)級突變?yōu)椴缓细竦穆范渭矗校矗保剑?，也不存在連續(xù)處于不合格狀態(tài)的路段即Ｐ１１＝０，這２項概率作為固定值不再進行計算第四十三頁，共五十五頁。(3)求馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣概率篩選原則保留在［Ｘ－δ，Ｘ＋δ］這一區(qū)間的概率值（其中Ｘ為概率的均值，δ為各年份概率的方差），對篩選剩下的數(shù)值求平均作為該狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率的代表值。由于篩選可能導(dǎo)致保留下來的數(shù)據(jù)平均值不再唯一，先分別求出∑Ｐｉｊ（ｊ＝１，２，３，４），再將（１－Ｐｉ）平均分配給轉(zhuǎn)移矩陣中第ｉ行第ｉ列以后的數(shù)字。依據(jù)上述原則求出路面使用性能轉(zhuǎn)移概率矩陣第四十四頁，共五十五頁。(4)評估馬爾科夫轉(zhuǎn)移概率矩陣預(yù)測效果利用狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣式在２０１５年數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對２０１６年數(shù)據(jù)進行預(yù)測，將具有多年連續(xù)檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果如下a.檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果：2０１６年處于優(yōu)、良、合格、不合格的路段數(shù)分別為１４６，２０１，６７，9b.以２０１５年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)預(yù)測結(jié)果：２０１６年處于優(yōu)、良、合格、不合格的路段數(shù)分別為１５１，２００，６２，１０第四十五頁，共五十五頁。(4)評估馬爾科夫轉(zhuǎn)移概率矩陣預(yù)測效果此狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣在預(yù)測優(yōu)級、良好、合格及不合格狀態(tài)路段時誤差比例最大為１１．１１％，最小０．５％該狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣對優(yōu)級和良好狀態(tài)的道路預(yù)測準(zhǔn)確度較高，預(yù)測路段數(shù)量誤差小在合格和不合格狀態(tài)道路預(yù)測上誤差相對偏高，但是該部分路段基數(shù)也較小，因而在數(shù)量上預(yù)測誤差也很小該轉(zhuǎn)移矩陣對其他地區(qū)使用不一定很合適，具有一定的局限性在預(yù)測不合格狀態(tài)路段數(shù)量上誤差比例偏高，需要進一步改進總結(jié)第四十六頁，共五十五頁。第四十七頁，共五十五頁。路面平整度要達到行車舒適這一要求,要從路基施工準(zhǔn)備階段就開始重視,所有參加公路建設(shè)工程的施工單位,都有義不容辭的責(zé)任,強化施工管理,完善施工工藝和施工方法,提高施工質(zhì)量,才能從源頭上、根本上解決問題,效益和施工質(zhì)量才能得到保證提高路面平整度的措施第四十八頁，共五十五頁。1路堤填筑前原地面處理扎扎實實地進行路基的填筑,尤其是對原地面和坡面基底的處理2路堤填料一般應(yīng)采用砂礫以及塑性指數(shù)和含水量符合規(guī)范的土第四十九頁，共五十五頁。4完善排水設(shè)施保持路基能經(jīng)常處于干燥、堅固和穩(wěn)定狀態(tài)3填土路基壓實嚴(yán)格按現(xiàn)行《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF10-2006)要求進行第五十頁，共五十五頁。6路面基層施工用集中場拌和攤鋪機施工方法，加強基層養(yǎng)護嚴(yán)格控制基層平整度5橋涵兩端及伸縮縫的施工控制避免引起橋梁、涵洞兩端引起的跳車現(xiàn)象第五十一頁，共五十五頁。8碾壓質(zhì)量控制分為3個階段進行,即初壓、復(fù)壓和終壓。7瀝青混凝土路面機械攤鋪工藝及控制攤鋪面層采用浮動基準(zhǔn)梁法，嚴(yán)禁時快時慢，選用熟練的攤鋪機操作手第五十二頁，共五十五頁。[1]周曉青，孫立軍，顏利.路面平整度評價發(fā)展及趨勢[J].公路交通科技，2005[2]李偉，馬景蘭，王偉，萬京生.基于dsPIC的激光路面平整度自動檢測系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2010[3]楊世紅.分析瀝青混凝土路面平整度影響因素及處理方法[J].公路,2007[4]邵敏華，云修萌，袁雨樵.路面行駛質(zhì)量差異的當(dāng)量出行時間費用[J].同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2017[5]馬建，趙祥模，賀拴海，宋宏勛，趙煜，宋煥生，程磊，王建，鋒袁卓，亞黃福，偉張健，楊瀾.路面檢測技術(shù)綜述[J].交通運輸工程學(xué)報,2017[6]DUYU－chuan，LTU

Cheng-long，WUDi－fei，JIANGSheng－chuan

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