路面平整度计算方法

周刊2012年第14期 生对新闻价值的把握能力，培养学生敏锐的洞察力，这就要求 教师在讲授案例时不选择缺乏时代感，很多年前，且过时的新 闻案例。 这样学生的兴趣会大大降低，不利于培养综合素质。 4.3案例分析要深入透彻，总结问题。 教师的课堂讲授务必是调理清楚、 主次分明、 思维清晰 的。尤其当讲授案例时，切忌模棱两可，含含糊糊。有些案例比 较难，要条理清楚地向学生解释，有些案例比较复杂，要尽快 给学生梳理出思路。 要抓住案例当中所反映的问题本质，深入 透彻地与学生进行分析， 通过提出问题， 进而分析和解决问 题，引导学生从现象到本质进行了解。 总而言之， 案例教学法在新闻学教育中有着举足轻重的 作用，运用得好，可以取得事半功倍的教学效果。 此教学方法， 可以很好地将理论与实际相结合，培养学生独立思考的能力， 激发自主学习兴趣，锻炼逻辑思维，形成良性互动的课堂，提 高教学质量。 参考文献： 1宋燕娜.案例教学及其在高校教学中的作用.长治学院 学报，2011，4. 2杜萍.对新闻教学中案例教学法的几点思考.新闻知 识， 2008，（6）. 3梁长荣，新闻采访课程教学改革探究.新闻大学，2010.3. 摘要： 本文简单介绍了路面平整度评价指标及国内外 的使用情况， 分析了国内常用的评价指标标准偏差s的定义和 算法，并着重讨论国际平整度指数IRI的评价方法及计算过程。 关键词：IRI 路面平整度计算方法 在我国，根据不同的行业规定，汽车设计行业使用功率谱 密度PSD来评价路面1。 而道路工程，常用的路面平整度评价 指标有：使用3m直尺量测法检测得到的最大间隙h、标准偏差s 及国际平整度指数IRI。 随着公路路网的建设，公路的质量标 准要求越来越高，现行的对高速公路、一级公路路表的平整度 评价指标新标准中只规定了标准偏差s和国际平整度指数IRI， 剔除了最大间隙h。 标准差s是表征道路平整度性能最具有实 际和理论意义的统计性指标参数， 也是我国目前普遍采用的 评价指标，但它在较高车辆行驶速度下的再现性差。 此时利用 国际平整度指数IRI来评价路面特征具有重要的现实意义，因 为IRI可在高速行驶下测得。 为了具有可比性，对于高速公路 和一级公路，新标准规定了IRI和s两项指标作为道路特征的评 价指标， 交通部公路科学研究所对国内多个城市的道路针对 IRI与s进行了大量的对比试验，并给出了两者的近似表达式s= 0.5926IRI+0.013。 下面对标准偏差s及国际平整度指数IRI进行 介绍与分析。 1.标准差s及其计算 标准差s是我国普遍采用的路面平整度评价指标。 在一定 步长内， 对所测得的一系列高程值应用一般统计学方法进行 计算而得到标准差s，以此来表征路面平整度。 Ya=1/n n i=1 Yi （1） s=1/（n-1） n i=1 （Yi-Ya） % 姨 （2） 式中，n：每一步长内所包含的高程值的数目； Yi：每一步长内的第i个高程值（mm）； Ya：每一步长内包含的高程值的算术平均值（mm）。 我国公路路基路面现场测试规程规定要求采用连续式 平整度仪测量路面不平整度的标准差s， 以表征路面平整度， 单位mm。 2.国际平整度指数IRI及计算方法 2.1国际平整度实验 IRI是国际平整度指数（international roughness index）的缩 写，起于世界银行资助的一项国际合作项目的研究成果。 该项 目的名称为 “国际道路不平度试验”2， 缩写为IRRE（interna- tional road roughness experiment）。 其目的是寻求一项标准的国 际通用的路面平整度评价指标， 使之可以同各种路面平整度 测定仪器的测量结果建立起良好的相关关系。 通过试验和分 析进行比较，选择了参考平均坡度（reference average rectified slope，RARS）作为国际路面平整度评价指标，并定名为IRI。 用来进行国际平整度测定的试验路段有沥青混凝土路 面、沥青表面处置路面、沙石路面及无铺装路面的土路，测试 时车速为20、32、50、80km/h四种。 国际道路不平度实验的成果有很重大的意义， 它规范了 路面平整度的定义， 此定义涵盖了路面参数的客观评价指标 （即道路在路面高程上的变异）和主观评价指标（使所通过的 车辆产生振动）。IRI评价指标的涵义完全符合世界银行给予 其定义的要求。IRI评价指标是以1/4车辆模型作为动态计算方 案，既有动态系统的优点，又避免了实际动态测量系统特性随 时间变化的缺点。 该指标几乎与所有平整度检测仪的测量指 标都可以换算或兼容的。 2.2国际平整度算法 2.2.1定义 为了客观的、定量的分析路面平整度，国际平整度指数IRI是 一种可被国际共用的路面平整度度量指标， 它是最符合时间 稳定性、可转换性和易于测量等要求的一项平整度评价指标。 其定义为：检测车辆以较高的速度行驶，在一定行驶距离内车 身悬挂系统的累积位移量（单位：m）与行驶距离（单位：km ）之 比，它的计量单位为m/km。 各种等级道路的平整度指标IRI变 化范围如图1所示。 图1国际平整度指数IRI范围3，4 1/4车辆振动模拟系统如图2所示。 检测车辆以一定的速 度沿道路纵剖面行驶时，在路面高程输入激励作用下，模拟系 统产生振动。 计算每公里行驶距离内簧载质量和非簧载质量 的相对位移累积值，即为国际平整度指数（IRI）。IRI其实是一 基于IRI的路面平整度评价及计算方法的研究 （北京理工大学 珠海学院 机械与车辆学院，广东 珠海519085） 王思卓邹浙湘李明扬 高教高职研究 168 2012年第14期周刊 个无量纲的指数，因为它来自于四分之一车模拟统计值，但习 惯上用m/km表示。 图2车辆1/4模型 Z M+C（Z M-Z m）+K（ZM-Zm）=0 UZ m-C（Z M-Z m）-K（ZM-Zm）+KZm=K y （3） 式中，C=CM/M；K=KM/M；U=m/M；K=Kt/M； ZM：簧上质量M的绝对位移； Zm：簧下质量m的绝对位移； 采用的1/4车辆模型的各种参数5,6 为： C=6.00sec -1，K=- 63.3sec -2，U=0.15，K=653sec-2。 国际平整度指数计算公式： IRI= 1 L 蘩 L 0|ZM-Zm|dx （4） 式中，L：测量距离（km）。 2.2.2计算步骤 可直接将测得的路面高程代入方程，解微分方程组，称为 解析法。 但由于路面随机高程函数的不连续性，很难用统一的 数据函数将其表达出来，所以我们一般用数值法求解获得IR- I。 在本文的研究中， 可以利用MATLAB编写递推矩阵的计算 程序，得到最终IRI 值。 a.设置四个变量Z初始值 Z M=Z m=0 （5） Z M=Z m=（yk-y1）/11 （6） a=11/dx+1（7） 式中，yk ：第 k个测点测得的路面高程值（m）； y1：首个测点测得的路面高程（m）； dx：测点间的距离。 式5-7假设检测系统通过一段理想的完全平滑的引导路 面， 车身质量和车轮质量即簧载质量ZM和非簧载质量Zm得加 速度均为0，速度均为路面的斜率。 b.计算下一点Zk Z kM=S11Z （k-1）M+S12Z （k-1）M+S13Z （k-1）m+S14Z （k-1）m+P1y Z kM=S21Z （k-1）M+S22Z （k-1）M+S23Z （k-1）m+S24Z （k-1）m+P2y Z km=S31Z （k-1）M+S32Z （k-1）M+S33Z （k-1）m+S34Z （k-1）m+P3y Z km=S41Z （k-1）M+S42Z （k-1）M+S43Z （k-1）m+S44Z （k-1）m+P4y 蘩 蘩 蘩 蘩 蘩 蘩 蘩 （8） 式中，Z k，Z k：矩阵计算求出的当前状态的系统值； Z k-1，Z k-1：矩阵前一采样点已知的系统数值； y =（yi-yi-1）/dx：斜率输出； Sij、Pj（i、j=1、2、3、4）分别为系数矩阵，该值随测点间 距不同而不同。 下面分别给出250mm和500mm两种规范间隔的系数矩 阵7，8。 c.计算各测点的调整坡度RSK RSk=|Z m-Z M| （9） d.计算路面的国际平整度指数IRI IRI=1/（n-1） n t=2 RSk （10） 式中，n：检测路段长度的总测点数。 Sij和Pj的系数如式11 ，式 12所示： 当dx=250mm 时， Sij= 0.99660711.091514e-02 -2.083274e-03 3.190145e-04 -0.55630440.9438768-0.83247185.064701e-02 2.153176e-022.126763e-030.75087148.221888e-03 3.3350130.3376467-39.127620.434766 5 5 5 5 5 5 5 54 Pj= 5.47610e-03 1.388776 0.2275968 35.7926 5 5 5 5 5 5 5 52 （11） 当dx=500mm 时， Sij= 0.98817272.128394e-02 -2.520931e-03 9.923165e-04 -0.9285160.9001616-3.3913696.280167e-02 6.386326e-026.615445e-030.24028969.862685e-03 3.7432940.4186779-46.6788e0.114525 5 5 5 5 5 5 5 51 Pj= 3.70384e-03 14.319885 0.6958473 42.9855 5 5 5 5 5 5 5 55 （12） 本文研究的激光路面平整度检测技术， 在国际上也是最 先进的。 其通过激光扫描测距原理测得的反应路面不平度的 高程值，从而确定路表面的起伏状况，再通过国际平整度指数 IRI的计算程序，输出IRI 值。 3.结语 本文通过讨论路面平整度评价指标及国内外的使用情 况， 着重分析了国内常用的评价指标标准偏差s的定义和算 法，以及国际平整度指数IRI的定义及求解方法。 参考文献： 1张峰.公路工程中的平整度评价指标J.公路与汽运， 2004，101，（2）:42-44. 2Sayers M.W.，Gillespie T. D. et al. The International Road Roughness Experiment:Establishing Correlation and Calibration StandardforMeasurements.WorldBankTechnicalPaperR.1986. 3张士平.路面平整度检测技术与发展J.山西建筑， 2009，35，（18）:264-265. 4Sayers M.W.，Karamihas S.M.Interpretation of road roughness Profile data. University of Michigan Transportation Re- search Institute Report，1996. 5刘新宇，肖传宇，吴勇.惯性基准高程测量方法在路面 平整度检测中的应用J.交通信息与安全，2009，27，（5）. 6戴君.基于四分之一车辆模型的具有随机结构参数车 辆的随机动力分析J.振动与冲击.2010，29，（6）:211-212. 7Lujian，et al.Development of a Meas