■蔣義忠

(福建省交通建設(shè)工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，福州　350007)

JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)路面平整度的可靠性分析

■蔣義忠

(福建省交通建設(shè)工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，福州350007)

路面平整度是評(píng)價(jià)瀝青路面施工質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，它直接影響到路面舒適度和行車安全。隨著交通運(yùn)輸業(yè)的日益發(fā)展，人們對(duì)路面的平整度也提出越來越高的要求，JG-II型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)是檢測(cè)路面平整度、控制路面施工質(zhì)量的重要方法之一，本文通過JG-II型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)路面平整度，用傳統(tǒng)方法驗(yàn)證，得出其可靠性，并對(duì)產(chǎn)生偏差的影響因素進(jìn)行分析，提出使用注意事項(xiàng)，確保檢測(cè)工作的準(zhǔn)確性。

路面平整度激光三維檢測(cè)系統(tǒng)分析

公路路面平整度的檢測(cè)在公路路面工程質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)管理質(zhì)量檢驗(yàn)、評(píng)定工作中占有十分重要的地位，如何實(shí)現(xiàn)快捷、客觀、準(zhǔn)確、高效率檢測(cè)與評(píng)價(jià)路面平整度指標(biāo)，一直是公路建設(shè)、質(zhì)量驗(yàn)收、養(yǎng)護(hù)管理等部門關(guān)注和研究的課題之一。JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)是一種與路面無接觸的測(cè)量?jī)x器，測(cè)試速度快、精度高，可廣泛應(yīng)用于各等級(jí)公路路面的基層、面層施工質(zhì)量或養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)。本文主要分析JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)路面平整度的可靠性。

1　公路路面平整度常用檢測(cè)方法

1.1 3m直尺法

3m直尺法是測(cè)試基準(zhǔn)面距離路表面的最大間隙，表示路基路面的平整度。3m直尺法適用于二級(jí)及二級(jí)以下公路，適用于測(cè)定壓實(shí)成型的路面各層表面的平整度，也可用于路基表面成型后的施工平整度檢測(cè)。

1.2連續(xù)式平整度檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)法

連續(xù)式平整度檢測(cè)系統(tǒng)是量測(cè)路面的不平整度的標(biāo)準(zhǔn)差（σ），以表示路面的平整度。連續(xù)式平整度檢測(cè)系統(tǒng)法（又稱“八輪儀”法）適用于測(cè)定路表的平整度，評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用質(zhì)量，但不適用于在已有較多坑槽、破損嚴(yán)重的路面上測(cè)定。連續(xù)式平整度檢測(cè)系統(tǒng) （八輪儀）檢測(cè)速度較慢，受路面上的雜物影響大，用它檢測(cè)已通車的高速公路很不方便。

1.3車載式顛簸累積儀檢測(cè)法

車載式顛簸累積儀直接測(cè)試輸出的顛簸累積值VBI，要按照相關(guān)性標(biāo)定試驗(yàn)得到相關(guān)關(guān)系式，并以100m為計(jì)算區(qū)間換算成IRI值。車載式顛簸累積儀適用于各類顛簸累積儀在新建、改建路面工程質(zhì)量驗(yàn)收和無嚴(yán)重坑槽、車轍等病害的正常通車條件下連續(xù)采集路段平整度數(shù)據(jù)。該設(shè)備測(cè)試路面平整度速度快，操作簡(jiǎn)便，可用其檢測(cè)結(jié)果評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用舒適性。

1.4車載式激光平整度儀檢測(cè)法——JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)法

1.4.1性能參數(shù)

JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)，激光傳感器平整度檢測(cè)系統(tǒng)分辨力0.1mm，動(dòng)態(tài)范圍100m。

1.4.2檢測(cè)原理

檢測(cè)系統(tǒng)安裝于載體車上，以不小于30km/h速度及不大于100km/h速度運(yùn)行，以和里程樁一致的里程計(jì)為空間坐標(biāo)基準(zhǔn)對(duì)路面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與控制，輸出IRI與RQI，檢測(cè)系統(tǒng)工作原理如下：

激光平整度檢測(cè)系統(tǒng)，擁有良好的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理及輸出功能，是測(cè)量道路平整度的高效反應(yīng)類車載測(cè)試儀器，具有自動(dòng)、高效、高精度等特點(diǎn)，每隔一定間距，采集一次數(shù)據(jù)，可即時(shí)顯示路面任意段長(zhǎng)的國(guó)際平整度指數(shù)IRI、標(biāo)準(zhǔn)差σ、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI等參數(shù)，并可自動(dòng)處理成每百米和每公里國(guó)際平整度IRI、標(biāo)準(zhǔn)差σ、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI，能直接進(jìn)入CPMS路面管理系統(tǒng)。

1.4.3優(yōu)點(diǎn)與適用范圍

（1）優(yōu)點(diǎn)：JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)具有自動(dòng)、快捷、高效、高精度等。采集的數(shù)據(jù)是路面相對(duì)高程值，以100m為計(jì)算區(qū)間長(zhǎng)度用IRI的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算程序計(jì)算IRI值或標(biāo)準(zhǔn)差σ值，分別以m/km和mm計(jì)。

（2）適用范圍：JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)適用于各類激光平整度檢測(cè)系統(tǒng)在新建、改建路面工程質(zhì)量驗(yàn)收和無嚴(yán)重坑槽、車轍等病害及無積水，積雪，泥漿的正常通車條件下連續(xù)采集路段平整度數(shù)據(jù)。

2　JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)路面平整度的實(shí)際應(yīng)用與對(duì)比分析

上述幾種常規(guī)的路面平整度檢測(cè)方法中，JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其利用車載式激光傳感器和高精度加速度計(jì)等傳感器，使路面平整度測(cè)試技術(shù)達(dá)到了較高的水平，所測(cè)得的數(shù)據(jù)含有豐富的信息，經(jīng)處理可繪制圖形，進(jìn)行頻譜分析，經(jīng)過處理可得到國(guó)際平整度指數(shù) I R I值或標(biāo)準(zhǔn)差σ值 。該儀器測(cè)試速度為30～100km/h，效率高，易于使用，能客觀反映路面平整度的實(shí)際狀況。

為全面掌握J(rèn)G-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)路面的可靠性，我們選用福州市三環(huán)路B1標(biāo)段的瀝青路面，對(duì)其可靠性進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)試驗(yàn)。根據(jù)實(shí)施方案，比對(duì)試驗(yàn)包括三部分內(nèi)容：（1）速度影響性試驗(yàn)——分析激光路面平整儀的檢測(cè)速度穩(wěn)定性；（2）重復(fù)性試驗(yàn)——分析激光路面平整度儀的檢測(cè)穩(wěn)定性；（3）相關(guān)性試驗(yàn)——分析激光路面平整度儀的準(zhǔn)確性。

2.1速度影響性試驗(yàn)

JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)屬于快速檢測(cè)縱斷面高程變化的設(shè)備，他應(yīng)用了激光測(cè)距技術(shù)與加速度傳感器修正失真技術(shù)，能夠在30～100km/h行駛速度范圍中，檢測(cè)路面的縱斷面高程變化值，并以國(guó)際平整度（IRI）來表征路面的平整度狀況。

此試驗(yàn)的目的是為了驗(yàn)證規(guī)定行駛速度范圍內(nèi)，檢測(cè)速度的變化對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響的大小，也是決定其檢測(cè)結(jié)果是否有代表性的重要因素。我們?cè)诟Ｖ菔腥h(huán)路B1標(biāo)段的瀝青路面上，選定一段1000m長(zhǎng)的無積水、無污染的路段，分別以30 km/h、50 km/h、80km/h的時(shí)速進(jìn)行試驗(yàn)，然后求得速度影響系數(shù)，（IRI80為世界銀行第46號(hào)公告規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)速度值）若dv不大于5%的要求，說明該JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)的速度穩(wěn)定性試驗(yàn)符合要求。

檢測(cè)車自試驗(yàn)路段零位置啟動(dòng)后，車速由0km/h提高到80km/h需行駛200m以上距離，故選用K0+300m～K0+900m路段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，以保證JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)在80km/h試驗(yàn)條件下數(shù)據(jù)采集的可靠性。

對(duì)比在不同車速下數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，左、右側(cè)激光傳感器檢測(cè)結(jié)果分別如表1、表2所示。

表1　　左側(cè)激光傳感器檢測(cè)速度影響系數(shù)的檢測(cè)結(jié)果

表2　右側(cè)激光傳感器檢測(cè)速度影響系數(shù)的檢測(cè)結(jié)果

從表1、表2可以得出速度影響系數(shù)的左側(cè)激光傳感器MAX（d30）=4.68%，MAX（d50）=4.10%。右側(cè)激光傳感器MAX（d30）=4.76%，MAX（d50）=4.33%。

說明3種常見車速下的JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果具有很好的穩(wěn)定性，同時(shí)為該儀器的重復(fù)性試驗(yàn)及相關(guān)性試驗(yàn)保證了前提條件。

2.2重復(fù)性試驗(yàn)

JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)作為先進(jìn)、快速的路面檢測(cè)儀器必須保證在使用過程中的穩(wěn)定性。重復(fù)性試驗(yàn)是在試驗(yàn)位置，試驗(yàn)環(huán)境，試驗(yàn)方法，試驗(yàn)設(shè)備完全相同的條件下進(jìn)行的試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)康模菫榱双@得標(biāo)準(zhǔn)偏差和偏差系數(shù)，從而證明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果始終服從正態(tài)分布，具有穩(wěn)定性和可靠性。

我們?cè)诟Ｖ菔腥h(huán)路B1標(biāo)段的瀝青路面上，選定一段1000m長(zhǎng)的無積水、無污染的路段，以相同的車速60km/h進(jìn)行了八次重復(fù)性檢測(cè)，考慮0～200m為檢測(cè)車達(dá)到試驗(yàn)規(guī)定速度的加速階段，故試驗(yàn)數(shù)據(jù)的選用控制路段在K0+300m～K0+900m之間。左、右側(cè)激光傳感器檢測(cè)結(jié)果IRI值分別如表3、表4所示。

表3　左側(cè)激光傳感器重復(fù)性試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

表4　右側(cè)激光傳感器重復(fù)性試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

從表3、表4可以看出，在所選的1000m的試驗(yàn)路段，左側(cè)激光傳感器重復(fù)性試驗(yàn)的偏差系數(shù)CV最大值為4.32%。右側(cè)激光傳感器重復(fù)性試驗(yàn)的偏差系數(shù)CV最大值為4.07%。重復(fù)性試驗(yàn)均滿足偏差系數(shù)Cv不大于5%的要求，說明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)的重復(fù)性結(jié)果具有很好的穩(wěn)定性。

2.3相關(guān)性試驗(yàn)

相關(guān)性試驗(yàn)是與標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法之間建立相關(guān)性關(guān)系的試驗(yàn)，JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)性試驗(yàn)是與精密手推式斷面儀之間進(jìn)行的試驗(yàn)。

我們?cè)诟Ｖ菔腥h(huán)路B1標(biāo)段的瀝青路面上，選定一段1000m長(zhǎng)的無積水、無污染的路段，JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)以車速60km/h、測(cè)點(diǎn)間隔25m進(jìn)行采集，得出精密手推式斷面儀和JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)采集的IRI之間的相關(guān)性系數(shù)R，若相關(guān)性系數(shù)R≥0.98，則表明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)相關(guān)性能良好，滿足檢測(cè)要求。現(xiàn)場(chǎng)選擇了具有代表性的路段進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集比對(duì)，數(shù)據(jù)各采集20組，結(jié)果如表5、圖2。

表5　JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)與精密手推式斷面儀測(cè)值

從表5、圖2可以看出，在所選的1000m試驗(yàn)路段，試驗(yàn)條件相同的條件下，檢測(cè)結(jié)果得出回歸方程B= 0.9309A-0.0005，相關(guān)性系數(shù)為0.991。說明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)與精密手推式斷面儀檢測(cè)結(jié)果之間相關(guān)性良好，滿足檢測(cè)要求。

3　影響檢測(cè)結(jié)果的因素及注意事項(xiàng)

在開展檢測(cè)的過程中，采用的JG-II型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)作為一種激光類的儀器，需要應(yīng)用到一系列的光學(xué)原理，這就導(dǎo)致其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性容易受到測(cè)試精度與曝光時(shí)間等一些與儀器設(shè)置有關(guān)的影響。

因此，應(yīng)該注意下列操作要點(diǎn)：（1）JG-II型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)作為一種激光類的儀器，需要應(yīng)用到一系列的光學(xué)原理，檢測(cè)人員在開展實(shí)際的檢測(cè)工作的過程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際的環(huán)境條件，做好檢測(cè)儀器的調(diào)節(jié)工作，特別是在強(qiáng)光的條件下，應(yīng)盡量避免檢測(cè)。（2）為確保檢測(cè)系統(tǒng)的快捷、高效、高精度的優(yōu)點(diǎn)，平時(shí)應(yīng)保持對(duì)JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行監(jiān)控、保養(yǎng)，特別是對(duì)激光裝置加以保護(hù)。

4　結(jié)論

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，采用JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)瀝青路面平整度，對(duì)其速度影響試驗(yàn)、重復(fù)性試驗(yàn)和相關(guān)性的數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）在正常檢測(cè)情況下，速度影響性試驗(yàn)得出的速度影響系數(shù)最大值MAX（d30）=4.76%，MAX（d50）=4.33%。速度影響性試驗(yàn)滿足速度影響系數(shù)不大于5%的要求，說明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)的速度穩(wěn)定性符合要求。

（2）在正常檢測(cè)情況下，重復(fù)性試驗(yàn)的偏差系數(shù)CV最大值為4.32%。重復(fù)性試驗(yàn)滿足偏差系數(shù)Cv不大于5%的要求，說明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)路面平整度是穩(wěn)定的。

（3）通過相關(guān)性試驗(yàn)，得出回歸方程B=0.9309A-0.0005，相關(guān)性系數(shù)為0.991。說明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)與精密手推式斷面儀檢測(cè)結(jié)果之間相關(guān)性良好，滿足檢測(cè)要求。

綜上所述，在正常檢測(cè)情況下，JG-Ⅱ型激光三維路面檢測(cè)系統(tǒng)在速度影響試驗(yàn)、重復(fù)性試驗(yàn)和相關(guān)性試驗(yàn)中，均滿足比對(duì)試驗(yàn)控制指標(biāo)的要求，說明該儀器對(duì)路面平整度的檢測(cè)是可靠的。

［1］劉?。す馄秸葯z測(cè)系統(tǒng)在高速公路瀝青路面施工中的應(yīng)用［J］．中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010（19）.

［2］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．JTG E60-2008，公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社.

［3］中華人民共和國(guó)交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．JT/T 676-2009，車載式路面激光平整度儀［S］.北京：人民交通出版社.

［4］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．JTG F80/1－2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京：人民交通出版社.