ISO 13473-52025 路面纹理的表面轮廓表征Spart 5巨纹理的测定标准立项发展报告

路面纹理的表面轮廓表征第5部分：巨纹理的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:CharacterizationofPavementTexturebyUseofSurfaceProfiles—Part5:DeterminationofMegatexture摘要关键词：路面纹理；巨纹理；表面轮廓；国际标准；道路工程；纹理测量Keywords:PavementTexture;Megatexture;SurfaceProfile;InternationalStandard;RoadEngineering;TextureMeasurement1引言路面纹理作为表征路表面几何特征的核心参数，直接关系到道路的行车安全、舒适性、噪声水平及使用寿命。根据波长尺度的不同，路面纹理通常划分为微观纹理（Microtexture，波长小于0.5mm）、宏观纹理（Macrotexture，波长0.5mm至50mm）、巨纹理（Megatexture，波长50mm至500mm）以及不平整度（Roughness，波长大于500mm）等层次。其中，巨纹理介于宏观纹理与路面不平整度之间，主要来源于路面施工缝、集料脱落形成的坑槽、车辙边缘的波浪变形以及路面冻融损伤等。巨纹理的存在显著增加了轮胎的滚动阻力，加剧了车辆燃油消耗，同时与轮胎/路面噪声的中低频段分量密切相关，并影响路面排水能力及行车舒适性。然而，在ISO13473系列标准体系中，早期版本仅覆盖了宏观纹理的测量方法，巨纹理的标准化测定方法长期处于空白状态。不同国家和机构在巨纹理测量中采用各自的方法和参数定义，导致数据可比性差，制约了国际间的技术交流与合作。为此，国际标准化组织ISO/TC43（声学）与ISO/TC71（混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土）等相关技术委员会协同推进，在技术委员会ISO/TC43SC1（噪声）框架下，由路面纹理测量技术工作组组织多国专家经过多轮研讨和试验验证，最终制定并发布了ISO13473-5:2025。该标准的发布填补了巨纹理国际标准测定的空白，完善了路面纹理表征的标准体系。本报告旨在对ISO13473-5:2025的立项背景、标准内容、技术要点及实施意义进行全面阐述与分析，为相关领域的标准使用者提供参考。2标准立项背景与必要性分析2.1巨纹理测定的技术需求巨纹理对路面使用性能的影响不可忽视。研究数据表明，当路面巨纹理的均方根偏差（RMS）从0.5mm增加至3.0mm时，轮胎滚动阻力系数可增加约30%至50%，对应燃油消耗增加约5%至8%。同时，巨纹理与轮胎/路面噪声中的低频噪声（频率范围约100Hz至500Hz）密切相关，过大的巨纹理将显著恶化车内外的声学环境。在安全性能方面，巨纹理影响了路表水膜厚度分布，进而影响轮胎的排水能力和抗滑性能。因此，建立统一的巨纹理测定标准对于路面质量评估、低噪声路面研发以及道路养护管理具有重要意义。2.2国际标准体系的演进需求ISO13473系列标准自1997年首次发布以来，逐步建立起路面纹理表面轮廓表征的标准框架。其中：-ISO13473-1：规定了利用剖面仪测量路面纹理深度的方法；-ISO13473-2：规定了利用接触式或非接触式传感器对路面轮廓进行测试的相关准则；-ISO13473-3：规定了路面纹理的频谱分析方法；-ISO13473-4：规定了利用激光扫描方法进行路面纹理数字化表征的技术规范；-ISO13473-5：即为本次发布的巨纹理测定标准。早期的系列标准侧重于宏观纹理的测量与频谱分析，未对巨纹理给出系统的测定规定。随着道路工程实践对巨纹理认识的深化以及高精度测量仪器的发展，制定专门的巨纹理测定标准成为ISO技术委员会的重要工作议程。2.3国际协调与标准互认需求不同国家在巨纹理测量方面使用的仪器类型（激光轮廓仪、惯性轮廓仪、超声波传感器等）、数据处理算法及评价参数各异。例如，欧洲部分国家采用均方根偏差作为巨纹理评价指标，而北美部分机构则偏好使用平均剖面深度或功率谱密度值。这些差异导致了国际项目中的数据可比性不足，制约了跨国路面质量对比和研究成果共享。ISO13473-5:2025的发布有助于协调统一各国技术规范，推动标准互认，促进国际贸易与技术合作。3标准主要内容与技术要点3.1标准适用范围ISO13473-5:2025规定了利用纵向表面轮廓测量数据测定路面巨纹理的方法，适用于各类道路路面（包括沥青路面、水泥混凝土路面及复合路面）的巨纹理评价。该标准适用于波长范围在50mm至500mm之间的表面纹理特征。标准明确了用于巨纹理测定的轮廓测量设备的性能要求、数据处理流程以及代表性参数的推荐计算方法。3.2术语与定义标准在第3章中对以下关键技术术语进行了规范定义：-巨纹理（Megatexture）：指波长在50mm至500mm范围内的路面表面几何不规则性，其波长显著大于路面集料的粒径，但小于路面不平整度的尺度范围；-基准轮廓（ReferenceProfile）：为消除长波趋势项（波长大于500mm的不平整度成分）而拟合的基准线，可从原始测量轮廓中减去该基准线以获得巨纹理分量；-巨纹理均方根偏差（RMSofMegatexture）：对巨纹理分量在测量长度范围内求得的均方根值，以mm为单位；-测量长度（MeasurementLength）：按标准规定进行巨纹理计算所需的纵向最小测段长度；-截止波长（Cut-offWavelength）：区分巨纹理分量与宏观纹理、不平整度分量的滤波边界。3.3仪器要求标准对巨纹理测量仪器的要求包括：-采用激光断面仪、惯性参考轮廓仪或其他经校准的非接触式测量设备，具备在纵向方向上采集连续表面轮廓数据的能力；-纵向采样间距应不大于1mm，以保证对最短波长（50mm）成分的充分分辨；-传感器垂直分辨力应不低于0.1mm，测量精度优于±0.2mm；-仪器应在测量前进行标定，并附有有效的校准证书；-温度、湿度等环境条件应在仪器规定的工作范围内。3.4测量程序标准规定的测量程序包括以下关键步骤：1.测点选取：测点应具有代表性，避免在明显的局部异常区域（如油污、修补材料堆积处）布设测线；每条测线的长度应不小于3m；2.轮廓采集：沿行车方向或指定方向连续采集表面轮廓数据，记录完整的原始时间序列和高程数据；3.数据预处理：去除离群噪声点、插值处理缺失数据，确保数据连续性；4.高通滤波：利用数学滤波算法（建议采用Butterworth二阶高通滤波）消除波长大于500mm的长波分量；推荐采用相位保持（零相位）滤波以避免波形畸变；5.巨纹理参数计算：对滤波后轮廓数据计算均方根偏差、平均绝对偏差、剖面深度等参数。3.5数据处理及参数计算标准推荐以下核心评价参数：-巨纹理均方根偏差（RMSₘ）：按公式计算滤波后轮廓纵坐标值的均方根值，反映巨纹理振幅的总体强度；-平均剖面深度（MPDₘ）：将测量长度等分为若干基准段，计算各段平均剖面深度后取平均值；-功率谱密度（PSD）：在波长域上对巨纹理分量进行频谱分析，提供各波长成分的贡献分布信息。标准同时建议在报告中给出测量环境（路面干湿状态）、温度、测量速度等辅助信息，以增强数据的可解释性和可重复性。3.6结果报告结果报告应包含以下内容：测点位置描述（含坐标或里程桩号）、测量方向、仪器型号与编号、校准信息、各测点测得的RMSₘ和MPDₘ数值、平均值、标准差、滤波参数与环境条件说明。报告格式建议采用表格与图形（二维轮廓曲线、频谱图）相结合的方式呈现。4标准修订与创新要点相较于此前ISO13473系列中部分间接涉及巨纹理测量的技术条款，ISO13473-5:2025在以下方面实现了重要突破：1.明确了巨纹理的独立定义：将50mm至500mm波长区间定义为独立的纹理尺度层次，给出了明确的物理定义和频率界限，避免与宏观纹理及不平整度概念混淆；2.统一了高通滤波技术路径：规定了滤波类型、阶数与截止波长参数，消除了以往不同机构采用不同滤波方法导致的数据偏差；3.引入了功率谱密度分析方法：将频谱分析纳入巨纹理评价体系，有助于识别周期性纹理特征，为路面施工质量控制提供更丰富的诊断信息；4.规定了仪器性能指标：对采样间距、分辨力、测量精度等提出了量化要求，为设备选型和验收提供了明确依据；5.强化了测量条件的记录要求：对温度、路面干湿状态等环境因素的数据记录提出强制性要求，增强测量结果的可追溯性。这些技术创新条款的制定，标志着巨纹理测定从分散的、经验性的技术实践走向了规范化、系统化的标准体系。5标准实施预期影响分析5.1对道路工程质量管理的影响ISO13473-5:2025为新建路面的巨纹理指标提供了统一的验收依据。道路管理部门可在交工验收阶段引入巨纹理RMSₘ指标，作为评价路面施工均匀性和表面功能质量的重要参考。特别是在对低噪声路面（如多孔沥青路面、橡胶沥青路面）进行功能评价时，巨纹理的定量化控制将有助于保障路面降噪性能的持久性。5.2对路面养护决策的支持定期的巨纹理检测数据可为路面预防性养护提供科学决策依据。当巨纹理指标随路龄增加而显著上升时，往往预示着路面表面松散、集料脱落或车辙变形等病害的加速发展。通过建立巨纹理指标的阈值预警机制，养护部门可以更精准地确定养护时机和养护方案，实现从被动修复向主动预防的转变。5.3对低噪声路面技术研发的推动轮胎/路面噪声控制是绿色交通发展的重要方向。巨纹理对轮胎振动噪声的贡献在中低频段尤为突出。ISO13473-5:2025所提供的频谱分析方法使研究人员能够更精确地辨识噪声关键频段对应的纹理波长成分，从而优化混合料级配设计和表面构造参数，加速低噪声路面技术的迭代优化。5.4对国际标准体系的完善该标准的发布使ISO13473系列标准覆盖了从宏观纹理到巨纹理的全波长谱系，形成了更加完整的路面纹理表征标准矩阵。结合ISO10844（声学测试路面）等配套标准，可进一步推动道路交通噪声评价的一致性和国际可比性，为全球范围内的交通安全与环境管理提供有力的标准化支撑。6主要起草单位介绍ISO13473-5:2025由国际标准化组织ISO/TC43SC1（声学—噪声分技术委员会）归口管理，并联合ISO/TC71（混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土）等机构的技术专家共同研制。在标准制定过程中，多个国家的技术机构深度参与。作为该标准制定的代表性参与单位，荷兰应用科学研究组织（TNO）在巨纹理测量技术研究方面作出了突出贡献。TNO是荷兰国家级应用科学研究机构，长期从事道路噪声、轮胎/路面交互作用及路面功能评估领域的应用基础研究。TNO声学与交通基础设施研究团队在巨纹理与轮胎噪声关联机理方面积累了丰富的实验数据，其开发的激光轮廓测量系统和频谱分析算法为ISO13473-5的技术方案提供了重要原型。此外，来自瑞典国家道路与运输研究所（VTI）、德国联邦公路研究所（BASt）、美国联邦公路管理局（FHWA）以及日本土木研究所（PWRI）等机构的专家共同参与了标准技术条款的试验验证和意见协调工作。多国联合试验（Round-RobinTest）的数据结果表明，按照该标准规定方法测得的巨纹理参数在不同仪器和不同操作者之间具有良好的重复性和再现性，为标准技术指标的最终确定提供了可靠的实验依据。7结论与展望ISO13473-5:2025《路面纹理的表面轮廓表征第5部分：巨纹理的测定》的发布，填补了国际标准化组织在路面巨纹理测定领域的技术空白，是对路面纹理表征标准体系的重大完善。该标准统一了巨纹理的术语定义、仪器指标、测量流程和数据处理方法，为道路工程质量控制、养护决策优化、低噪声路面研发以及国际技术交流提供了系统的标准化工具。展望未来，随着激光测量技术的持续进步及人工智能数据处理算法的快速发展，路面纹理测量将朝着更高效、更智能的方向演进。建议后续研究重点关注以下几个方面：一是加快开发基于三维点云数据的面状巨纹理表征方法，实现对路面纹理空间分布的精细化描述；二是推动巨纹理测定方法与道路噪声预报模型的深度融合，建立更加完善的轮胎/路面噪声预测体系；三是结合自动驾驶道路感知系统的需求，探索巨纹理数据在车辆动态控制与路面状态监测中的应用；四是加强ISO标准与各国标准的衔接协调，降低跨境工程项目的技术壁垒。参考文献[1]ISO13473-1:2019,Characterizationofpavementtexturebyuseofsurfaceprofiles—Part1:DeterminationofMeanProfileDepth.[2]ISO13473-2:2002,Characterizationofpavementtexturebyuseofsurfaceprofiles—Part2:Terminologyandbasicrequirementsrelatedtopavementtextureprofileanalysis.[3]ISO13473-3:2002,Characterizationofpavementtexturebyuseofsurfaceprofiles—Part3:Specificationandclassificationofprofilometers.[4]ISO13473-4:2008,Characterizationofpavementtexturebyu