Mi a Nemzetközi egyenetlenségi index (IRI)?

A Nemzetközi egyenetlenségi index (IRI) egy érdességi skála, amelyet egy negyedjármű-modell számít ki a mért útprofilból. Az IRI az International Roughness Index rövidítése. A Világbank korábbi amerikai kutatásokra (NCHRP) építve határozta meg. A skála a Brasíliában, 1982-ben megrendezett nemzetközi útérdességi kísérlet (International Road Roughness Experiment) nyomán született.

Az IRI úgy készült, hogy releváns, átvihető és időben stabil legyen. Bármilyen olyan berendezéssel mérhető, amely profilt ad, mert csak a profilra van szükség. Az Egyesült Államokban az FHWA a Highway Performance Monitoring System (HPMS) érdességi adatainak szabványává tette. Az ASTM E1926 és az AASHTO R 43 adja a számítást.

Hogyan számítják ki az IRI-t

A bemenet egy hosszirányú profil, azaz a burkolat magassága az egyik keréknyom mentén. Az IRI-számítás a profilon egy negyedjármű-modellt szimulál. A modell egy gumirugóból, egy tengelytömegből, egy felfüggesztő rugóból és csillapítóból, valamint egy karosszériatömegből áll. Ezt Golden Car-nak hívják. A szimulált sebesség 80 km/h (49,7 mph).

A Golden Car-nak négy beállított paramétere van. Mindegyiket el kell osztani a rugózott tömeggel (a karosszéria tömegével):

A szimuláció megadja azt a sebességet, amellyel a felfüggesztés összenyomódik és kinyúlik. Az IRI ennek a sebességnek az abszolút értékének átlaga a profil hossza felett. Ezt az átlagot átlagos egyenirányított meredekségnek (average rectified slope) nevezik:

IRI = (1 / L) x integral of |axle velocity - body velocity| dt

L a profil hossza, a tengelysebesség és a karosszériasebesség pedig a rugózatlan, illetve a rugózott tömeg függőleges sebessége. Az eredmény meredekség, ezért mértékegysége m/km, mm/m vagy in/mi. Az átváltás: 1 m/km = 63,36 in/mi. A sima burkolat alacsony IRI-t kap.

A HPMS-szabályok három részlettel egészítik ki ezt. A profilpontok legfeljebb 6 hüvelyk távolságra lehetnek egymástól. A 300 lábnál hosszabb hullámhosszakat kiszűrik. Az IRI-t 0,1 mérföldes szakaszokra adják meg. Az FHWA szerint az IRI leginkább a körülbelül 2,4 m és 15,4 m hullámhosszú egyenetlenségekre érzékeny.

IRI, MRI és HRI

Szigorúan véve az IRI egy keréknyomot ír le, gyakran a jobb oldalit. Egyes útkezelők mindkét keréknyomot mérik, és a két IRI-értéket átlagolják. Ez az átlag a Mean Ride Index (MRI). A Half-car Ride Index (HRI) ugyanezt az elemzést a két profil átlagán futtatja. A HRI alacsonyabb az MRI-nél. Sayers aszfaltutakra azt találta, hogy a HRI az IRI körülbelül 0,8-szorosa. Mielőtt két értéket összehasonlítana, ellenőrizze, melyik indexet használja a jelentés.

Hogyan mérik az IRI-t

Az IRI profilból számított mérőszám, ezért a mérés profilmérés. Az FHWA az alábbi eszközöket sorolja fel:

• Nagy sebességű inerciális profilmérők. A jármű gyorsulásmérőt, lézeres érzékelőket és távolságmérő berendezést hordoz. Pontosak és ismételhetők. Autópályás sebességen gyűjtenek adatot, sávlezárás nélkül. Körülbelül 15 és 20 mph alatt nem tudnak pontos adatot gyűjteni.
• Könnyű inerciális profilmérők. Ugyanezt a technológiát használják kis járműben. Az útkezelők új építésű burkolatokon használják őket, beleértve azt a betont is, amely még nem bírja a forgalmat.
• Sétáló profilmérők és szintezőléc. Pontos profilt adnak, de lassúak. Az útkezelők a sétáló profilmérőkkel kalibrálják az inerciális profilmérőket.
• Válaszjellegű műszerek. Egy járműre szerelt útmérő méri a választ. Ezek az értékek nem stabilak az idő múlásával, és a járműtől függenek. Az IRI-skálához kalibrálni kell őket.

Egy egyenesvonalzó és egy profilográf nem ad IRI-t. Az egyenesvonalzó csak helyi eltéréseket mutat. A profilográf a profilindexet (Profile Index, PI) adja, ami más mutató. Az „in/mi” értéke alig hasonlít az IRI in/mi értékére. Az egypontos lézer a bordázott betonon a textúrát egyenetlenségnek mérheti, ezért az FHWA bordázott betonnál vonallézert ajánl.

Az AASHTO és az ASTM teszi közzé a támogató szabványokat. Az AASHTO M 328 a profilmérő-specifikáció, az R 56 a profilozó rendszerek tanúsítását, az R 57 pedig az üzemeltetésükre vonatkozik. Az ASTM E950 az inerciális profilmérővel végzett profilmérést fedi le. Az építési átvételnél az útkezelők jellemzően évente tanúsítják a berendezést, és tanúsítják a kezelőt.

IRI-minősítések közutakra

Az egyesült államokbeli szövetségi szabályok IRI alapján minősítik az autópálya-burkolatokat. A szabály a National Highway Systemre vonatkozik. Az államok in/mi egységben, 0,1 mérföldes szakaszonként jelentik az IRI-t, és az IRI-t az AASHTO R43-13 szerint számítják.

Az IRI-minősítés csak egy bemenet. Aszfaltszakasznál az összesített minősítés a repedés- és kerékvágásminősítést is használja. Hézagolt betonburkolatnál a repedés- és a lépcsős elmozdulás (faulting) minősítését. Egy szakasz csak akkor Jó, ha minden minősítése Jó.

IRI az útépítésben

Az útkezelők az IRI-vel fogadják el az új burkolatot. Az FHWA új autópálya-burkolatokra tipikus elfogadható értékeket ad: aszfaltra 52 és 66 in/mi, betonra 57 és 72 in/mi. Az érték útkezelőnként és létesítménytípusonként változik.

A 2014-es felmérés 39 államban talált IRI-alapú simasági mérőszámot új aszfaltra, 23 államban pedig új betonra. Sok állam ösztönzőt fizet a kivitelezőnek alacsony IRI-ért, és büntetést alkalmaz a magas IRI-ért. Az átvétel előtti korrekciót igénylő határértékek jellemzően 60 és 150 in/mi között vannak. Az FHWA megjegyzi, hogy a korrekció jellemzően csak a helyi egyenetlenségekre vonatkozik. A legtöbb állam a helyi egyenetlenséget egyenesvonalzóval is ellenőrzi. A tipikus határ 3,2 és 6,4 mm közötti eltérés 3 és 4,9 m-es egyenesvonalzón.

IRI és más mutatók

• PSI. A Present Serviceability Index 0 és 5 közötti skála az AASHO útkísérletből, az 1950-es évek végéről. Az utazási kényelem panelminősítését jósolja meg. Egyes útkezelők még mindig összevetik az érdességi adatokat a PSI-vel, de az FHWA szerint a PSI kiment a használatból. Sayers 1989-ben megjegyezte, hogy nincs szabványos PSI-érdességi skála. Paterson több forrásból levezetett egy közelítő IRI és PSI közötti átváltást.
• PCI. A burkolatállapot-index a látható károsodást minősíti 0 és 100 között. Az ASTM D5340 kimondja, hogy a PCI nem közvetlen érdességmérés. Az IRI-hez profilmérés kell.
• Boeing Bump Index. A repülőtéri módszer, amelyet a következő rész ír le.

Az IRI repülőtereken

Az IRI közúti mérőszám. Az FAA AC 150/5380-9 kimondja, hogy a közúti szakmában az érdességet az utas utazási kényelme határozza meg. Repülőgép esetén az AC az érdességet a repülőgép-alkatrészek fáradásával definiálja. Figyelembe veszi a biztonságos üzemeltetésre gyakorolt hatásokat is, például a pilótafülke rezgését és a nagy g-erőket. Az AC szerint az utas kényelmetlensége csak néhány másodpercig tart. Ez nem a repülőtéri érdesség alapja.

Az AC kétféle repülőtéri egyenetlenséget különböztet meg. Az egyedi bukkanó (single event bump) a 100 m vagy annál rövidebb hosszon jelentkező, izolált magasságváltozás. A profilérdesség olyan eltérések sorozata, amelyek miatt a repülőgép úgy reagál, hogy fáradást okoz, csökkenti a fékezést, vagy zavarja a pilótafülke működését.

Az AC nem ír elő IRI-határértékeket. A Boeing Bump módszert használja. Egy virtuális egyenesvonalzó köt össze két pontot a futópálya-profilon, legfeljebb 120 m távolságra. A módszer a bukkanó magasságát és hosszát három zónával hasonlítja össze:

Az FAA ProFAA szoftvere számítja a Boeing Bump Indexet (BBI). A BBI 1,0 alatt az elfogadható zónában van. Az FAA szokásos felmérési távolsága 0,25 m. Az AC alkalmazása kötelező azoknál a projekteknél, amelyeket AIP vagy PFC-forrás finanszíroz.

Az AC 150/5380-9 figyelmeztet az inerciális profilmérőkre, amelyek felüláteresztő szűrőt alkalmaznak. A szűrő megváltoztathatja a BBI-t, mert a BBI hosszabb zavarokat használ, mint az IRI. Az AC nem javasolja az ilyen profilmérőket BBI-munkához. Az AC 150/5320-6G szerint a profilokat a ProVAL vagy a ProFAA szoftverrel kell kiértékelni.

Az uniós útmutató sem használja az IRI-t. A GM1 ADR.OPS.C.010(b)(2) adott hosszúságú futópálya-felületi egyenetlenségre elfogadható, tűrhető és túlzott magasságokat ad meg. Az elfogadható határ fölött az útmutató karbantartási intézkedést tervez. A tűrhető és a túlzott határ között a korrekció kötelező. A túlzott határ fölött a futópálya érintett területe lezárást indokol.

A GM1 ADR-DSN.B.090(a) a 3 m-es egyenesvonalzós ellenőrzést, legfeljebb 3 mm eltéréssel, a kész kopóréteg elérhető szintjének nevezi.

A TarmacView burkolatfelmérése a látható károsodást minősíti az ASTM D5340 szerint. Nem számít IRI-t.