道路路面平整度研究综述

道路路面平整度研究综述

骆明阳

重庆交通大学，重庆，400000

摘要：道路路面平整度是衡量道路路面质量的主要指标之一，其对交通安全、行驶质量、驾乘舒适度、车辆使用寿命以及路面结构受力状态等均有较大的影响。路面平整度的研究被认为是功能性路面全寿命周期服役性能优化研究的重要切入点，对路面平整度的计算、评价及检测等方面的研究进行系统综述，有助于加深了解研究状况，可为后续研究人员提供参考。

关键词：道路交通；路面平整度；评价

0引言

夯实道路建设是智慧交通的重要保障，是交通强国的重要内容之一。路面作为直接承接车辆荷载的道路结构，其质量直接影响行车速度、行车安全、运输成本及驾乘舒适性。其中，道路路面平整度是衡量道路路面质量的主要指标之一，其对道路交通 “人-车-路”系统有重要影响。路面平整度的研究被认为是功能性路面全寿命周期服役性能优化研究的重要切入点，国内外学者对路面平整度的计算、评价及检测进行了相关研究，对其进行系统综述，可为后续研究人员提供参考。

1路面平整度

1.1路面平整度定义

路面平整度是道路表面相对于理想平面的竖向偏差[1]，反映路面纵断面剖面曲线的平整性，是评价道路路面服役性能的重要指标。美国各州公路工作者协会(AASHTO)研究表明，大约95%的路面服务性能来自于道路表面的平整度。

1.2 路面平整度的交通影响

一方面，不良的路面平整度使得车辆振动加剧，加快车辆本身的损耗(如车辆油耗、车辆零部件磨损)，影响行车稳定性、增加行驶噪音，从而降低驾驶员及乘客的舒适性，同时，路面所受竖向动态荷载增大，容易导致路面病害发生，间接增大运营成本。另一方面，不良的路面平整度使得轮胎与路面之间的牵引力降低，降低车辆横纵向的可操控性，如车辆在刹车或转弯时不完全受控制，进而对行车速度和行车安全产生影响。路面平整度对高峰时段车速和自由流车速有显著影响[2]。在行车安全方面，研究表明撞车率和路面平整度之间存在很强的关系，信号交叉口碰撞率随着路面不平整度的增加而增加，高速公路上车辆碰撞的严重性与不良的路面平整度相关，双车道农村公路的车辆碰撞频率与路面不平整度的增加有关[3]。综上，改善路面平整度有利于提高路网的整体运行效率，降低事故概率和事故严重性，降低运营成本。

2路面平整度的评价

路面平整度对行驶质量、行车安全、车路寿命等均有较大的影响，对路面平整度进行量化评价具有必要性，是改善路面平整度的基础以及，其对道路路面的施工及养护具有重要指导作用。路面平整度的评价包括评价指标和评价方法两方面。

2.1评价指标

我国现行新标准中对高速公路、一级公路的路面平整度评价指标规定为标准偏差s和国际平整度指数IRI(International Roughness Index)。标准差s是我国普遍采用的路面平整度评价指标，在一定步长内，对所测得的一系列高程值应用一般统计学方法进行计算而得到标准差，以此来表征路面平整度。国际平整度指数IRI可客观的、定量的分析路面平整度，是一种可被国际共用的路面平整度度量指标，它是最符合时间稳定性、可转换性和易于测量等要求的一项平整度评价指标，其定义为：检测车辆以较高的速度行驶，在一定行驶距离内车身悬挂系统的累积位移量与行驶距离之比[4]。交通部公路科学研究所对国内多个城市的道路针对IRI与s进行了大量的对比试验，并给出了两者的近似表达式：

2.2评价方法

我国的路面平整度评价研究大多基于IRI进行，但是在描述行驶舒适性等方面存在的缺陷。对此，有学者提出了不同的方法。张洪亮[7]等基于行车舒适性研究了路面平整度评价方法，可考虑不同路面类型以及公路等级的影响，弥补了国际平整度指数和平整度标准差在部分工况下不能很好地描述路面的舒适性的缺陷。张金喜等[5]基于乘车舒适性与路面平整度之间的关系，提出了以乘客的心电指标为主要评价依据的评价方法。Ueckermann等提出了加权纵断面平整度指标WLP(Weighted Longitudinal Profile)，其特点是将界限斜线转换为界限水平线，使得各里程处有相等的界限限值。

目前关于路面平整度的评价方法在评价指标上存在局限性。此外，缺乏对低等级公路的研究，考虑到其功能及交通运行特征与城市道路或高速公路的区别，其路面平整度的评价或另有要求。在未来如何将各种车型的行驶状况、行车舒适性补充进考虑范围，真正意义上达到对路面平整度全方位多因素的表征与评价，是路面平整度评价的研究目标。

3路面平整度检测

实现低成本的路面平整度实时性检测，是改善路面平整度的关键，对于提高道路的行驶质量、减小养护成本等具有重要意义。

路面平整度的检测可分为断面类和响应类。断面类平整度检测主要利用获取道路路面纵断面进行各种评价指标的计算[6]，但是传统纵断面获取方法效率较低。对此，有学者借助新技术进行了改善研究。杜豫川等[7]提出了一种基于车载多传感器的路面平整度检测方法，具有能耗低、 成本低、效率高等优势，适用于大范围的路面测量评估。毛庆洲等

[8]提出了一种基于小波变换的路面平整度检测方法，在不同的速度和运动状态下具有良好的适应性。响应类检测技术需要建立检测量与IRI之间的相关关系。王建锋等[12]利用数值模拟定量分析了位移传感器精度﹑数据采样间隔、评价距离、检测方向和检测车速等对IRI的影响。通过提高位移传感器精度与减少数据采样间隔可以提高IRI的测量精度。目前，如何适应各种检测场景、适应低速检测或及时停车检测、如何改善交叉口检测频繁的起停问题是路面平整度检测的重难点。

4结语

本文总结了路面平整度对道路交通的影响、路面平整度的评价及检测等相关研究状况。研究表明，路面平整度对行驶速度、驾乘舒适度、车辆使用寿命以及行车安全等均有较大影响，目前对路面全方位多因素的表征与评价尚未完善，路面平整度的实时监测和自动化检测的使用场景仍具有局限性。创新和完善路面平整度的评价、检测与预测技术，是改善路面平整度的有力支撑，是功能性路面全寿命周期服役性能优化研究的重要基础，有助于提升路网运行效率、提高行车安全性及降低运营成本，对于我国道路基础设施建设和发展具有重要意义。

参考文献

[1]ASTM. Standard terminology relating to vehicle－pavement system [S]. West Conshohocken，Pennsylvania: ASTM International,2004.

[2]C. Abeygunawardhana. Identification of the Impact on Road Roughness on Speed Patterns for Different Roadway Segments[C]. Moratuwa Engineering Research Conference (MERcon)，2020.

[3]张洪亮,王秉纲,杨万桥.基于人-车-路三自由度振动模型的路面平整度评价方法[J]. 重庆交通大学学报,2009,28(06):1041-1045.

[4]张金喜,杜艳花.基于乘客感受的沥青路面平整度评价方法[J].2013,39(02):257-262.

[5]UECKERMANN A，STEINAUER B. The Weighted Longitudinal Profile [J]. Road Materials and Pavement Design，2008，9 (2):135-157.

[6]杜豫川,刘成龙,吴荻非,等.基于车载多传感器的路面平整度检测方法[J]. 中国公路学报,2015,28(06):1-5.

[7]毛庆洲,叶浩,丁诗雄,等.基于小波变换的路面平整度自适应提取算法[J]. 中国公路学报,2015,28(10):11-17.

[8]王建锋,宋宏勋,马荣贵.路面平整度评价指标 IRI 的影响因素[J]. 重庆交通大学学报,2012,31(6):1145-1148.