تُعد خشونة سطح الطريق مؤشراً مهماً لتقييم أداء الخدمة للطريق وراحة القيادة. ويوفر جهاز تحديد المقطع الطولي بالليزر المثبت على المركبة طريقة فعّالة ودقيقة لقياس المقاطع الطولية لسطح الطريق وحساب مؤشر الخشونة الدولي (IRI). تقدم هذه المقالة طريقة الاختبار، وإجراءات القياس، ومتطلبات المعايرة، وعملية معالجة البيانات الخاصة بقياس خشونة سطح الطريق باستخدام جهاز تحديد المقطع الطولي بالليزر، مما يوفر إرشادات فنية لفحص الطرق السريعة، وتقييم الجودة، وصيانة طبقات الرصف.

1. نطاق التطبيق

1.1 تُستخدم هذه الطريقة لقياس مؤشر الخشونة الدولي (IRI) للرصف باستخدام جهاز قياس خشونة الطرق بالليزر المثبت على مركبة لتقييم خشونة الرصف.

1.2 تُستخدم هذه الطريقة لاختبار خشونة الرصف في ظروف المرور العادية، حيث يكون سطح الرصف خاليًا من العيوب الجسيمة كالحفر والتشققات، بالإضافة إلى المياه الراكدة والجليد والثلج والطين.

2. المتطلبات الفنية للأجهزة والمواد

يتكون جهاز اختبار خشونة الطريق بالليزر المثبت على المركبة (ويُشار إليه فيما بعد باسم "جهاز اختبار الخشونة بالليزر") من مركبة الاختبار، ومستشعر المسافة، ومستشعر ارتفاع المقطع الطولي، ونظام التحكم الرئيسي. وتتمثل المتطلبات الفنية الأساسية فيما يلي:

(1) سرعة الاختبار: 30–100 كم/ساعة.

(2) فاصل أخذ العينات: ≤500 مم.

(3) دقة اختبار المستشعر: 1.0 مم.

(4) خطأ معايرة المسافة: ≤0.05٪.

3. طريقة الاختبار وإجراءاته

3.1 التحضير

(1) فحص جميع حساسات جهاز اختبار خشونة الطريق بالليزر.

(2) فحص ضغط إطارات المركبة المراد اختبارها. يجب أن يتوافق ضغط الإطارات مع متطلبات المركبة المحددة. يجب أن تكون الإطارات نظيفة وخالية من أي شوائب عالقة بها.

(3) تركيب جهاز قياس المسافة في الموقع. التأكد من تثبيت مكونات التثبيت الميكانيكية بإحكام، وأن جميع البراغي مشدودة جيدًا دون أي ارتخاء.

(4) افحص جهاز اختبار خشونة الطريق بالليزر. يجب أن تستوفي جميع مكونات الجهاز متطلبات الاختبار وأن تكون خالية من أي تلف.

(5) شغّل مصدر الطاقة الخاص بالنظام، وابدأ تشغيل برنامج التحكم، وتحقق من حالة تشغيل جميع المكونات.

3.2 إجراءات الاختبار

(1) قبل الاختبار، تُقاد مركبة الاختبار بسرعة الاختبار المحددة لمسافة تتراوح بين 5 و10 كيلومترات لتسخين جهاز اختبار خشونة الطريق بالليزر وفقًا لوقت التسخين المسبق المطلوب.

(2) تُوقف مركبة الاختبار على بُعد يتراوح بين 50 و100 متر قبل نقطة بداية قسم الاختبار. يُشغّل برنامج نظام اختبار خشونة الرصف، وتُضبط معايير الاختبار المطلوبة وفقًا للمتطلبات الفنية لموقع قسم الاختبار.

(3) يجب على السائق قيادة مركبة الاختبار ضمن نطاق سرعة الاختبار المحدد، ويفضل أن يكون بين 50 و80 كم/ساعة. ويجب تجنب التسارع والتباطؤ المفاجئين. كما يجب تخفيض سرعة المركبة عند المنعطفات الحادة، ودخول قسم الاختبار عبر مسار القيادة المعتاد.

(4) بعد دخول قسم الاختبار، يبدأ المشغل برنامج جمع البيانات وتسجيلها. وخلال الاختبار، يجب إدخال نقطة البداية ونقطة النهاية، وأي مواقع أخرى تتطلب علامات خاصة، بدقة وفي الوقت المناسب في سجلات بيانات الاختبار.

(5) بعد مغادرة المركبة التجريبية قسم الاختبار، يجب على المشغل إيقاف جمع البيانات وتسجيلها، وإعادة جميع مكونات الجهاز إلى حالتها الأصلية.

(6) تحقق من ملفات بيانات الاختبار. يجب أن تكون الملفات كاملة ومحتوياتها صحيحة؛ وإلا، يُعاد الاختبار.

(7) افصل التيار الكهربائي عن النظام وأكمل الاختبار.

4. معالجة البيانات

البيانات التي يجمعها جهاز اختبار خشونة الطريق بالليزر هي قيم نسبية لارتفاع الرصف. يُحسب مؤشر الخشونة الدولي (IRI) باستخدام إجراء الحساب القياسي لمؤشر الخشونة الدولي بفترة تقييم 100 متر. تُعبّر قيمة مؤشر الخشونة الدولي بوحدة متر/كيلومتر، وتُقرب إلى منزلتين عشريتين.

5. اختبار الارتباط بين قياسات جهاز اختبار خشونة الطريق بالليزر ومؤشر الخشونة الدولي (IRI)

5.1 شروط الاختبار

(1) اختر ما لا يقل عن أربعة مقاطع طريق ذات مستويات خشونة رصف مختلفة. يجب أن يكون الفرق بين قيم مؤشر خشونة الرصف الدولي (IRI) للمقاطع المتجاورة أكبر من 1.0، ويجب أن يحتوي كل مقطع على أطوال كافية للتسارع والتباطؤ. وفقًا للتوزيع الفعلي لقيم مؤشر خشونة الرصف الدولي (IRI) على طريق الاختبار، يمكن إضافة مقاطع معايرة إضافية ضمن نطاقات محددة.

(2) يجب ألا يقل طول كل مقطع اختبار عن 300 متر.

(3) يجب أن يكون سطح الطريق خشنًا بشكل منتظم داخل كل قسم اختبار، بما في ذلك قسم الاقتراب الذي يبلغ طوله 50 مترًا قبل قسم الاختبار.

(4) اختر أقسامًا مستقيمة من الطريق ذات انحدارات طفيفة نسبيًا. يجب أن تكون هذه الأقسام ذات كثافة مرورية منخفضة لتسهيل إدارة حركة المرور وعمليات الاختبار.

(5) في حال تركيب أكثر من جهاز لاختبار خشونة سطح الطريق على نفس مركبة الاختبار، يجب اختبار كل جهاز على حدة.

(6) يُفضّل إجراء الاختبار على طول مسارات العجلات العادية في حارة المرور. ويجب تحديد نقاط بداية ونهاية أقسام الاختبار بوضوح.

5.2 إجراء الاختبار

(1) معايرة المسافة

① اختر مقطعًا مستويًا ومستقيمًا من الطريق ذي انحدار طفيف نسبيًا. يجب ألا يقل طول المقطع عن 500 متر. حدد نقطتي البداية والنهاية بوضوح.

② قبل المعايرة، قم بقيادة مركبة الاختبار بسرعة الاختبار لمسافة تتراوح بين 5 و10 كيلومترات لتسخين نظام الاختبار وفقًا لوقت التسخين المسبق المحدد.

③ قم بمحاذاة العجلات الأمامية لمركبة الاختبار مع خط البداية، وشغّل نظام الاختبار، وقُد المركبة على طول مسار قسم الاختبار المستقيم. تجنب التسارع أو التباطؤ المفاجئ. عند الاقتراب من نقطة النهاية، خفّض سرعة المركبة وأوقفها، مع التأكد من محاذاة العجلات الأمامية مع خط النهاية. سجّل قيمة المسافة المقاسة. كرّر الإجراء للتأكد من أن الفرق بين نتيجة قياس مستشعر المسافة والطول الاسمي لقسم الاختبار يقع ضمن نطاق الخطأ المسموح به.

(2) وفقًا للمتطلبات المحددة في البند 3.2 من هذه الطريقة، تُجرى خمس اختبارات متكررة لخشونة الرصف على مقطع الاختبار. ويُعتمد متوسط قيمة مؤشر خشونة الرصف الدولي (IRI) المحسوبة كقيمة مُقاسة لمقطع الطريق.

(3) تحديد قيمة مؤشر خشونة الرصف الدولي (IRI):

① استخدم جهاز تسوية دقيق كأداة مرجعية لقياس ارتفاع المقطع الطولي لخط المسح على قسم المعايرة. يجب أن تكون فترة أخذ العينات 250 مم، ودقة قياس الارتفاع 0.5 مم. ثم تُعالج بيانات المقطع الطولي المقاسة باستخدام إجراء حساب مؤشر خشونة السطح الدولي (IRI) القياسي للحصول على قيمة IRI لقسم المعايرة.

② يمكن أيضًا استخدام أجهزة قياس المقطع الطولي الأخرى المتوافقة مع معيار البنك الدولي لقياس خشونة الرصف من الفئة الأولى لتحديد قيمة IRI لقسم المعايرة.

5.3 معالجة بيانات الاختبار

وفقًا للمتطلبات المحددة في الملحق (ج) من هذه المواصفة، قم بإجراء تحليل الانحدار بين قيم مؤشر خشونة السطح الدولي (IRI) لكل قسم اختبار ونتائج قياسات جهاز اختبار الخشونة المقابلة. حدد معادلة الارتباط، ويجب ألا يقل معامل الارتباط (R) عن 0.99.

6. تقرير الاختبار

يجب أن يتضمن تقرير الاختبار المعلومات الفنية التالية:

(1) معلومات عن قسم الاختبار (بما في ذلك موقعه، وطوله، وتفاصيل أخرى ذات صلة).

(2) قيم مؤشر خشونة السطح الدولي (IRI) وقيمها المحولة.

(3) في حال إجراء اختبار ارتباط، يجب ذكر معادلة الارتباط ومعامل الارتباط.