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文档简介
交通运输行业标准
非接触式路面状况检测器
(征求意见稿)
编制说明
标准起草组
2018年05月
(一)工作简况
一、任务来源
交通运输行业标准《非接触式路面状况检测器》的制定工作,来源于交通运输
部标准化项目《非接触式路面状况检测器》(协议书编号为2016-04-40),项目起止
时间为2016.6-2017.12。2018年交通运输标准化计划的通知(交科技函〔2018〕235
号),下达了该标准的计划号为“JT2018-85”,规定了完成时间为2018年12月。交
通运输部公路科学研究所承担此标准的编写任务。
二、协作单位
交通运输行业标准《非接触式路面状况检测器》编制的主要协作单位是北京中
交华安科技有限公司。
三、主要工作过程
2016年6月,在交通运输部下达项目计划后,交通运输部公路科学研究院成立
了本标准的起草小组。
2016年7月-8月,负责人在前期申请立项调研的基础上,对标准制定的内容
进行了深入的研究,召开了起草工作组会议,确定了基本的编制思路和标准内容,
对相关的材料进行了收集。通过对已经发表的研究成果和标准规范的资料搜集,初
步了解了交通行业对公路交通气象监测用的非接触式路面状况检测器(在行业内也
称为遥感路面传感器)的需求和应用情况。
2016年9月-12月,起草工作组与凯迈(洛阳)环测、德国路赋德(LUFFT)、
芬兰维萨拉(VAISALA)三家非接触式路面状况检测器的制造企业的工程技术人员
进行了座谈交流,并派成员走访了凯迈(洛阳)环测公司,参观了非接触式路面状
况检测器的研发与生产情况。
2017年1月,起草工作组编制了《非接触式路面状况检测器》标准制定调查问
卷,主要从路面状况类型检测、路面覆盖物参数检测、路面温度参数检测、检测距
离、湿滑系数/指数/摩擦系数的检测等五个方面设计调研内容。
2017年2月,起草工作组针对国内外代表性的非接触式路面状况检测器生产企
业进行了问卷调查,发送调查问卷9份,截止到2017年3月底回收到有效问卷5份,
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具体调查问卷设计与反馈结果统计见附件。
2017年4月-7月,起草工作组在上述调研、分析、研究、试验等工作的基础上,
编制完成了《非接触式路面状况检测器》行业标准的征求意见稿及编制说明。
2017年8-10月,进行了标准的意见征求。标准共向中国气象局公共服务中心、
中国气象局大气探测中心、交通运输部路网中心、江苏省气象科学研究所、北京市
气象局、华杰工程咨询有限公司、西安光机所、芬兰维萨拉公司、德国路赋德公司、
洛阳凯迈环测公司、河南中原光电公司、北京交科公路勘察设计研究院有限公司、
云南省公路勘查设计院、贵州公路勘查设计院股份有限公司、北京国道通设计院、
安徽省公路勘查设计院股份有限公司、北京公科飞达交通工程科技发展有限公司、
西安金路交通工程科技发展有限责任公司、北京交通大学、长安大学、湖南省高速
公路管理局、山西高速公路管理局、辽宁省高速公路管理局、河南省高速公路联网
监控收费通信服务有限公司、湖北省交通通信信息中心、华北高速公路、北京首发
高速、河北省高速公路监控调度指挥中心、湖北省交通运输厅京珠高速公路管理处
等32个单位,有10个单位10位专家回函并给出了建议和意见,有14个单位回函
没有建议和意见,有8个单位没有回函。
由于2017年国标委没有批复该标准的国标计划,因此,该标准制定工作为进行
后续流程和相关工作。2018年5月,交通运输部下达了2018年标准计划,该标准的
制定被列入了2018年标准计划,计划号为“JT2018-85”。至此,此项标准由预期
的国标制定转为交通运输行业标准制定。
鉴于此,现结合部2018年标准计划,再次征求意见,完成该行业标准制定的后
续工作和相关流程。
四、标准主要起草人及其所做的工作
本标准主要起草人:
李长城,本标准的项目负责人,负责标准的申报和修订,负责标准整体协调,
及起草执笔工作。
仝龙飞,主要参加人,负责标准文本和编写说明的起草执笔。
辛欣,主要参加人,参加标准内容的讨论和研究。
文涛,主要参加人,参加标准内容的讨论和研究。
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韩晖,主要参加人,参加标准内容的讨论和研究。
廖文洲,主要参加人,参加标准内容的讨论和研究。
张帆,主要参加人,参加标准内容的讨论和研究。
谭一鸣,主要参加人,参加标准内容的讨论和研究。
(二)标准编制原则和确定标准主要内容的论据
一、编写原则
本标准编制的原则是标准的内容、所确定的非接触式路面状况检测器的功能及
其主要技术指标参数等既要符合先进性、科学性的要求,又要做到适用性、实用性。
本标准规定了非接触式路面状况检测器的功能、产品型号、技术要求、试验方
法、检测规则,标志、包装、运输和贮存的要求。本标准适用于公路上应用的非接
触式路面状况检测器,城市道路可参照使用;埋入式路面状态检测器不适用本标准。
本标准参考了《公路交通气象监测设施技术要求》(GBT33697-2017)国家标准,
《道路交通气象环境埋入式路面状况检测器》(JTT715-2008)交通行业标准,《公
路交通气象观测站网建设暂行技术要求》(交公路发[2012]747号),国内外部分厂家
的产品技术手册,参考了《StandardizedTestingMethodologiesforPavementSensors》
(Aurora,1999)、《LaboratoryandFieldStudiesofPavementTemperatureSensors》
(Aurora,2005)、《TestMethodsforEvaluatingFieldPerformanceofRWISSensors》
(NCHRP,TRB,2006)等国内外相关研究文献与技术报告等,综合考虑道路气象信息
系统(RWIS)建设、公路运营管理部门应对恶劣天气不利影响所面临的各种挑战、
以及公众出行信息服务等多种因素和需求,结合技术实现的可行性与经济性,提出
了非接触式路面状况检测器标准的主要技术内容。
二、标准主要内容的论据
由于交通事故所引起的国家和个人生命财产的巨大损失,使我们不得不关注路
面环境中导致交通事故的主要因素。恶劣的天气及气候条件,如雨、雪、雾、冰冻
等恶劣气候对车辆安全行驶造成极大威胁,尤其在大雾、雨雪和冰冻的恶劣气候条
件下,高速公路事故明显增多。根据全国高速公路交通事故统计数据分析,单从事
故率来看,虽然晴天等天气情况较好时的事故率占总数的60%-70%,但在恶劣天气
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情况下,受雨、雪、雾、冰等天气影响的单位时间内事故率比正常天气情况下高出
2-3倍,因此路面状态是影响高速公路交通安全的重要因素之一。
雨天情况下的路面摩擦系数不到干燥铺装沥青路面的一半,因而车轮极易打滑。
此时,随着车速增加,路面的摩擦系数急剧减小,车辆制动距离逐渐增大,不利于
行车安全(雨天制动距离表)。雨天在高速公路行驶时,如果轮胎与路面间的积水不
能及时排除,水的阻力会使轮胎上浮。严重时,产生的“水膜溜滑现象”易造成车辆
失控,如果轮胎花纹沟槽变浅或气压变低,情况更加危险(不同水膜厚度下临界车
速表)。当前路面气象状态信息是决定高速公路监管部门决策活动最重要的依据之
一。
冰雪路面条件下,路面附着系数仅为正常干燥路面的1/8至1/4.车速越高,路面
附着系数越小,汽车转向及制动的稳定性越差(不同条件路面摩擦系数表)。可以说
危险路面是导致各类交通事故的主要原因之一,因此,及时准确地掌握路面状态及
其恶劣程度,对其采取相应的预防措施,对有效保障高速公路行车安全至关重要。
近些年,道路气象信息几乎一直是公路养护部门决策支持中的关键组成部分。
在过去,信息的获取渠道非常有限,道路天气信息的获取由道路人工观测和接收一
般天气预报的人员完成,信息仅仅在相邻的公路管理部门间传递。在20世纪80年
代初时,出现了“冰检测”系统,系统包括若干外场气象站,通过气象站的各种传感
器获取气象数据,并利用计算机间的连接将实时数据向各个地方进行传递。当时,
传感器还仅能检测路面冰的存在,系统不具备采取主动的预防对策能力。干/湿状态
检测器也属于具有代表性的路面状态传感器,在发明后很长一段时间被人们不断改
进和采用。二十世纪九十年代初期,芬兰Vaisala公司推出的基于电化学极化原理多
传感器模块占据了气象传感器领域的大部分市场。该传感器通过测量道路表面电导
率和电化学极化,判断包括干-潮-湿-冰-雪-霜在内的道路表面状态。由此开启了路面
状况监测/检测产品与技术的应用。经过二十年的发展,在公路、桥梁、机场等交通
事故多发地段得到了较广泛的应用,特别是在发达国家,其所发布的路面状态信息
已被广泛地服务于ITS的广大用户,在降低交通事故发生率、减少个人和国家生命
及财产损失方面,其研究和实用价值已经得到证实。由于它所带来的效益是巨大的,
近年来越来越得到交通气象部门的重视。
路面状态检测器作为一种实时监测手段,可快速地识别道路表面状态,为公路
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运管部门提供重要的道路环境信息。但到目前为止,尽管路面状况检测等技术已经
取得很大进步,但从提高地面运营系统的效率上、各种传感器的适用性、鲁棒性和
一致性还远远满足不了要求,限制了其推广和应用。要研究高速公路的路面状态监
测问题,首先必须对路面状态的定义和测量原理进行标准化。
《道路交通气象环境-埋入式路面状况检测器》(JTT715-2008)已于2008年发
布实施了,但由于埋入式路面状况检测器与非接触式路面状况检测器的原理、安装、
维护、检测参数与精度都有很大差别,已发布实施的715标准显然不能够用于非接
触式路面状况检测器。此外,从技术发展演进的角度来看,埋入式路面状况检测器
在前,非接触式路面状况检测器在后,埋入式路面状况检测器存在安装、维护等方
面的突出不足,近些年来非接触式路面状况检测器得到快速发展,且安装数量已经
大幅超过埋入式路面状况检测器。
因此,通过对非接触式路面状态检测器的技术发展与实际应用情况分析,当前
亟需制定该产品的行业标准,以更好的规范这一新型技术产品的正确使用,并合理
引导该产品更大规模的推广应用。本行业技术标准,是在分析近些年国内外应对交
通气象信息系统主要设施设备及其应用经验的基础上,结合当前技术发展需求、趋
势,实施的可行性等因素,提出非接触式路面状态检测器的主要功能和主要技术指
标。
1、关于非接触式路面状态检测器所具备的核心功能
1.1非接触式路面状况检测器应能够准确检测并区分的状态(标准5.1)
在国标《公路交通气象监测设施技术要求》(GBT33697-2017)指出:路面状态
一般包括干燥、潮湿、积水、积雪、结冰等。交通行业标准《道路交通气象环境埋
入式路面状况检测器》(JTT715-2008)中,规定了八种路面状态,除前述五种外,
还有路面潮湿且有除冰剂,路面积水且有除冰剂,路面凝霜。由于该标准针对的是
埋入式路面状况检测器,采用是电导率原理测量路面状态,与非接触式采用不同介
质不同波长光波反射特性差异的测量原理完全不同,因此,目前的非接触式路面状
况检测器基本不再对路面状况做进一步的细分。国内外代表性的制造商调研结果也
基本上反映了这一情况。因此,本标准在检测路面状态种类方面规定五种:路面干
燥;路面潮湿;路面积水;路面结冰;路面积雪。
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1.2关于路面状况参数检测(标准5.2)
在国标《公路交通气象监测设施技术要求》(GBT33697-2017)中规定:检测的
参数有路面温度、积水(水膜)深度、积雪层厚度、结冰层厚度。如果是埋入式传
感器,还可以检测冰点温度、融雪剂溶度等参数。交通行业标准《道路交通气象环
境埋入式路面状况检测器》(JTT715-2008)中规定:检测的参数有冰点、路面温度、
路面下6cm的温度、路面水层厚度、路面冰层厚度、除冰剂浓度。由于本标准针对
的是非接触式路面状况检测器,因检测原理不同,不具备冰点温度、融雪剂溶度或
除冰剂浓度的检测。因此,本标准规定的路面状况参数应包括四种:路面积水(水
膜)深度;路面结冰层厚度;路面积雪层厚度;路面温度。
2、关于非接触式路面状况检测器主要技术指标
结合当前国内外已应用的非接触式路面状况检测器等设施的相关标准和使用情
况,同时对国内外几大具备非接触式路面状况检测器的厂家开展的问卷调查,考虑
到本装置在道路交通气象行业实施的经济成本、安装与布设方式等因素,提出了路
面覆盖物检测、路面水膜厚度检测、路面覆冰厚度检测、路面积雪厚度检测、路面
温度检测等技术性能指标,具体如下:
2.1路面状况检测(标准6.2)
非接触式路面状况检测器应能够准确检测并区分路面干燥、潮湿、积水、覆冰、
积雪等五种状况。
技术指标编写说明:
这五种路面状况是当前国内外针对路面覆盖物检测提出的最为常见的路面状
况;积水、覆冰、积雪的路面状态对交通影响较大,属于恶劣交通气象条件,对这
三种路面状况的识别对于道路维护部门的决策支持具有重要意义。这五种路面状况
具备检测条件,可以通过非接触式进行检测,并且技术已经成熟;通过对国内外非
接触式路面状态检测器的厂家工程师的调查问卷得出这五种路面状况是当前国内外
大多数厂家都认可的最为重要的五种路面状况。
2.2路面积水深度检测(标准6.3)
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路面积水深度检测:检测范围:0-2.0mm;积水深度在2mm以上时的测量值仅
作为参考。检测误差:±0.3mm;标准差:0.2mm。
技术指标编写说明:
国家标准《公路交通气象监测设施技术要求》(GBT33697-2017)规定:积水(水
膜)深度、积雪层厚度、结冰层厚度测量范围≥0.1mm,分辨力0.1mm,最大允许
误差±0.5mm。交通行业标准《道路交通气象环境埋入式路面状况检测器》(JTT
715-2008)仅对路面水层厚度的检测范围和精度进行了规定,测量范围要求能够测
量出0-6mm路面水层厚度,6mm以上水层厚度的测量值仅作为参考,测量精度要求
在0-1mm范围内,准确率应达到0.1mm,在1-6mm范围内,测量准确率应达到0.5mm,
行业标准并未对冰层厚度的检测范围和精度给出具体要求。
分辨率是指仪器设备输出的最小量值单位,与具体的误差或精度并无直接关系,
因此,本标准并未提出分辨率要求。
本标准中的误差是指绝大误差,与最大允许误差含义相同,但在标准中称作误
差,未采用最大允许误差的说法。
行业标准重提到准确率指标,这种表述并不严谨或准确,对于科学实验来说,
是指在一定实验条件下的多个测定值中,满足限定条件的测定值所占的比例,常用
符合率来表示。即准确率=符合条件的测定值个数/总测定值个数*100%。准确度是用
来同时表示测量结果中系统误差和随机误差大小的程度,多次测量值的平均值与真
值的接近程度,一定实验条件下多次测定的平均值与真值相符合的程度,以误差来
表示。它用来表示系统误差的大小。本标准引入了标准差的要求,标准差衡量的是
样本值对样本平均值的离散程度,反映样本个体间变异的大小,是量度数据精密度
的指标。由于误差小,标准差并不一定小,因此,本标准中引入该参数,对传感器
在特定实验下的多次测量的稳定性进行规定。
关于测量范围:目前非接触式路面状况检测器的检测路面水层厚度的原理均是
采用特定波长的红外光束的反射信号强度衰减的来测量,也即是红外光束射向待检
测区域,检测区域水层吸收一定能量后,反射回接受单元,根据接收到的反射信号
强度来计算水层厚度。由于目前各制造商采用的原理和红外波长是相似的,这一波
长在当路面水层厚度2mm时,大量的试验测试发现,水对波长的吸收较大,反射回
波信号较弱,产生的误差较大,不宜作为检测值,这也是目前主流厂家的传感器均
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将水层厚度的范围规定为0-2mm。通过对国内外非接触式路面状态检测器的厂家工
程师的调查问卷得出目前国内外所有的非接触式路面状态检测器的水膜厚度检测范
围均为0-2mm,目前技术还未达到超过2mm的水膜厚度的精确检测。
观测测量误差:目前国际代表性制造商如lufft,vaisala公司的产品误差可以做
到±0.2mm,甚至±0.1mm,国内代表性制造商的产品误差一般在±0.3-0.5mm,考
虑到适度先进和国内厂家的具体技术实力,本次标准误差规定为±0.3mm。标准差
规定为:0.2mm。
2.3路面结冰层厚度检测(标准6.4)
路面覆冰厚度检测:检测范围:0-2.0mm;检测误差:±0.3mm;标准差:0.2mm。
技术指标编写说明:
国家标准《公路交通气象监测设施技术要求》(GBT33697-2017)规定:积水(水
膜)深度、积雪层厚度、结冰层厚度测量范围≥0.1mm,分辨力0.1mm,最大允许
误差±0.5mm。交通行业标准《道路交通气象环境埋入式路面状况检测器》(JTT
715-2008)仅对路面水层厚度的检测范围和精度进行了规定,并未对冰层厚度的检
测范围和精度给出具体要求。《公路交通气象观测站网建设暂行技术要求》(交公路发
[2012]747号)并未对路面积水、积雪和结冰的路面状态参数进行具体规定。
具体规定的参数包括检测范围、误差、标准差,选取参数的理由同2.2对应的描
述。
关于测量范围:目前非接触式路面状况检测器的检测路面结冰层厚度的原理与
水层厚度检测的原理是相似的,仅采用红外检测光束的波长不同,根据调查,目前
国内外非接触式路面状况检测传感器通常都是采用的三波长激光光束,也即三个不
同波长的光束分别来检测水层、冰层和雪层。光信号的衰减与覆盖层水的当量有关。
大量的试验测试发现,当冰层厚度超过2毫米时,由于冰层厚度的增加会导致反射
回波信号较弱,同时冰层内部的气泡、杂质也会逐渐增多,由此导致的测量误差较
大,不易采用。国内外代表性非接触式路面状态检测器的厂家工程师的调查问卷显
示:目前国内外所有的非接触式路面状态检测器的覆冰膜厚度检测范围均为0-2mm。
观测测量误差:目前国际代表性制造商如lufft,vaisala公司的产品误差可以做
到±0.2mm,甚至±0.1mm,国内代表性制造商的产品误差一般在±0.3-0.5mm,考
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虑到适度先进和国内厂家的具体技术实力,本次标准误差规定为±0.3mm。标准差
规定为:0.2mm。
2.4路面积雪层厚度检测(标准6.5)
路面积雪厚度检测:检测范围:0-10.0mm;检测误差:±0.5mm;标准差:0.3mm。
技术指标编写说明:
国家标准《公路交通气象监测设施技术要求》(GBT33697-2017)规定:积水(水
膜)深度、积雪层厚度、结冰层厚度测量范围≥0.1mm,分辨力0.1mm,最大允许
误差±0.5mm。交通行业标准《道路交通气象环境埋入式路面状况检测器》(JTT
715-2008)仅对路面水层厚度的检测范围和精度进行了规定,并未对雪层厚度的检
测范围和精度给出具体要求。《公路交通气象观测站网建设暂行技术要求》(交公路发
[2012]747号)并未对路面积水、积雪和结冰的路面状态参数进行具体规定。
具体规定的参数包括检测范围、误差、标准差,选取参数的理由同2.2对应的描
述。
关于测量范围:同2.3对应部分所述,光信号的衰减与覆盖层水的当量有关。大
量的试验测试发现,当积雪层厚度超过10毫米时,反射回波信号较弱,测量误差较
大,不易采用。对国内外代表性非接触式路面状态检测器的厂家工程师的调查问卷
显示:目前国内外多数非接触式路面状态检测器的雪深厚度检测可达10mm。
观测测量误差:目前国际代表性制造商如lufft,vaisala公司的产品误差可以做
到±0.2mm,国内代表性制造商的产品误差一般在±0.5-0.8mm,考虑到适度先进和
国内厂家的具体技术实力,本次标准误差规定为±0.5mm。标准差规定为:0.3mm。
2.5路面温度检测(标准6.6)
路面温度检测:检测范围:-50-800C;检测误差:±1.00C;检测精度:0.50C。
技术指标编写说明:
国家标准《公路交通气象监测设施技术要求》(GBT33697-2017)规定:路面温
度测量范围-50-+800C,分辨力0.10C,最大允许误差±0.50C。交通行业标准《道路
交通气象环境埋入式路面状况检测器》(JTT715-2008)规定:路面温度检测精度±
0.50C,路面温度检测范围分为3级,即A级-20-+800C,B级-30-+700C,C级-40-+600C。
《公路交通气象观测站网建设暂行技术要求》(交公路发[2012]747号)要求:路面温度测量范围
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-50-+800C,分辨力0.10C,最大允许误差±0.50C,现在国标33697是与之相一致的。
具体规定的参数包括检测范围、误差、标准差,选取参数的理由同2.2对应的描
述。
关于测量范围:根据我国实际气候条件,路面温度检测范围在-50-800C可以涵
盖我国夏季和冬季路面温度的极值情况,在盛夏江苏、浙江、福建、重庆、江西、
湖南、新疆等省份部分地区沥青路面温度可以超过700C,在隆冬,内蒙古东北部、
黑龙江、吉林等省份部分地区路面温度可以达到-200C以下,甚至-300C。目前非接
触式路面温度的检测原理也都是采用红外测温的方式,检测温度的范围可根据主要
温度测量范围进行调整,这对于制造企业而言并不困难。对国内外代表性非接触式
路面状态检测器的厂家工程师的调查问卷显示:目前国内外代表性厂家对路面温度
检测范围的设定各部相同,但总体上来看,上限在60-800C,下限在-50--200C。考虑
到现有国家标准《公路交通气象监测设施技术要求》(GBT33697-2017)的衔接一致,
本标准对路面温度的检测范围也规定为-50-800C。
观测测量误差:目前国际代表性制造商如lufft,vaisala公司的产品误差控制得
更好些,可以做到±0.80C,甚至更低,国内代表性制造商的产品误差一般在±1.00C,
考虑到国内厂家的具体技术实力,本次标准误差规定为±1.00C。标准差规定为:
0.50C。需要进一步说明的是:国家标准《公路交通气象监测设施技术要求》(GBT
33697-2017)规定路面温度的最大允许误差是±0.50C,就目前国内外主流技术产品
或技术状态来看,适用于埋入式路面状况检测器,因为埋入式路面状况检测的路面
温度测量多采用Pt100铂电阻原理,在封装后用于测量路面温度时可以达到±0.50C
精度;但非接触式路面状况检测器测量路面温度采用的是红外技术原理,目前国际
上公认最好的非接触式路面状况检测的制造商的产品误差也未公开控制在±0.50C。
2.6输出参数(标准6.7)
(1)输出接口
定义三种数字输出接口(RS232、RS485和RJ45)和两种模拟输出接口。检测
器应至少具有上述五种接口之一。模拟输出接口选用下列两种输出方式之一:
a)电压:0~5V;
b)电流:0~20mA。
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技术指标编写说明:
目前很多传感器都倾向于采用数字量输出,数字量输出目前普遍采用RS232、
RS485和RJ45等接口方式,因此,本标准可以采取其中的任何一种;另外,有些厂
家也会保留模拟量输出,或同时提供数字量与模拟量输出方式,因此,本标准对常
用的电压和电流模拟量输出方式进行了规定,具体值的选择采用传感器模拟量输出
惯例,即电压一般为0-5V,电流一般为0-20mA。
(2)输出周期
检测器输出数据周期可调,最小间隔为1min。
技术指标编写说明:
目前国内道路交通气象应用时,外场气象检测设备输出数据周期一般采用1min,
即通常所说的分钟级记录。国家标准《公路交通气象监测设施技术要求》(GBT
33697-2017)规定:各监测要素采集输出频率不低于1次/min。
2.7关于环境适应性、防护等级、电磁兼容等相关指标(标准6.8-6.11)
说明:本标准在制定这部分相关技术指标时,主要是参考和引用交通运输行业
标准《公路机电系统设备通用技术要求及检测方法》(JT/T817-2011),该标准对公
路上用的室内与室外机电设备的通用技术要求及检测方法进行了统一规定,相关条
款适用于本标准的检测装置,故直接采纳引用。
3、关于非接触式路面状况检测器的试验方法
本标准中非接触式路面状况检测器的试验方法重点是产品自身功能和技术指标
的试验测试方法和作为一种外场机电设备的通用试验方法。
产品自身功能和技术指标的试验测试主要涉及:路面状态检测(标准7.2),路
面积水深度检测(标准7.3),路面结冰层厚度检测(标准7.4),路面积雪层厚度检
测(标准7.5),路面温度检测(标准7.6)等部分。具体试验方法主要参考和借鉴了
国内外相关研究与具体工程实践,《TestMethodsforEvaluatingFieldPerformanceof
RWISSensors》(NCHRP,TRB,2006)、《道路交通气象环境埋入式路面状况检测器》
(JTT715-2008)交通行业标准、中国气象局《公路交通气象观测站业务考核规程》,
上述文件均给出了路面状况检测器的路面状况检测主要性能和参数的现场和实验室
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内的测试试验方法,中国气象局在2012年和2016年分别在北京交通运输部公路试
验场和江苏金坛气象观测基地进行了两次交通气象站的业务考核试验,在考核试验
期间,对路面状况检测器的检测试验方法进行了制定和应用。此外,在标准的制定
过程中,起早组也与lufft(路赋德)、vaisala(维萨拉)等国外知名路面状况检测传
感器的生产制造厂家,国内的中科院西安光学精密机械研究所等企业和厂家的研发
工程师进行传感器性能参数试验检测的技术与方法交流。在此基础上,制定了本标
准的传感器自身功能和主要技术指标的试验检测方法,更多是基于对已有研究成果、
行业实践经验的梳理归纳和应用。
通用试验方法具体涉及:环境适应性检测(标准7.8)、电气安全性检测(标准
7.9)、防护等级检测(标准7.10)、电磁兼容检测(标准7.11)等部分,具体检测试
验方法引用交通运输行业标准《公路机电系统设备通用技术要求及检测方法》(JT/T
817-2011)。
(三)预期的经济效果、社会效果及环境效果分析
非接触式路面状况检测器标准的制定,将有助于道路交通气象行业先进技术的
推广应用,提高恶劣天气条件下的道路交通管理水平和应急保障能力;非接触式路
面状况检测器作为道路气象信息系统中的重要传感器,获取的路面湿滑状况、路面
温度等信息对于车辆行驶安全保障、交通运营管理、公众出行服务、灾害应急保障
都具有重要参考和决策价值。其经济效果主要体现在:降低事故率,减少交通伤亡
造成的直接经济损失,以及通过管理能力的提升从而降低交通拥堵延误而节省的出
行与物流成本;此外,精准的路面温度和路面状况信息对于冬季冰雪天气的养护决
策具有重要参考,借助这一信息养护部门可以更为精准、高效的撒布融雪剂材料,
在满足安全通行路用性能的基础上,节约融雪剂材料的使用,降低养护成本以及对
环境和公路基础设施构造物的损害。社会效益主要体现在方便公众出行,降低交通
事故率,减少道路交通伤害等方面。
(四)采用国际标准和国外先进标准情况
目前国内只有2008年10月1日实施的交通行业标准《道路交通气象环境埋入
式路面状况检测器》(JTT715-2008)、2012年底交通运输部和中国气象局联合发布
12
的《公路交通气象观测站网建设暂行技术要求》(交公路发[2012]747号)、2017年发
布的《公路交通气象监测设施技术要求》(GBT33697-2017)国家标准,尚未查到有
相应的国际、国外先进标准。
(五)与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系
目前尚未查到有相应的现行法律、法规和强制性国家标准。
(六)重大分歧意见的处理经过和依据
无。
(七)对审查会专家意见处理情况
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附件1:《非接触式路面状况检测器》调查问卷
《非接触式路面状况检测器》标准制定调查问卷
非接触式路面状况检测器是指在道路交通气象中,用于检测路面干燥、潮湿、
冰雪等路面状况以及路面温度等参数的、采用光学遥感式原理的设备。
为使《非接触式路面状况检测器》标准更好地反映当前主流技术水平、更具有
指导性和操作性,特进行本次调查,感谢您的支持与配合,谢谢!
填报单位
通讯地址
填报人姓名填报人电话
填报人邮件填报时间
备注
下页为本调查问卷具体内容,请贵公司/企业根据制造产品据实填写。
14
一、关于路面状况类型检测
1、您认为传感器可区分干燥、潮湿、冰、雪四种状况,是否够用?
□是□否
如选择否,还需检测哪些状况?
请给出理由:
2、路面干燥与潮湿的区分标准是什么?
□定量标准□定性标准(依据目视)
3、在对检测器进行路面干燥检测试验时,关于路面干燥的界定,您同意下述哪种说
法?
□观察者视觉上看不出路面有明显的潮湿迹象,手触摸路面没有潮湿的感觉
□道路表层不含自由水分,或含自由水分,但水膜厚度小于0.1mm
□都不同意
如选择都不同意,请给出您的看法和意见:
4、在对检测器进行路面潮湿检测试验时,关于路面潮湿的界定,您同意下述哪种说
法?
□观察者手触摸路面有明显潮湿感觉,通常潮湿路面与干燥路面相比其颜色有明
显差异
□道路表层含有自由水分,水膜厚度不小于0.1mm,且不大于2mm
□都不同意
如选择都不同意,请给出您的看法和意见:
二、关于路面覆盖物参数检测
1、关于水膜检测
(1)水膜厚度检测范围是?
□0-2mm□0-5mm□0-10mm
其他:
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(2)水膜厚度检测误差是?
□±0.3mm□±0.5mm
其他:
注意:误差是指测量值与真实值差。在试验测试时,真实值采用人工构造水膜为
依据,真实厚度以特定体积的水洒布在已知底面积的实验槽间接得到的数据为准。
(3)水膜厚度检测精度是?
□0.2mm□0.3mm
其他:
注意:此处的精度是指标准偏差s,按照如下公式计算,而非某些厂家有误说法
中的分辨率。精度反映的多次测量的一致性与稳定性的问题,表征在测量时的随机
误差情况。
上式中,为i次测量值,为多次测量值均值,n为测量次数。
本标准中误差(即准确度,有些厂家误称为精度,有正负之分)与精度(均方根偏
差,无正负之分)的测试计算示例:
例如:水膜厚度真实值是1.6mm,五个稳定输出的测量值分别1.8、1.8、1.9、1.9、
1.7mm
误差=(1.8+1.8+1.9+1.9+1.7)/5-1.6=0.22
精度=[(0.0004+0.0004+0.0064+0.0064+0.0144)/4]0.5=0.08
以下同此!
2、关于冰层检测
(1)冰层厚度检测范围是?
□0-2mm□0-5mm□0-10mm
其他:
(2)冰层厚度检测误差是?
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□±0.3mm□±0.5mm
其他:
注意:在试验测试时,真实值采用人工构造结冰层为依据。真实厚度以特定体积
的水洒布在已知底面积的实验槽并使其结冰间接得到的数据为准。
(3)冰层厚度检测精度是?
□0.2mm□0.3mm
其他:
3、关于积雪检测
(1)积雪厚度检测范围是?
□0-2mm□0-5mm□0-10mm
其他:
(2)积雪厚度检测误差是?
□±0.5mm□±0.8mm
其他:
注意:在试验测试时,真实值采用人工测量自然降雪过程中的积雪厚度为依据。
(3)积雪厚度检测精度是?
□0.3mm□0.5mm
其他:
三、关于路面温度参数检测
1、路面温度检测范围是?
请填写范围(单位:0C)
2、路面温度检测误差?
□±0.80C□±1.00C
其他:
注意:在试验测试时,真实值采用经过计量或校准过的高精度温度计测量值为准。
(3)路面温度检测精度是?
□0.50C□0.80C
其他:
17
四、关于检测距离
传感器在标称误差范围内的有效检测距离是?
请填写范围(单位:m)—
五、关于湿滑系数/指数/摩擦系数的检测
1、传感器是否具有此项功能?
□是□否
2、如具备此项功能,那么能否给出误差(准确度)和偏差(精密度)?
□是□否
如选择是,误差:标准偏差:
3、关于湿滑系数参数的检测数据,进行过标定或对比试验吗?
□是□否
如选择是,请大致给出标定或对比试验的主要仪器设备及方法:
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附件2:调查问卷汇总情况
问卷内容路赋德(上海)维萨拉(北京)凯迈(洛阳)北京曼德克河南中原光电
1、您认为传感器可区
分干燥、潮湿、冰、雪否,还需检测:冰雪混否,应有干燥、水(或积
四种状况,是否够用?合,残余盐份,盐/水/是否,还需要积水是水)、潮湿、冰、雪五种
如选择否,还需检测哪冰/雪混合状态
些状况?
2、路面干燥与潮湿的
定量标准定量标准定性标准(依据目视)定性标准(依据目视)定性标准(依据目视)
区分标准是什么?
都不同意,路面潮湿程
一、关于路
3、在对检测器进行路水膜厚度大于0.01mm观察者视觉上看不出路度是否影响路面摩擦观察者视觉上看不出路
面状况类道路表层不含自由水
面干燥检测试验时,关时路面会有明显颜色变面有明显的潮湿迹象,力。即是否对任何车辆面有明显的潮湿迹象,
型检测分,或含自由水分,但
于路面干燥的界定,您化,故此建议设小于手触摸路面没有潮湿的正常行驶和急加速,紧手触摸路面没有潮湿的
水膜厚度小于0.1mm
同意下述哪种说法?0.01mm为干燥标准感觉急变道,紧急制动等突感觉
发状况造成影响。
潮:路面颜色略深,水膜
4、在对检测器进行路观察者手触摸路面有明观察者手触摸路面有明观察者手触摸路面有明
道路表层含有自由水厚度小于0.02mm
面潮湿检测试验时,关显潮湿感觉,通常潮湿显潮湿感觉,通常潮湿显潮湿感觉,通常潮湿
分,水膜厚度不小于湿/积水:路面颜色明显
于路面潮湿的界定,您路面与干燥路面相比其路面与干燥路面相比其路面与干燥路面相比其
0.1mm,且不大于2mm变深,水膜厚度大于
同意下述哪种说法?颜色有明显差异颜色有明显差异颜色有明显差异
0.02mm
1、关于水膜检测
(1)水膜厚度检测范
二、关于路0-2mm0-2mm0-2mm0-5mm0-2mm
围是?
面覆盖物
(2)水膜厚度检测误
参数检测其他:±0.2mm±0.1mm(0-1mm)±0.3mm±0.5mm±0.3mm
差是?
(3)水膜厚度检测精0.2mm暂无此值0.2mm0.3mm0.2mm
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度是?
2、关于冰层检测
(1)冰层厚度检测范
0-2mm0-2mm0
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