八轮连续式路面平整度测量仪的测量与不确定度评定

凌永光

广州计量检测技术研究院广东广州510030

摘要：路面是否平整影响着行车的速度和安全以及人员的舒适，因而，为了提高路面的平整度，我们针对八轮连续式路面平整度测量仪进行检测，通过对比技术指标的实验数据和分析它们的不确定度来提高八轮连续式路面平整度测量仪的准确性和实用性。

关键词：八轮连续式路面平整度测量仪、技术指标、不确定度

引言

社会经济的发展和科学技术的进步给人们的生活带来翻天覆地的改变，人们在追求高品质的生活，同时对所生活的环境有很高的要求。随着工作和生活的需要，轿车成了大部分人日常出行的工具，因此，人们希望是在平整、安全和舒适的路面上行驶，而不是在崎岖的路面。这样一来，对路面的平整度测量就显得尤其重要。路面的不平整将会增大行车阻力，并使车辆附加振动作用，而这种振动作用会造成行车颠簸，影响行车的速度和安全、驾驶的平稳和旅客的舒适。另外，振动作用还会对路面施加冲击力，从而加剧路面和汽车损坏以及轮胎的磨损。不平整的路面会积滞雨水，加速路面的破坏。因此，路面的平整度检测与评定是公路施工与养护的一个非常重要的环节，也是路面施工质量与服务水平的重要指标之一。

八轮连续式路面平整度测量仪是目前国内最先进的现代化路面平整度检测仪器。它具有连续测量、自动运算、显示并打印路面平整度标准差的功能。和现行的三米直尺及其它同类的测量仪器比较，八轮连续式路面平整度测量仪不仅具有测量精度高、速度快、数据可靠、评定科学等优点，且操作简单，大大降低了劳动强度，提高工作效率。八轮连续式路面平整度测量仪适应于高等级公路、城市道路、机场跑道等路面工程的施工检查、竣工验收，以及道路养护的重要数据指标。

1、八轮连续式路面平整度测量仪检测方法

根据路面平整度的要求范围，我们选用一台型号：LXBP-5的八轮连续式路面平整度测量仪。该仪器主要由机械和电气部分组成，电气部分为无线数据采集器和主控制器，使用时，取出无线数据采集器放置在机架上；而主控制器使用车载12V电源，人员在车内操作即可。设置完试验参数，将牵引车挂上一档，开始怠速行驶。待行走至测量起点位置时，按下“试验”键，即开始试验。行车过程中保持车速稳定，沿着既定标线行驶，不可以急加速导致数据采样丢失。当临近测量终点，先按下“停止”键，再缓慢刹车并停止。每测量完成一个区间的数据测量，测试结果将自动保存。如果设置了自动打印，那么，还将自动打印输出结果。

2、八轮连续式路面平整度测量仪的工作原理及其组成

八轮连续式路面平整度测量仪是由测量轮与路面接触，通过安装于测量轮上的位移传感器和距离传感器，经过处理给出路面平整度标准差，被测路段长度和正负超差数的基本设备。机械结构见图1

图1八轮连续式平整度测量仪的原理图

1、牵引部分：由连接插头与拉杆组成，通过螺母与前桥相连；2、前桥；3、车轮：同八个充气轮胎形成的摩托车轮通过前后架构构成；4、位移传感器：无接触电容式位移测量系统；5、锁止机构；6、主架：包括伸缩方管、导向结构、后架等；7、测量轮：由加压弹簧及提升机构、橡胶轮、距离传感器组成；8、后桥；9、轮架；10、减震机构。

3、八轮连续式路面平整度测量仪示值误差不确定度分析方法

依据八轮连续式路面平整度测量仪检定规程，八轮连续式路面平整度测量仪是由测量轮与路面接触，通过安装于测量轮上的位移传感器和距离传感器，经过处理给出路面平整度标准差，被测路段长度和正负超差数的基本设备，主要技术指标有：1、采样范围误差；2、测量轮尺寸；3、测量轮（橡胶）表面硬度值。

3.1、采样范围误差示值测量结果不确定度

采样范围误差示值的测量采用量块。

3.1.1、数学模型

测量值Q=指示装置示值M

3.1.2、方差和传播系数

3.1.3、不确定度来源分析

3.1.3.1测量重复性引入的不确定度；

3.1.3.2仪器读数误差引起的标准不确定度；

3.1.3.2量块示值误差引起的标准不确定度分量；

3.1.4测量不确定度评定

3.1.4.1测量重复性引入的不确定度

对八轮连续式路面平整度测量仪采样范围点为10mm进行独立、等精度的重复测量10次，测量出来的结果如表3-1。

表3-1测量结果（单位：mm）

由贝塞尔公式计算出单次测量的实验标准差：

s==0.0067（mm）（3.1-4）

实际测量时，在重复性条件下连续测量3次，3次测量结果均应符合规程要求，因此其标准不确定度为：

＝s＝0.0067（mm）（3.1-5）

3.1.4.2、仪器读数误差引起的标准不确定度

依据JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》分析，数字显示式测量仪器，其分辨力带来的标准不确定度为，而八轮连续式路面平整度测量仪的显示分度一般为0.01mm，因此：

（3.1-6）

3.1.4.3、量块示值误差引起的标准不确定度分量

根据量块的检定规程，50mm以内的3级量块的最大误差为0.0016mm，按均匀分布计算，得：

（3.1-7）

3.1.5、以上三项的合成

尺寸的测量采用游标卡尺。

3.2.1数学模型

测量值Q＝游标卡尺示值L

3.2.2方差和传播系数

对八轮连续式路面平整度测量仪连续对其尺寸测量点160mm进行独立、等精度的重复测量10次，测量出来的结果如表3-2。

表3-2测量结果（单位：mm）

由贝塞尔公式计算出单次测量的实验标准差：

s==0.014（mm）（3.2-4）

实际测量时，在重复性条件下连续测量3次，3次测量结果均应符合规程要求，因此其标准不确定度为：

对同一A型邵氏硬度计的60HA点进行独立、等精度的重复测量10次，读出的下压力测量结果如表3-3。

表3-3测量结果（单位：N）

由贝塞尔公式计算出单次测量的实验标准差：

s==0.0126（N）（3.3-5）

实际测量时，在重复性条件下连续测量3次，3次测量结果均应符合规程要求，因此其标准不确定度为：

本文通过对八轮连续式路面平整度测量仪的测量轮尺寸和测量轮（橡胶）表面硬度值等测量数据的不确定度进行分析，从而得知，我们要想确保测量数据的精确度，除了具备专业知识和操作能力，还要保证标准器具的完好性。通过提高检测设备的精准度来改善车辆所行驶的路面平整度，使得人们行驶车辆更加安全和舒适。

参考文献：

1JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表达.[S]

2刘智敏著.不确定度及其实践[M].北京：中国标准出版社，2000

3刘智敏著.误差与数据处理.北京：原子能出版社，1981

4李慎安编.测量不确定度表达百问[M].北京：中国计量出版社，2001