高速激光路面平整度仪检测路面平整度的可靠性分析报告

高速激光路面平整度仪 检测路面平整度的可靠性分析报告

黎富春1

（1. 佛山市交通工程质量监督站 广东 佛山 528000）

2006年9月，佛山市公路桥梁工程监测站引进了一台丹麦Greenwood公司生产的高速激光路面平整度仪，此检测设备主要由激光传感器、加速度计和陀螺仪（测距仪）组成。路面平整度的检测在公路路面工程质量及养护管理质量检验、评定工作中占有十分重要的地位，如何实现快捷、客观、准确、高效率检测与评价路面平整度指标，一直是公路建设、质量监督验收、养护管理等部门关注和研究的课题。激光路面平整度测定仪是一种与路面无接触的测量仪器，测试速度快，精度高。在检测路面平整度时不受车辆振动、路面颠簸、车速快慢等各种因素的影响，可广泛应用于各等级公路路面的基层、面层施工质量或养护质量的检验和评价。

为全面掌握高速激光路面平整度仪的可靠性，参照世界银行46号报告《Guidelines for conducting and Calibrating road Roughness Measurements》中有关要求制定比对试验的方案。佛山市公路桥梁工程监测站于2006年10月17日和2006年10月25日分别在广清高速公路花清段、佛山市“一环”和北公路主干线工程DS-18标对其可靠性进行了现场比对试验。根据比对试验的实施方案，比对试验包括三部分内容：1、重复性试验——分析激光路面平整度仪的检测稳定性（要求变异系数＜5%）；2、速度影响性试验——分析激光路面平整度仪的检测速度稳定性（要求速度影响系数＜5%）。3、相关性试验——分析激光路面平整度仪的准确性（要求相关系数R2≥0.98）。我站派出专业检测组进行比对试验，在施工单位、监理单位（或业主单位）人员的现场见证和大力配合下，比对试验圆满完成。 1、

检测原理

激光路面平整度仪的工作原理是测试车以一定的速度在路面上行驶，固定在汽车底盘的激光传感器通过测试激光束反射回读数器的角度来测试路面，这个距离信号同测试车上装的加速度计信号进行互差，消除测试车自身的颠簸，输出路面的真实断面信号。信号处理系统将来自激光传感器的模拟信号转换成数字信号并记录下来。随着汽车的行进，每隔一定间距，采集一次数据。通过数据分析系统，可以计算出国际平

整度指数IRI等平整度检测指标。 2、

重复性试验

高速激光平整度仪作为先进、快速的路面检测仪器必须保证在使用过程中的稳定性。为分析高速激光平整度仪的检测稳定性，我们对同一路段以一定的速度进行重复性比对试验。

在佛山“一环”DS-18标的沥青路面上，选定一段300长的路段，以相同的车速（50km/h）进行了六次激光平整度仪的检测，所得IRI值结果如表a。

表a 同一车道六次重复性检测结果统计表（50km/h）

路段名称

测试序号

1 2

佛山一环DS18标

3 4 5 6

平均值 标准差 变异系数

0-100米 1.16 1.29 1.29 1.27 1.23 1.29 1.255 0.052 4.15%

100-200米 0.85 0.82 0.88 0.88 0.85 0.88 0.860 0.024 2.85%

200-300米 0.74 0.79 0.81 0.74 0.76 0.82 0.777 0.035 4.51%

注：CV

从表a可以看出，在所选的300m的试验路段，重复性试验的变异系数CV 最大值为4.51%。重复性试验满足变异系数＜5%的要求，高速激光平整度仪的检测稳定性试验符合要求。

3、

速度影响性试验

激光路面平整度仪在采集数据时是连续不断的，因此在行车过程中，车速的变化是否会影响检测数据的稳定性也是决定其测量结果是否有代表性的重要因素。我们在佛山“一环” DS-18标的沥青路面上，选定了一段300m长的路段，分别以30 km/h、50 km/h和70km/h的时速各进行两次平行试验，对比在不同车速下数据的稳定性，试验结果如表b所示。

表b 同一车道不同车速行驶时路面平整度检测结果统计表

速度（km/h）

测试序号

1

30

2 平均值 1

50

2 平均值 1

70

2 平均值

d30 d70

0-100米 1.31 1.3 1.305 1.29 1.29 1.290 1.27 1.29 1.280 1.16% 0.78%

100-200米 0.81 0.86 0.835 0.82 0.88 0.850 0.8 0.82 0.810 1.76% 4.71%

200-300米 0.79 0.78 0.785 0.79 0.81 0.800 0.75 0.79 0.770 1.88% 3.75%

注：d30

速度影响系数dv＝

IRIv－IRI50

IRI50

×100%，从表b可以得出速度影响系数的MAX（d30）

=1.88%；MAX（d70）=4.71%。可知在3种常见车速下激光路面平整度仪的检测结果具有很好的稳定性。

速度影响性试验满足速度影响系数＜5%的要求，高速激光平整度仪的速度稳定性试验符合要求。

4、 相关性试验

于2006年10月17日，我站会同广东省交通建设工程质量检测中心在广清高速公路花清段长20Km的路段上选择其中三车道进行对比试验, 广东省交通建设工程质量检测中心使用路面激光断面仪进行检测，其检测仪器已经交通部公路工程检测中心检验合格，其检测原理和数据处理方法与我站的激光平整仪是相同的。比对试验检测结果，两家单位测值走势图、平均值、合格率等指标具有较好的吻合性，现根据比对方案要求，选择4段有代表性的连续长300m路段的检测结果进行统计分析。用我站高速激光路面平整度仪所采集的IRI值和广东省交通建设工程质量检测中心激光断面仪所采集的IRI值进行比对，试验数据统计分析如表c。

表c 相关性试验数据

检测地点 花清右超车道k23+555～k23+855 花清右超车道k24+455～k24+755 花清右超车道k26+055～k26+355 花清右超车道k33+055～k33+355

单位 佛山站 省站 佛山站 省站 佛山站 省站 佛山站 省站

0-100米 1.72 1.70 1.44 1.43 2.20 2.19 1.05 1.19

100-200米 1.58 1.48 2.44 2.46 1.68 1.78 0.85 0.90

200-300米 1.85 1.83 2.05 2.02 1.84 1.79 0.83 0.84

图1 相关性回归分析图

注：R2≥0.98为符合要求。

从图1可以得出该设备的检测结果与广东省交通建设工程质量检测中心的激光断面仪采集的IRI值之间的相关系数R=0.9853≥0.98，该仪器的检测值与广东省交通建设工程质量检测中心的激光断面仪的检测值有较好的相关性，国际平整度指标值IRI的计算模式已在世界银行46号报告《Guidelines for conducting and Calibrating

2

road Roughness Measurements》做了明确的规定和统一，结合厂家提供的高速激光路面平整度仪出厂供货声明证书，可以得出我站的高速激光平整度仪是符合相关性要求的。

5、 结论

在广清高速公路花清段、佛山市“一环”和北公路主干线工程DS-18标的对比试验中，通过重复性试验、速度影响试验和相关性分析，可以得出以下结论：

（1）在正常检测情况下，重复性试验的变异系数CV 最大值为4.51%。重复性试验满足变异系数＜5%的要求，说明高速激光平整度仪检测路面平整度是稳定的。

（2）在正常检测情况下，速度影响性试验得出的速度影响系数最大值MAX（d30）=1.88%；MAX（d70）=4.71%，速度影响性试验满足速度影响系数＜5%的要求，说明高速激光平整度仪的速度稳定性符合要求。

（3）在正常检测情况下，在与广东省交通建设工程质量检测中心的相关性比对试验得出相关系数R2=0.9853≥0.98，符合对比方案提出的控制指标要求。

（4）综上所述，在正常检测情况下，高速激光路面平整度仪的在重复性试验、速度影响性试验和相关性试验三项试验均满足比对试验控制指标的要求，说明该仪器对路面平整度的检测是足够可靠的。

附录：1、《高速激光路面平整度仪出厂供货声明证书》（共1页）；

2006年10月25日