基于IRI分析道路交通量與路面磨損的關系

劉力乾　嚴凌　蔡近近

摘 要：在考慮路面平整度因素的情況下，對轉向交通量對路面平整度的影響進行理論分析;運用線性擬合的方法進行驗證。通過對比分析得出在不同的轉向車道中，交通量越大，路面磨損越嚴重，對應的國際路面平整度指數（IRI）越大，通過線性擬合得到交通量與IRI的相關系數r2=0.88，兩者具有較強的相關性。

關鍵詞：路面平整度;線性擬合;交通量;IRI

中圖分類號：U416.2? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）01-0150-02

1路面平整度的影響因素

截至2020年末全國公路總里程達519.81萬公里，公路養(yǎng)護里程514.40萬公里。大密度、大流量等因素加劇了公路的損壞，我國公路交通發(fā)展處于由注重建設向建設、養(yǎng)護、管理、運輸協調并舉轉變的關鍵階段，周期性的公路養(yǎng)護將是重點。

路面平整度是路面技術狀況評定的核心指標。國內對路面平整度定義：路表面縱向的凹凸量的偏差值[1]。美國實驗與材料協會將道路平整度定義為：道路表面相對于理想平面的豎向偏差[2]。

路面平整度的影響因素較多，可分為兩個大方面：內在因素即路面施工技術的影響，Fang等[3]通過對不同級配材料對瀝青路面性能的影響研究，提出路面瀝青混合料的級配、攪拌、運輸、攤鋪技術的差異，會導致成型的路面平整度不同。瀝青路面的攤鋪和碾壓技術的落后會造成路面面層的厚度不均勻，對路面平整度產生嚴重的危害。趙黽[4]提出了施工中影響路面平整度的因素有：瀝青混凝土混合料的離析＼拌合能力和運輸能力以及碾壓、接縫的處理等。施工完成后的路面保養(yǎng)是否完全也會對路面平整度產生影響。

外在因素：道路建成后，對路面平整度的影響因素主要有道路使用年限、交通量和養(yǎng)護水平等。交通量是影響路面平整度的重要外在因素之一，孫立軍等[5]采用分類分級的方法，按照年平均日交通量將交通量分為五個等級，并與路面結構組合，形成40多種組合形式。杜二鵬等[6]通過研究半剛性基層瀝青路面交通荷載適應能力的分析得出路面平整度及路面性能會隨著道路交通荷載作用次數的增加而衰減。有學者在研究中國公路狀況的基礎上，通過結構荷載的路面性能預測方法及養(yǎng)護成本的研究，得出路面平整度、路面結構強度等指標在路面設計使用年限下隨交通荷載的累積呈指數變化的概念。

2路面平整度的檢測方法

根據反映的指標不同平整度的檢測設備可以分為斷面類和反應類。斷面類設備是指通過測量路表縱斷面高程，是一個綜合性數學統計量表征路面平整度，如3米直尺法、連續(xù)式平整度儀等;反應類測量設備是通過測量路面上行駛車輛的車軸與車身之間的垂直位移或車身的加速度來表征路面平整度的反應值，如車載式顛簸累積儀、BPR平整度測試儀、Mays平整度儀等。我國《公路路基路面現場測試規(guī)程》[7]規(guī)定了五個測定路面平整度的實驗方法：

（1）T0931-2008 三米直尺測試平整度方法;

（2）T0932-2008 連續(xù)平整度儀測試平整度方法;

（3）T0933-2008車載式顛簸累積儀測試平整度方法;

（4）T0934-2008 車載式激光平整度儀測試平整度方法;

（5）T0935-2019 手推式斷面儀測試平整度方法。

3路面平整度的測量及道路交通量的統計

實驗路段選擇：上海市嘉定區(qū)曹安路與綠苑路T字型路口和曹安路與嘉松北路十字型路口。道路交通量的統計方法：利用視頻采集法和人工拍照記錄法對交通量進行統計調查。

IRI測量儀器選擇：運用手推式達普勒斯路面平整度檢測儀進行測量;達普勒斯平整度儀由上海普勒斯道路交通科技有限公司研發(fā)，可檢測道路縱斷面的剖面曲線。包括實時短波長和長波長并對測得的輪廓曲線、模型、平整度指標進行數學轉換。測量結果包括 IRI; RQI路面質量指標等，檢測儀符合國家路面驗收和養(yǎng)護標準。

在保障測量安全及不影響道路交通的條件下，選擇在凌晨一點到四點進行測量。對同一車道的IRI值進行反復五次測量，計算IRI平均值為最終結果。表1為測量結果統計。

通過交通量與IRI對比?？梢钥闯鲈谕环较虻能嚨?，隨著交通的增大，IRI值也增大，說明路面越不平整，路面行駛質量越差。

利用線性擬合的方式對不同方向的交通量與IRI值進行驗證對比，如圖1、2、3所示。得出左轉車流量與IRI的相關系數R2=0.8843，右轉車流量與IRI的相關系數R2=0.8827，直行車流量與IRI的相關系數R2=0.8821，因此車流量與IRI值存在較強的相關性。為了減少工作量，養(yǎng)護部門可以通過統計交通荷載的大小對路面平整度進行評估，選擇合適的方式進行路面養(yǎng)護。

4結論

在城市道路建設中應提高道路施工工藝，減少因施工工藝造成的路面損壞。通過具體的實驗數據得出，不同車流量的條件下，相同方向的轉向車道，交通量越大路面平整度越大，路面行駛質量越差，通過線性分析得出在一定使用年限的道路上，車流量與IRI存在相關性，其相關系數R2=0.88。因此可以基于交通量的大小來評估路面平整度和路面行駛質量，為養(yǎng)護部分提供有效的養(yǎng)護數據。

參考文獻：

[1] GBJ124-88，道路工程術語標準[S].

[2] American society for testing and material （ASTM）. Terminology relating to traveled surface characteristics annual book of ASTM Standards[M]. West Conshohocken，1999.

[3] Fang. M et al. Aggregate gradation theory， design and it’s impaction asphalt pavement performance： a review[J]. International Journal of Pavement Engineering，2019.

[4]趙黽.瀝青混凝土上面層路面平整度的控制[J].中國公路學報，1998（S1）：22-29.DOI：10.19721/j.cnki.1001-7372.1998.s1.004.

[5]孫立軍.瀝青路面結構行為理論[M].北京：人民交通出版社，2005.

[6]杜二鵬，馬松林，杭飛，許志鴻.半剛性基層瀝青路面交通荷載適應能力分析[J].公路交通科技，2010，27（05）：22-25.

[7] JTG E60-2008， 公路路基路面現場測試規(guī)程[S].