機場道面平整度檢測指標IRI的適用性研究

(中國民航大學機場學院 天津 300300)

機場道面平整度檢測指標IRI的適用性研究

郜佳琳

(中國民航大學機場學院天津300300)

機場道面平整度是機場道面質(zhì)量的重要評定技術指標之一。IRI作為評價公路平整度的指標也在機場道面平整度評價中應用廣泛。由于機場道面與公路道面以及飛機運行狀態(tài)與汽車運行狀態(tài)有著很大的差異，且機場道面與道路道面要求有著差異。本文通過研究指出當前國際平整度指數(shù)IRI在機場道面平整度評價中存在的優(yōu)點與不足。

機場道面；IRI；平整度

一、引言

機場道面平整度是指機場道面縱向凹凸量的偏差值[1]。當飛機駛過不平整程的道面時，機身會上下左右振動，影響乘坐的舒適性和貨物的完好，加快飛機的損壞速度，增加不必要的油耗?？焖?、準確地檢測出道面的不平整，從而制定科學的道面維修養(yǎng)護計劃，是提高機場道面性能的關鍵。另外由于機場道面的不整度達不到要求，飛機的不規(guī)則振動會加大對機場道面的沖擊作用從而使場道使用壽命縮減[1]。因此，機場道面平整度IRI是機場道面質(zhì)量的重要評定技術指標之一。

二、國際平整度指數(shù)IRI的計算原理

IRI是基于求解1/4車模型[4]的振動方程而得的平整度指標。測試時，規(guī)定測試車輛以規(guī)定速(80km/h)行駛在路面上，在行駛距離內(nèi)懸掛系統(tǒng)的累積豎向位移量作為IRI值。其計算原理下根據(jù)牛頓第二定律，飛機在不平整激勵下的振動平衡方程為[3](式中符號表示參考文獻[3])：

三、IRI的優(yōu)點

1.基于1/4汽車模型的國際平整度指數(shù)IRI較好把其他各種不同原理不同構造的平整度測試設備測試的平整度數(shù)值統(tǒng)一起來，與其建立確切的定量關系，極大地方便了道面平整度等級的統(tǒng)計、檢測、評定和判別，對民航機場的發(fā)展起到了積極的作用[1]。

2.IRI能在一定程度上反眏乘客乘座時的舒適度,并與其它平整度指標有良好的相關性,他是一個簡單并且比較科學的評價指標。該指標為國際通用指標，便于國際技術交流。IRI在機場道面平整度評價簡單易于操作，結果清晰容易判斷。

3.用IRI做機場道面平整度測定與其他方法相比更加方便快捷，人為主觀的影響較少，精確度較高。就現(xiàn)階段來說是一種比較通用的方法。

三、用IRI值評定機場道面平整度存在的問題

1.目前多數(shù)研究IRI評價機場道面平整度主通過修正IRI評價標準或建立IRI與力學指標之間的關系，但對IRI評價機場道面平整度本身的適用性缺乏定量的認識。《人體暴露于全身振動的評價》[2]表明人體的舒適性與承受的附加加速度相關，對汽車和飛機而言，與在鋪面上行駛時人體承受的附加加速度相關。不管是汽車還是飛機其重心處豎向加速度與其運行速度有著近似線性關系，在不同的速度之下其值差別很大因此在進行機場道面平整度評價時，不區(qū)分滑行道與跑道是不合理的。

2.目前多數(shù)研究只考慮單自由度和兩自由度，但飛機是6自由度。所以該模型不能真正的反映飛機在運行中的姿態(tài)，所評定結果符合度有待證實。飛機具有高滑行速度、大輪距與良好的起落架緩沖系統(tǒng)，動力學性能與汽車有顯著不同，采用修正的IRI標準評價機場道面平整度不能徹底解決本身的不合理性問題。

3.目前車載式路面激光平整度儀檢測得出的數(shù)據(jù)是受到刻槽影響，不能準確計算刻槽路面的國際平整度指數(shù)該方法最大相對誤差超過50%[5]。在1/4車模型中，輪胎與地面的接觸簡化為一個點，輪胎會下落到刻槽之中。而實際上，輪胎與地面的接觸是一個圓，刻槽并不會影響車輛的豎振動。目前使用的測量平整度的儀器是車載式路面激光平整度儀。其核心部分是激光測距系統(tǒng)。在測試過程中，每個激光測試點都有可能打在刻槽上，造成測量的路面高程產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。

4.由于IRI值測定是在時速為80km/h,由于飛機在降落時速度較大，且對道面板的壓力也較大。飛機與道面的作用力使道面有變形。有可能是測算出的IRI值所應有的平整度與飛機運行時有所偏差。造成結果是IRI值在測定時滿足要求，但在實際運行中飛機姿態(tài)未達到預期?？焖?、準確地檢測出道面的不平整，從而制定。

3.5.凌建明[2]等以飛機重心處豎向加速度(VACGA)作為表征IRI的指標得出當飛機在滑行道的滑行速度小于40km/h時的敏感波段為2.3m～7.2m，基本分布在IRI的敏感波段內(nèi)，說明滑行道平整度的評估可采用IRI.但當飛機在跑道的滑行速度大于60km/h時，VACGA敏感波段為6.4m～3.6m，分布在IRI不敏感波段內(nèi).[2]說明當飛機在跑道的滑行速度較高時，采用IRI檢測機場道面平整度是不合理的。

四、結論

1.IRI在現(xiàn)階段對機場道面平整度評定有著良好的效率及效度。

2.IRI值本身是運用于公路工程平整度評價的指標，在引用評價機場道面平整度有很多局限性。

3.由于飛機在機場道面運行姿態(tài)與汽車在公路道面有著較大差別，IRI用于機場道面平整度評定方面有很多地方需要修正平整度檢測是一個受主、客觀因素綜合影響的過程。

4.平整度檢測中一個必須解決的問題是:如何以最科學的方法評價實測值與真值的接近程度,提高測量結果的置信度。

5.采用飛機重心處豎向加速度來對IRI值修正有著較好的應用前景。

[1]程國勇，郭穩(wěn)厚，雷亞偉.機場道面平整度評價技術進展及發(fā)展方向[J].中國民航大學學報.2016.34(2):38-41

[2]凌建明，劉詩福，等.采用IRI評價機場道面平整度的適用性[J].同濟大學學報(自然科學版).2017.45(4):519-527

[3]張峰：公路工程中的平整度評價指標[J].公路與汽運.2004.(2)：42-44

[4]程國勇，郭穩(wěn)厚基于多自由度飛機模型的機場道面平整度評價方法[J].南京航空航天大學學報.2016.48(4):606-614

[5]胡雙達，田波，張志耕.水泥混凝土路面國際平整度指數(shù)測量與計算方法的修正[J].公路.2016.(9):263-266

郜佳琳(1990.06-)，男，漢，河南洛陽，碩士研究生，機場工程，中國民航大學機場學院，天津市東麗區(qū)。