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国际平整度指数量值溯源与传递技术研究

常成利  
【摘要】:国际平整度指数是用于评价道路路面平整性的国际通用技术评价指标。路面平整度在工程质量验收、道路运营服务水平评价和路面养护工程计划制定等方面具有重要作用。国内路面平整度检测设备用户数量庞大,但是在设备检验和溯源环节存在困难,测量准确性存在争议。 论文研究过程沿着先理论分析后实践检验的技术路线展开。首先,对国内外平整度检测设备生产厂家和国内具有代表性的使用单位进行了较为全面的调研,掌握了平整度检测设备的生产状况和使用情况,研究了准确度较为粗糙的为保证平整度检测设备测量准确性而进行的标定技术,成果在方案设计和试验方法选择两个方面为计量标准建立积累了实践经验。从溯源角度对国际平整度指数的理论模型进行深入剖析,总结了经过标准化的1/4车模型所具有的特点和优势。采用理论模拟的实验方法,针对影响计算结果的初值问题提出三种不同的计算初值解决方案,对标准化的实验数据进行计算分析,证明可以采用增加统计间隔长度和“断首”分析两种数据处理技术降低由数据后处理方法不同引入的误差,提高计算准确度。采用平整度纵断面分析法和统计分布分析法对合理统计间隔进行了研究,综合考虑国际平整度指数模型的频率响应特性,得出国际平整度指数适宜统计间隔应不小于30米的结论,为计量标准的计算统计间隔提供了依据。 将经典的动力学模型与国际平整度指数模型进行有机结合,从系统的激励源头出发,探索国际平整度指数可溯源的指标,分别对国内两类主要用于测量路面平整度的设备——激光断面仪和颠簸累积仪的溯源性和途径进行了系统分析,绘制出国际平整度指数量值溯源等级图,对各级计量标准制定了相应的技术要求。提出三种不同的计量标准实现方案,研究出通过高程快速变换改变路面平整度水平快速变化的技术,实现了在同一平台道路条件下建立计量标准的目标,打通了国际平整度指数溯源过程的承上启下环节,并能有效控制计量标准的稳定性。研制出实现高程快速变化的标准模块等重要计量辅助设备,完成了一级计量标准的研制与考核工作,计量标准的相对测量不确定度控制在1%以内。以传统的激光断面仪为原型,在提高硬件技术指标的基础上,在采样和处理过程中引入时间频率采样技术,降低传统方法中采样还原误差,改善了整套系统的测量准确度,各项技术指标均满足二级计量标准的技术要求,相对测量不确定度可控制在3%以内,为计量标准在全国传递提供了条件。 最后,选择国内具有代表性的平整度测量设备,在所建立的两级计量标准上进行实验,全面验证计量标准工作的有效性,为路面平整度检测设备的溯源和传递提供了合法的和有效的途径。


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