1 路面平整度的基本定义
路面平整度主要反映的是路面纵断面剖面曲线的平整性。当路面纵断面剖面曲线相对平滑时，则表示路面相对平整，或平整度相对好，反之则表示平整度相对差。好的路面则要求路面平整度也要好。
2 路面平整度检测的目的和重要性
路面平整度是路面评价及路面施工验收中的一个重要指标。平整度直接反映了车辆行驶的舒适度及路面的安全性和使用期限。路面平整度的检测能为决策者提供重要的信息，使决策者能为路面的维修，养护及翻修等作出优化决策。另一方面，路面平整度的检测能准确地提供路面施工质量的信息，为路面施工提供一个质量评定的客观指标。
3 路面平整度检测仪的基本分类
路面平整度的仪器主要有两大分类：第一类为纵断面测定(直接式检测类)，即测出路面纵断面剖面曲线，然后对测出的纵断面曲线进行数学分析得出平整度指标。第二类为车辆对路面的反应测定(响应式检测类)，即测出车辆对路面纵断面变化的力学响应，然后对测出的力学响应进行数学分析得出平整度指标。对响应式检测类而言，其平整度指标的换算主要是通过对标准仪器测得的结果进行标定而得到。通常，第一类检测方法可用于路面施工质量验收与评价，而第二类检测方法主要用于路面周期性评价。但第二类检测仪器常要借助于第一类检测仪器进行指标标定。
直接式检测类主要特点是：
(1)能得到路面纵断面曲线，根据纵断面曲线，平整度特性可直观地反映出来。
(2)测得的路面纵断面曲线可输入到仿真数学模型而得到车辆对路面纵断面变化的仿真力学响应。过去的实验和研究已证明这种仿真响应与真实的车辆响应有很好的相关性。
(3)检测路面纵断面曲线是较难的，尤其是长波长纵断面曲线，其原因是难以从检测仪本身直接取得路面纵断面垂直高度参照点。比较可取的方法是从检测仪本身的垂直加速度或与水平线的夹角之中间接地取得垂直高度的参照点。
(4)由于此类检测仪能得到路面纵断面曲线，因此可直接用于新路面施工质量的验收与评价，使验收部门有客观依据决定施工质量的优劣。
(5)若此类检测仪能测出长波长和短波长路面纵断面曲线，则可作为标准参照仪
用于对其它平整度仪进行标定和作相关分析。
响应式检测类主要特点是：
(1)此类方法的依据是车辆对路面纵断面垂直高度变化的力学响应，如振动等，然后对这种响应进行数学分析，从而得到平整度指标，如垂直加速度均方差和颠簸累计值等。
(2)由于此类检测方法相对于第一类方法要简单，检测速度要快，因而适用于高速检测和长距离检测。
(3)此类方法无法得到路面纵断面曲线，因而主要应用于现存路面平整度评价。
(4)由于无法得到路面纵断面曲线，此类检测仪需依赖于能测出长波长和短波长路面纵断面曲线的平整度检测仪对其进行标定和作相关分析。
4平整度指标
4.1直接式检测类
对直接式检测类平整度检测仪而言，主要的平整度指标为国际平整度指标IRI(InternationalRoughnessIndex)。国际平整度指标IRI是被广泛采用的路面平整度指标。国际平整度指标IRI的优点是具有很强的时间稳定性和空间稳定性，这使得不同时间和地点检测的国际平整度指标IRI值可进行直接比较。
国际平整度指标IRI的计算是基于四分之一车辆仿真模型。四分之一车辆仿真模型是用于模拟车辆在实际路面行驶时车体对路面纵断面起伏波动的动态响应。图A.1为四分之一车模型，模型包括弹簧质量、线性弹簧和阻尼器、非弹簧质量、轮胎弹簧等四个部分。
四分之一车辆仿真模型用于模拟车辆机械系统在路面纵断面曲线输入的激励下的动态响应。通过四分之一车辆仿真模型计算模型车车辆悬挂系统的单向位移量，将各次计算的单向位移值累加(单位为m)并与路段长度相除(单位为km)，既可以得到国际平整度指标IRI，其单位为m／km。图A.2概念性地表示了国际平整度指标IRI的计算过程，其计算的数学过程极其繁琐，具体计算公式可查阅有关资料。应该强调的是国际平整度指标IRI必须先获得路面纵断面剖面曲线，然后将路面纵断面剖面曲线输入到四分之一车辆仿真模型，由四分之一车辆仿真模型计算国际平整度指标IRI。事实上，几乎所有的自动化路面断面曲线检测系统(直接式检测类)都包含国际平整度指标IRI的计算软件包。因此只要获得路面纵断面剖面曲线，就能较易获得国际平整度指标IRI。
4.2响应式检测类
响应式检测类的检测对象主要包括检测车辆的动态垂直加速度和垂直位移。当平整度检测仪检测的对象是车辆的动态垂直加速度时，此类平整度检测仪可归为电子响应式检测类；当平整度检测仪检测的对象是车辆的动态垂直向累积位移量时，此类平整度检测仪可归为机械响应式检测类。
对电子响应式检测类，由于其检测的对象是车辆的动态垂直加速度，检测原理相对简单，其平整度指标为各采样点垂直加速度的根平方值均值，简称RMSVA(R00t
MeanSquareofVerticalAcceleration)。一般RMSVA与国际平整度指标IRI具有很好的相关性。
机械响应式检测类平整度仪的工作原理是通过检测车体与后轴的相对位移单向累积数值来间接计算路面平整度。当车辆行驶时，由于路面的不平整会使后桥与车厢之间产生上下相对位移，此时检测仪的钢丝绳会带动高精度位移传感器转动，使高精度位移传感器输出一系列的脉冲信号，这些脉冲信号经过一定的预处理，每一脉冲输出成为一定的单向位移量信号，此信号再经过数据采集与处理系统的预处理得到单向位移值，此单向位移累积值在计数器上进行累积，测量时单向位移累积值每增加一厘米计数器就记录一个数。计数器记录的单向位移累积值，连同行车的距离信号一起，以一定的数据模式记录在数据文件中，供数据处理系统进一步分析得出路面平整度指标-颠簸累积值VBI。颠簸累积值VBI的计算公式如下：
（A.1）
式中：VBI—颠簸累积值(cm／km)；
CN—颠簸累积计数(次)；
L—测量路段长度(km)。
4.3标准的平整度指标
无论在平整度验收还是在平整度评价时，标准的平整度指标均为国际平整度指标IRI。对于响应类平整度检测仪而言，需将其平整度指标(RMSVA或VBI)转换成国际平整度指标IRI，即：
IRI＝A+B×RMSVA（A.2） 或 IRI=A+B×VBI（A.3）
其中A和B为标定后得到的转换系数，A和B由检测仪标定过程中获得。
5平整度检测仪的标定方法
5.1基本原理
响应式平整度检测仪主要依据检测车对路面不平整的动态响应来获得平整度的指标的。因此，检测本身的机械性能将直接影响到平整度检测的结果。从概念上讲，不同的检测车针对同一条路面将会有不同的动态响应，即便是同一台检测车，当使用一段时间后，其机械性能和电气性能也会发生一定的变化。针对这两种性能前后时间的不一致性，在路面平整度检测的实践中，往往采用技术标定(也称系统标定)的方法来使各种响应式路面平整度仪的检测达到一致性，或归结到标准的检测。
在国际上，路面平整度的标准检测主要采用两种方法，第一种方法是采用精密水准仪检测路面平整度，即采用精密水准仪检测出路面的纵断面剖面曲线(标高)，然后采用计算机软件将测得的路面纵断面曲线转换成国际平整度指标(IRI)，从而获得该路面的平整度指标的标准检测。第二种方法是采用手推式断面仪(也称路面纵断面剖面仪)检测路面纵断面剖面曲线，然后采用计算机软件将测得的路面纵断面曲线转换成IRI，从而获得该路面的平整度指标的标准检测。不论是采用何种标准检测，其基本要求是：
a．检测结果不受检测设备机械性能的影响；
b．检测精度要求较高；
C．能直接获得全波长的路面纵断面剖面曲线；
d．能直接计算出IRI和。
对于响应式平整度检测仪的标定，一般要求至少5条以上的路面(包括较为粗糙的路面、中等平整的路面和较为平整的路面)，其长度为100～200m左右。对这些选定的路面，分别采用标准仪器(精密水准仪或手推式断面仪)和被标定的响应式平整度仪实施平整度检测，获得的平整度指标即可用来作为系统标定之用。图A.3显示的是一个系统标定的结果，被标定的仪器是电子式颠簸累计仪，而标定检测采用的是DAPRES路面纵断面剖面仪(手推式断面仪)。
事实上，系统标定的实质即是将被标定的仪器的检测结果转化为标准检测的结果，若以数学公式表示，则有如下公式：
标准检测的平整度指标=A+B×被标定仪器的检测结果(A.4)
这里A和B是转换系数，也是在系统标定过程中要获得的技术参数，针对图A.1
而言，则有：
IRI(标准检测)=A+B×RMSVA(电子式颠簸累积仪输出)
这里A=0.6942，B=33.462。
5.2标定步骤
(1)标定路段选择
标定路段一般选择五条以上，其路面的平整度状况要包括较为平整的路面，中等平整的路面，粗糙的路面。一般情况下，用于标定的路面越多越好。从理论上讲，路面的长度越长越好，一般希望在150m到250m之间，若受条件限制，100m的长度也可，选择路段时，尽可能选择交通量小，且行人干扰少的路段。
(2)路面的准备工作
在标定前，路面要进行清理，一般用扫帚扫清路面即可(如图A.4所示)。路面清扫后，用油漆在路面上作出起始与终止标志，并用油漆描点，将路面左右轮迹标出，左右轮迹的宽度一般可以用被标定的检测车的左右轮间距作为依据。
(3)被标定平整度检测仪的平整度检测
对每一条选定的标定路面，用被标定的响应式平整度检测仪实施平整度检测，其检测车的行驶速度必须严格界定，即对每一条路面都采用同样的检测速度，而标定的结果也仅适用于此速度。一般要求对同一条路面进行三次以上(包括三次)的重复检测。在重复检测中，每次的检测条件必须相同，三次重复检测的均值既用作该路面的平整度检测结果。
(4)标准仪器的平整度检测
标准仪器的平整度检测首先是要获得标定路面的纵断面剖面曲线。一般可采用精密水准仪或手推式断面仪(路面纵断面剖面仪)来获取路面纵断面剖面曲线。若采用精密水准仪，则必须在路面标好的左右轮迹上标注取样点，取样点的间隔一般可在25-30m左右。对所有的路面轮迹来说，取样点的间隔必须保持一致。由于精密水准仪的取样时间较长(自动化程度较低)，但检测的精度较好，故一般只需要对检测路段进行一次纵断面剖面的检测，然后由软件计算出相应的平整度指标(IRI和)。左右轮迹平整度检测的结果的平均值即为该路面的平整度值。
采用手推式断面仪时，必须严格按标注好的轮迹检测。相对于精密水准仪而言，手推式断面仪检测的速度较快(一般是步行速度)，故可对同一条轮迹进行三次(包括三次)以上的路面纵断面剖面重复检测，然后由配置的软件计算出每次检测的平整度指标，取重复检测的平均值作为该轮迹的平整度值，左右轮迹平整度的平均值即为该路面的平整度值。
目前在我国可选择的手推式断面仪主要有澳大利亚进口的ARRB手推式断面仪和上海普勒斯道路交通技术有限公司生产的DAPRES路面纵断面剖面仪。
无论是ARRB手推式断面仪还是DAPRES路面纵断面剖面仪，在技术上都符合标准平整度检测仪的要求，均可作为对其它平整度仪的标定之用。
在实践中，由于精密水准仪的操作繁琐，检测速度极慢，故一般不使用精密水准仪作标定之用，通常采用手推式断面仪。加之手推式断面仪都配有专门的电脑软件，可自动完成路面纵断面剖面的检测及数据处理，自动计算平整度指标。因此，在实践中手推式断面仪更为实用。
(5)标定参数计算
如前所述，系统标定的目的是获得公式(A.1)中的系数A和B以及相关系数(R2)值。从平整度检测的结果，可获得如下的数据表格(见表A.1)：
根据以上的数据表格，若采用一般的数理统计软件，如Excel，就可以非常方便的获得标定系数A和B。其实A和B的获得是通过回归方程而得到的，Excel软件就具备这种功能，同时又能获得相关系数(R2)值。R2值的大小反映了标准仪器检测的平整度值与被标定仪器检测的平整度值之间的相关性，R2值越大越好(最大值为1.0)。一般当R2值大于0.9，即可认为标定结果较为理想。
5.3标定周期
一般标定结果的有效期是有限的，随着气候的变化，随着检测车的累积使用，其检测车的机械性能也会发生变化。因此隔一段时间，响应式平整度仪就要重作一次系统标定。标定的周期视检测车的状况而定。其依据是：针对同一条路面，若时间间隔不太长(即路面状况变化不大)，而平整度检测的结果己呈现了显著的不同，则可认为此响应式平整度仪需要重新作一次系统标定。根据国际上的应用实践，一般标定的周期为6到12个月，如美国各州运输部规定，标定周期必须小于6个月。
6国内常用的路面平整度检测仪介绍
6.1直接式检测类
(1)激光惯性高速平整度仪(又称：激光断面仪)
激光惯性高速平整度仪是目前检测速度较快的直接式平整度检测仪。激光惯性高速平整度仪主要采用激光传感器检测车体与路面的垂直距离，采用加速度传感器检测车体的垂直方向位移，补偿车体的弹跳。激光惯性高速平整度仪可获得中、短波长的路面纵断面剖面曲线，并通过数学模型直接获得IRI其它平整度指标。一般激光惯性高速平整度仪配有左右双车道二套检测系统，各检测系统测的平整度指标的平均值既为所测路面的平整度值。图A.5是上海普勒斯道路交通技术有限公司生产的激光惯性高速平整度仪的照片。
(2)路面纵断面剖面仪(又称：手推式断面仪)
路面纵断面剖面仪主要采用非接触式斜率传感器和距离传感器检测出相临两采样点之间仰角斜率差，从而获得高程差，由此可测得所测路面的纵断面剖面曲线，然后用数学模型计算出各种平整度指标，包括国际平整度指标(IRI)和平整度标准差()。路面纵断面剖面仪可获得长、中、短波长(全波长)的路面纵断面剖面曲线。图A.6是国内生产的路面纵断面剖面仪(手推式断面仪)的照片。
(3)连续式平整度仪(又称：八轮仪)
连续式平整度仪检测原理很简单，即由间距为三米的前后轮作为支点，架起平衡梁，而由一位移传感器检测出平衡梁中点至路面的垂直距离的变化量，
然后换算成平整度标准差()。由于平衡梁支点间的距离为三米，因此只能检测出短波长的路面纵断面剖面，无法获得国际平整度指标IRI。连续式平整度仪属直接类平整度仪，采用的是机械式检测原理。由于其投入使用的时间较早，故在道路工程中应用较广。图A.7是连续式平整度仪的照片。
6.2响应式检测类
(1)机械式颠簸累计仪
机械式颠簸累计仪的基本原理是基于车体和轮轴之间的动态变化。车体与轮轴之间的动态变化可反映出路面的不平整性。在检测过程中，采用编码器的方法检测出车体与轮轴之间的变化量，再通过数学转换可得到平整度指标。
机械式颠簸累计仪属于响应类平整度监测仪，即无法直接获得IRI，而必须通过对此试验的相关分析，间接获得IRI。图A.8是机械式颠簸累计仪的机械系统示意图。
(2)电子式颠簸累积仪
电子式颠簸累计仪属于响应类平整度检测系统，在检测的原理上有点类似常用的机械式颠簸累积仪，即检测出车体对路面不平整度的动态响应。但在检测手段上却采用非接触式的电子传感器，检测出车体的垂直加速度，其动态响应的特性(动态响应频率宽度和响应时间)较好，并对车载重量的反映不敏感，因此对检测时的车载配置无特殊要求。图A.9显示的是电子式颠簸累积仪检测硬件系统配置的照片，这些硬件系统将安置在检测车上。事实上，安装电子式颠簸累积仪无需对检测车作任何机械加工，拆装极为方便。
B 平整度检测仪技术标准
1范围
本标准规定了路面平整度检测仪的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、运输和贮存。
本标准适用于路面平整度检测用的路面平整度检测仪。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过在本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然
而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB／T 13306-1991标牌
GB／T 13384-1992机电产品包装通用技术条件
E 867-02 Terminology Relating to Vehicle-Pavement Systems
E 950-98 Measuring the Longitudinal Profile of Traveled Surfaces with an
Accelerometer Established Inertial Profiling Reference
E 1082-90(1995)Standard Test Method for Measurement of Vehicular Response
to Traveled Surface Roughness
E 1215-93(1998)Standard Specification for Trailers Used for Measuring
Vehicular Response to Road Roughness
E 1274-88(1993) Measuring Pavement Roughness Using a Profilograph
E 1448-92(1998) Calibration of Systems Used for Measuring Vehicular Response to Pavement Roughness
E 1656-94(2000) Standard Guide for Classification of Automated Pavement
Condition Survey Equipment
3 术语和定义
本标准采用下列术语和定义：
3.1路面平整度
路面平整度主要反映的是路面纵断面剖面曲线的不平整性。当路面纵断面剖面曲线相对平滑时，则表示路面相对平整，或平整度相对好，反之则表示平整度相对差。好的路面则要求路面平整度也要好。
3.2路面平整度检测仪(简称：平整度仪)
路面平整度检测仪是指所有能在道路上自动检测路面纵向平整度的检测系统的泛称，它是利用斜率传感器、位移传感器、加速度传感器、及距离传感器同计算机系统相连来连续测定路面纵向平整度的仪器。目前在我国应用的路面平整度检测仪包括：激光惯性高速平整度仪(又称：激光断面仪)、路面纵断面剖面仪(又称：手推式断面仪)、连续式平整度仪(又称：八轮仪)、机械式颠簸累计仪、电子式颠簸累计仪，等。
3.3路面平整度检测仪的基本分类
路面平整度的仪器测定主要有两大分类：第一类为纵断面测定(直接式检测类)，
即测出路面纵断面剖面曲线，然后对测出的纵断面曲线进行数学分析得出平整度指标。第二类为车辆对路面的反应测定(响应式检测类)，即测出车辆对路面纵断面变化的力学响应，然后进行数学分析得出平整度指标。对响应式检测类而言，其路面平整度指标的换算主要是通过对标准仪器测得的结果进行标定而得到的。通常，第一类检测方法可用于路面施工质量的验收与评价，而第二类检测方法主要用于路面周期性评价。但第二类检测仪器常要借助于第一类检测仪器进行指标标定。
3.4路面平整度标准检测
路面平整度的标准检测主要采用两种方法，第一种方法是采用精密水准仪，即采用精密水准仪检测出路面的纵断面剖面曲线(标高)，然后采用计算机软件将测得的路面纵断面曲线转换成国际平整度指标(IRI)和标准差()，从而获得该路面的平整度指标的标准检测。第二种方法是采用手推式断面仪(也称路面纵断面剖面仪)检测路面纵断面剖面曲线，然后采用计算机软件将测得的路面纵断面曲线转换成IRI和，从而获得该路面的平整度指标的标准检测。不论是采用何种标准检测，其基本要求是：
a．检测结果不受检测设备机械性能的影响；
b．检测精度要求较高；
C．能直接获得全波长的路面纵断面剖面曲线；
d．能直接计算出IRI和。
3.5国际平整度指标IRI(InternationalRoughnessIndex-IRI)
国际平整度指标是一项标准化的国际通用的路面平整度指标，是指“车身悬架的总位移(单位为m)与行驶距离(单位为km)之比”，即采用四分之一车辆数学模型，以规定速度(80km／h)行驶在路面上，来模拟车辆对路面不平整度的动态响
应，并采用世界银行发表的第45号文件中规定的计算程序，计算在行驶距离内由于路面不平整度动态响应而产生的累积位移量，IRI的单位为m／km。
3.6IRI与其它平整度指标的相关系数R2
指当采用IRI与其它平整度指标(主要指响应类平整度检测仪测得的平整度指标)表征同一路段路面平整度时，IRI与该指标之间的相关系数，即采用标准检测(如
手推式断面仪)检测获得的路面平整度IRI标准值和采用其它平整度检测仪检测获得的路面平整度值之间的相关系数。本标准规定：使用一元线性回归分析的方法，采用7条或7条以上的路段，对两种仪器分别在路段上进行多次重复性检测，将获得的二组数据进行线性回归分析，获得相关系数R2。
由于IRI值是国际通用平整度指标，采用的是标准手推式断面仪(或精密水准仪)
和标准IRI计算程序软件获得的，因此对一特定路面，其IRI值是确定的。而响应类平整度检测仪测得的平整度指标则受到测试车的结构外形、装载质量、减振系统和检测时行驶速度的影响。因此每台组装的响应类平整度检测仪在投入使用前，都必须进行相关系数R2值的确认，即通过计量检定确定仪器的相关系数R2值。
3.7传感器
传感器将各种被测量和控制对象的非电量信息转换为与之有确定对应关系的电信号输出，以满足信息的传输、处理、变换和控制等要求。传感器一般由敏感元件、传感元件、测量电路和辅助电源等组成。
3.8检测车
检测车是用来安装路面平整度检测系统的，检测车是路面平整度检测仪的一部分。一般可采用面包车、普通小轿车、吉普车、或其它工具车作为检测车。
3.9车载式平整度检测仪
车载式平整度检测仪是指将路面平整度检测系统安装在检测车上的路面平整度检测仪，如：激光惯性高速平整度仪、机械式颠簸累计仪、电子式颠簸累计仪。
4 通用技术要求
4.1标牌、标志
路面平整度检测仪应有清晰的标牌、标志，标牌上应有型号、规格、生产企业名
称、生产编号和制造日期等内容；标志上应有最近一次检定日期。若属首次检定，
则必须附有相应的产品合格证书。
4.2外表
路面平整度检测仪外表应光滑、平整、整洁，无明显缺陷和锈蚀现象，电子系统的开关按钮应灵活、可靠。
4.3计算机系统
若仪器采用计算机系统，则计算机主要操作界面须采用中文，并附有屏幕操作提示和解释。若仪器是进口的，则操作员须经过严格的操作培训，充分理解计算机主要操作界面的各种功能。
5 主要技术要求
5.1可测平整度指标：国际平整度指标IRI
注：(1)激光惯性高速平整度仪必须可测左、右轮迹的IRI，
(2)无法直接获得IRI的平整度仪需将测得的平整度指标转换成IRI。
5.2检测速度(主要指车载式平整度仪)
30km／h-80km/h。
5.3连续可测距离
(1)车载式：>10km，(2)非车载式：>1km。
5.4可测纵断面剖面波长范围
可测纵断面剖面波长范围>200m。
注：仅适用于激光惯性高速平整度仪和路面纵断面剖面仪。
5.5采样间距
采样间距<25cm。
5.6操作环境温度
操作环境温度为－10℃至40℃。
5.7现场输出
现场输出：可现场直接分析数据并打印结果。
6 主要检测性能参数
6.1与平整度标准检测的相关性：相关系数R2>0.95
6.2平整度检测范围：IRI：0-10m／km
6.3平整度检测重复性：重复检测值标准偏差<5％
