国际平整度指数作为沥青路面行驶质量水平评价标准研究

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1、上海市公路学会第七届年会学术论文集国际平整度指数作为沥青路面行驶质量水平评价标准研究周晓青1陈长1孙立军1袁文平2王冠男2张纲2(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室1，上海市政工程管理处2)摘要：本文在上海市选择典型沥青路面，用精密水准测量路段的断面高程，计算出各路段的国际平整度指数与舒适度指数，通过最tb--乘法建立国际平整度指数与舒适度指数之间的回归方程，由舒适度指数与路面行驶质量水平的关系建立以国际平整度指数作为沥青路面行驶质量水平的评价标准。关键词：国际平整度指数；舒适度指数；评价标准；路面平整度1

2、前言路面平整度是路面评价的一个重要指标，直接反映了路面的行驶舒适性及安全性，是一个涉及人、车、路三方面的指标。ASTM对道路平整度的定义(E867)为：道路平整度(Traveledsurfaceroughness)是路面表面相对于理想平面的竖向偏差，而这种偏差会影响到车辆动力特性、行驶质量、路面所受动荷载及排水Ⅲ。路面平整度也是路面使用性能指标之一，1960年AASHTO道路试验研究表明大约95％的路面服务性能来自于道路表面的平整度[2]。经过四十余年的研究，AASHT02002设计指南正式将路面不平整度作为设

3、计验算指标之一[3]，不只作为路面施工验收控制指标，而是设计阶段控制指标。可见，路面平整度将在路面评价、设计方面发挥更重要的作用。路面平整度测定的方法与仪器较多，采用的指标也各不相同。为使采用不同方法和仪器测定的结果可以相互比较，需要寻找一个标准的可以统一的指标。Sayers等于1982年在世界银行资助下在巴西等国家进行路面平整度试验，在此基础上提出了国际平整度指数IRI(InternationalRoughnessIndex)指标。Sayers以四分之一车辆模型来计算国际平整度指数，该车以规定速度(80km／

4、h)行驶在路面断面上，在行驶距离内由动态反应悬挂系统的累积竖向位移量作为国际平整度指数[4]。目前IRI是国际上应用最广泛的平整度指标，上海市市政工程管理处引进ARRB激光断面仪实测路面IRI作为上海市城市路面管理系统中的平整度评价指标。但IRI模拟的是车辆的振动，并不是人的感觉，因此IRI并不能直接反应路面的服务性能。对于IRI与路面服务性能之间的评价标准，国际上较多机构进行了相关研究，如Sayers，Gillespie及Paterson等建立了现时服务性能指数PSI(PresentServiceabilit

5、yIndex)与IRI之间的关系，得到IRI的评价标准，但由于地域不同，各地的要求与感觉有一定的差异，故其所得的结果相差较大E4]～E5

6、。而且我国较少使用PSI这个路面评价指标，通过这种方法寻求两者之间关系较为困难。我国大多是通过直接建立IRI与已有的平整度评价指标平整度标准差d之间的换算关系来得到IRI的评价标准[6]，但。与路面服务性能之间的关系相关性并不是很好，而且这两类指标从本质上来说有所不同，直接换算存在一定问题。因此，根据上海市路面平整度实测结果，建立IRI对路面服务水平的评价标准，从而直接由IR

7、I值来评价路面状况，进而制定下一步的路面养护、维修方案是道路管理部门所面临的任务之一。本文通过在上海市选择典型沥青路面，用精密水准仪测量路段的高程，计算出各路段的IRI与舒适度指数RN(RideNumber)，建立IRI与RN之间的相关关系，通过RN与路面行驶质量水平的关系建立以IRI作为上海市沥青路面行驶质量水平的评价标准。上海市公路学会第七届年会学术论文集1国际平整度指标与舒适度指数1．1国际平整度指数世界银行的方法是设定一辆标准车(四分之一模型车)，固定车的各种参数，相当于用一辆相同的车在世界各地的路面上

8、行驶，由于车与路的振动方程是一致的，评价指标也是一致的，所以得到的结果应该具有较好的可比性。四分之一车模型如图1所示。四分之一车模拟车辆的动力方程为：m。2，+C，(2，一2。)+K；(Z，一Z。)一0(1)m。2。+C；(2。一2，)+K，(Z。一Z。)+K；(Z。--y)一0(2)将(1)式和(2)式两端同时除以优。得：Z。+C(Z。一Z。)+K2(Z。一Z。)一0(3)uZ。+C(Z。一Z。)+K2(Z。一Z。)+K1Z。=K1Y(4)式中y为路面的断面高程，为路面不平整度的函数；Z。为簧上质量m。的绝对

9、位移；Z。为簧下质量m。的绝对位移。采用的四分之一车模型标准车的各种车辆参数为口]：C=C。／m。；K1=K。／m。；K2=K。／m。；u=m。／m。。具体参数值见表3。图1四分之一车辆模型以上的(3)式与(4)式就是世界银行所提出的国际平整度指数IRI时建立的四分之一车模型的动力方程。1其定义的国际平整度指数为：IRI=手J}lz。一z。Jdx(5)L式中：L为测量距离。求解微分方程