JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統檢測路面平整度的可靠性分析

■蔣義忠

(福建省交通建設工程試驗檢測有限公司，福州　350007)

JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統檢測路面平整度的可靠性分析

■蔣義忠

(福建省交通建設工程試驗檢測有限公司，福州350007)

路面平整度是評價瀝青路面施工質量的一個重要指標，它直接影響到路面舒適度和行車安全。隨著交通運輸業的日益發展，人們對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系統是檢測路面平整度、控制路面施工質量的重要方法之一，本文通過JG-II型激光三維路面檢測系統檢測路面平整度，用傳統方法驗證，得出其可靠性，并對產生偏差的影響因素進行分析，提出使用注意事項，確保檢測工作的準確性。

路面平整度激光三維檢測系統分析

公路路面平整度的檢測在公路路面工程質量及養護管理質量檢驗、評定工作中占有十分重要的地位，如何實現快捷、客觀、準確、高效率檢測與評價路面平整度指標，一直是公路建設、質量驗收、養護管理等部門關注和研究的課題之一。JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統是一種與路面無接觸的測量儀器，測試速度快、精度高，可廣泛應用于各等級公路路面的基層、面層施工質量或養護質量的檢驗和評價。本文主要分析JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統檢測路面平整度的可靠性。

1　公路路面平整度常用檢測方法

1.1 3m直尺法

3m直尺法是測試基準面距離路表面的最大間隙，表示路基路面的平整度。3m直尺法適用于二級及二級以下公路，適用于測定壓實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。

1.2連續式平整度檢測系統檢測法

連續式平整度檢測系統是量測路面的不平整度的標準差（σ），以表示路面的平整度。連續式平整度檢測系統法（又稱“八輪儀”法）適用于測定路表的平整度，評定路面的施工質量和使用質量，但不適用于在已有較多坑槽、破損嚴重的路面上測定。連續式平整度檢測系統 （八輪儀）檢測速度較慢，受路面上的雜物影響大，用它檢測已通車的高速公路很不方便。

1.3車載式顛簸累積儀檢測法

車載式顛簸累積儀直接測試輸出的顛簸累積值VBI，要按照相關性標定試驗得到相關關系式，并以100m為計算區間換算成IRI值。車載式顛簸累積儀適用于各類顛簸累積儀在新建、改建路面工程質量驗收和無嚴重坑槽、車轍等病害的正常通車條件下連續采集路段平整度數據。該設備測試路面平整度速度快，操作簡便，可用其檢測結果評定路面的施工質量和使用舒適性。

1.4車載式激光平整度儀檢測法——JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統檢測法

1.4.1性能參數

JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統，激光傳感器平整度檢測系統分辨力0.1mm，動態范圍100m。

1.4.2檢測原理

檢測系統安裝于載體車上，以不小于30km/h速度及不大于100km/h速度運行，以和里程樁一致的里程計為空間坐標基準對路面數據進行采集與控制，輸出IRI與RQI，檢測系統工作原理如下：

激光平整度檢測系統，擁有良好的實時數據處理及輸出功能，是測量道路平整度的高效反應類車載測試儀器，具有自動、高效、高精度等特點，每隔一定間距，采集一次數據，可即時顯示路面任意段長的國際平整度指數IRI、標準差σ、行駛質量指數RQI等參數，并可自動處理成每百米和每公里國際平整度IRI、標準差σ、行駛質量指數RQI，能直接進入CPMS路面管理系統。

1.4.3優點與適用范圍

（1）優點：JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統具有自動、快捷、高效、高精度等。采集的數據是路面相對高程值，以100m為計算區間長度用IRI的標準計算程序計算IRI值或標準差σ值，分別以m/km和mm計。

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

2　JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統檢測路面平整度的實際應用與對比分析

上述幾種常規的路面平整度檢測方法中，JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統具有獨特的優點，其利用車載式激光傳感器和高精度加速度計等傳感器，使路面平整度測試技術達到了較高的水平，所測得的數據含有豐富的信息，經處理可繪制圖形，進行頻譜分析，經過處理可得到國際平整度指數 I R I值或標準差σ值 。該儀器測試速度為30～100km/h，效率高，易于使用，能客觀反映路面平整度的實際狀況。

為全面掌握JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統檢測路面的可靠性，我們選用福州市三環路B1標段的瀝青路面，對其可靠性進行了現場比對試驗。根據實施方案，比對試驗包括三部分內容：（1）速度影響性試驗——分析激光路面平整儀的檢測速度穩定性；（2）重復性試驗——分析激光路面平整度儀的檢測穩定性；（3）相關性試驗——分析激光路面平整度儀的準確性。

2.1速度影響性試驗

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

此試驗的目的是為了驗證規定行駛速度范圍內，檢測速度的變化對檢測結果影響的大小，也是決定其檢測結果是否有代表性的重要因素。我們在福州市三環路B1標段的瀝青路面上，選定一段1000m長的無積水、無污染的路段，分別以30 km/h、50 km/h、80km/h的時速進行試驗，然后求得速度影響系數，（IRI80為世界銀行第46號公告規定的標準速度值）若dv不大于5%的要求，說明該JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統的速度穩定性試驗符合要求。

檢測車自試驗路段零位置啟動后，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路段的試驗數據進行計算，以保證JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統在80km/h試驗條件下數據采集的可靠性。

對比在不同車速下數據的穩定性，左、右側激光傳感器檢測結果分別如表1、表2所示。

表1　　左側激光傳感器檢測速度影響系數的檢測結果

表2　右側激光傳感器檢測速度影響系數的檢測結果

從表1、表2可以得出速度影響系數的左側激光傳感器MAX（d30）=4.68%，MAX（d50）=4.10%。右側激光傳感器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系統的檢測結果具有很好的穩定性，同時為該儀器的重復性試驗及相關性試驗保證了前提條件。

2.2重復性試驗

JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統作為先進、快速的路面檢測儀器必須保證在使用過程中的穩定性。重復性試驗是在試驗位置，試驗環境，試驗方法，試驗設備完全相同的條件下進行的試驗，試驗目的，是為了獲得標準偏差和偏差系數，從而證明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統的檢測結果始終服從正態分布，具有穩定性和可靠性。

我們在福州市三環路B1標段的瀝青路面上，選定一段1000m長的無積水、無污染的路段，以相同的車速60km/h進行了八次重復性檢測，考慮0～200m為檢測車達到試驗規定速度的加速階段，故試驗數據的選用控制路段在K0+300m～K0+900m之間。左、右側激光傳感器檢測結果IRI值分別如表3、表4所示。

表3　左側激光傳感器重復性試驗檢測結果

表4　右側激光傳感器重復性試驗檢測結果

從表3、表4可以看出，在所選的1000m的試驗路段，左側激光傳感器重復性試驗的偏差系數CV最大值為4.32%。右側激光傳感器重復性試驗的偏差系數CV最大值為4.07%。重復性試驗均滿足偏差系數Cv不大于5%的要求，說明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統的重復性結果具有很好的穩定性。

2.3相關性試驗

相關性試驗是與標準檢測方法之間建立相關性關系的試驗，JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統的相關性試驗是與精密手推式斷面儀之間進行的試驗。

我們在福州市三環路B1標段的瀝青路面上，選定一段1000m長的無積水、無污染的路段，JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統以車速60km/h、測點間隔25m進行采集，得出精密手推式斷面儀和JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統采集的IRI之間的相關性系數R，若相關性系數R≥0.98，則表明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統相關性能良好，滿足檢測要求。現場選擇了具有代表性的路段進行了數據采集比對，數據各采集20組，結果如表5、圖2。

表5　JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統與精密手推式斷面儀測值

從表5、圖2可以看出，在所選的1000m試驗路段，試驗條件相同的條件下，檢測結果得出回歸方程B= 0.9309A-0.0005，相關性系數為0.991。說明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統與精密手推式斷面儀檢測結果之間相關性良好，滿足檢測要求。

3　影響檢測結果的因素及注意事項

在開展檢測的過程中，采用的JG-II型激光三維路面檢測系統作為一種激光類的儀器，需要應用到一系列的光學原理，這就導致其檢測結果的準確性容易受到測試精度與曝光時間等一些與儀器設置有關的影響。

因此，應該注意下列操作要點：（1）JG-II型激光三維路面檢測系統作為一種激光類的儀器，需要應用到一系列的光學原理，檢測人員在開展實際的檢測工作的過程中，應結合實際的環境條件，做好檢測儀器的調節工作，特別是在強光的條件下，應盡量避免檢測。（2）為確保檢測系統的快捷、高效、高精度的優點，平時應保持對JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統的穩定性和可靠性進行監控、保養，特別是對激光裝置加以保護。

4　結論

根據以上數據分析，采用JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統檢測瀝青路面平整度，對其速度影響試驗、重復性試驗和相關性的數據分析，可以得出以下結論：

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

（2）在正常檢測情況下，重復性試驗的偏差系數CV最大值為4.32%。重復性試驗滿足偏差系數Cv不大于5%的要求，說明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統檢測路面平整度是穩定的。

（3）通過相關性試驗，得出回歸方程B=0.9309A-0.0005，相關性系數為0.991。說明JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統與精密手推式斷面儀檢測結果之間相關性良好，滿足檢測要求。

綜上所述，在正常檢測情況下，JG-Ⅱ型激光三維路面檢測系統在速度影響試驗、重復性試驗和相關性試驗中，均滿足比對試驗控制指標的要求，說明該儀器對路面平整度的檢測是可靠的。

［1］劉健．激光平整度檢測系統在高速公路瀝青路面施工中的應用［J］．中國高新技術企業，2010（19）.

［2］中華人民共和國行業標準．JTG E60-2008，公路路基路面現場測試規程［S］.北京：人民交通出版社.

［3］中華人民共和國交通行業標準．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］中華人民共和國行業標準．JTG F80/1－2004，公路工程質量檢驗評定標準［S］．北京：人民交通出版社.