第五章路面抗滑性能

1、LOGO第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)長安大學(xué)公路學(xué)院2012年5月支喜蘭第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)一、概述1意義：行車安全性，路面抗滑性能路面滑溜雨天，彎道、下坡側(cè)翻、追尾事故Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)2. 路面抗滑機(jī)理路面抗滑能力輪胎-路表摩擦力粘附力滯后力行車路表取決于接觸面剪切強(qiáng)度和面積取決于輪胎橡膠內(nèi)阻尼損失Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)平整、干燥的路面主要由粘附力控制。粘附力來自于輪胎和路表分子結(jié)合力、輪胎表面下橡膠剪切。粗糙、潮濕的路面主要由滯后力控制。路面潮濕時(shí)其粘附力顯著下降。在粗糙的路面上，輪胎不斷經(jīng)受壓縮和松弛變形。壓縮階段

2、：變形能量儲(chǔ)存在橡膠內(nèi)。松弛階段：部分儲(chǔ)存的能量被恢復(fù)，部分儲(chǔ)存的能量以熱的形式散失。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)3影響因素路表紋理：車外噪音車內(nèi)噪音輪胎磨損濺水輪胎損壞潮濕路面摩擦力滾動(dòng)阻力細(xì)紋理波長：0.0010.5mm粗紋理0.550mm大紋理50500mm平整度>500mmCompany Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)細(xì)紋理：集料表面粗糙度低速起決定作用材料選取考慮，抗滑耐久性，石料磨光值要求PSV>42。粗紋理：外露集料構(gòu)造高速?zèng)Q定作用，構(gòu)造深度要求。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)行車速度：低速時(shí)（<10mph):

3、粘附力-速度關(guān)系顯著，滯后力-速度關(guān)系不顯著。高速時(shí)（>50mph):粘附力-速度關(guān)系不顯著，滯后力-速度關(guān)系顯著。隨著車速提高，輪胎與路表間的摩擦系數(shù)有所降低。車速高，不利抗滑路面抗滑性能測(cè)試車速要求。載重大，摩擦力大測(cè)試壓力要求。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)水：輪胎-路表接觸面潤滑，粘附力下降。但是，滯后力對(duì)水作用不敏感。水膜，會(huì)使行車車輪漂滑，雨天事故多。因此，抗滑性能測(cè)試應(yīng)考慮路面潮濕程度。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)溫度：溫度增加時(shí)，粘附力可能增加或減少；但是，滯后力總是隨著溫度增加而減少。路面抗滑性能測(cè)試溫度及溫度修正。輪胎特性

4、：輪胎結(jié)構(gòu)、材料性能、花紋等。測(cè)試輪胎要求。其它：路表覆蓋物如雪、石屑等影響。測(cè)試前清掃路面。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)4測(cè)試方法直接：（制動(dòng)距離法）擺式儀法摩擦擺值BPN單輪式橫向力系數(shù)測(cè)試車橫向力系數(shù)SFC雙輪式橫向力系數(shù)測(cè)試車摩擦系數(shù)SCRIMSFC動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)測(cè)定儀摩擦系數(shù)DF SFC間接：構(gòu)造深度測(cè)試法構(gòu)造深度TD：鋪砂法：手工鋪砂法電動(dòng)鋪砂法車載式激光構(gòu)造深度儀Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)5路面抗滑性能要求(1)瀝青路面高速公路、一級(jí)公路、竣工驗(yàn)收抗滑指標(biāo)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D502006）規(guī)定：Company Lo

5、go年平均降雨量（mm）交工檢測(cè)指標(biāo)值橫向力系數(shù)SFC構(gòu)造深度TD（mm）>1000540.555001000500.50250500450.45第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)(2)水泥混凝土路面高速公路、一級(jí)公路、竣工驗(yàn)收抗滑指標(biāo)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D402002）規(guī)定：一般路段：1.1 mmTD0.7mm特殊路段：1.2 mmTD0.8mmCompany Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)(3) 公路養(yǎng)護(hù)路面抗滑性能評(píng)價(jià)指標(biāo)公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) （JTG H202007）規(guī)定：式中：Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)6. 國際摩擦指數(shù)(IFI)IFI

6、=International Friction Index1992年世界道路組織(PIARC)提出，統(tǒng)一由不同測(cè)試設(shè)備測(cè)定的摩擦系數(shù)，通過試驗(yàn)（比利時(shí)28路段、西班牙26路段），取得51種測(cè)定結(jié)果，按紋理深度和摩擦系數(shù)確定國際摩擦指數(shù)IFI。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)IFI由兩項(xiàng)組成： 黃金速度數(shù)（Golden Value Speed Number）S p = a + b TX式中：Sp 黃金速度預(yù)測(cè)值；TX 紋理參數(shù)，由粗紋理測(cè)定設(shè)備測(cè)定；a、b 取決于粗紋理測(cè)定設(shè)備的常數(shù)。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù) 黃金摩擦系數(shù)（Golden Value

7、 Friction Number）F 60 = A + B FRS e S 60 S p + C TX式中：A、B、C 常數(shù)，取決于測(cè)定設(shè)備；光滑輪胎胎C=0。F60 黃金摩擦系數(shù)預(yù)測(cè)值。FRS 滑行速度S時(shí)，摩擦系數(shù)測(cè)定值。Company Logo 度S第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)二、構(gòu)造深度TD檢測(cè)1手工鋪砂法儀具與材料：1 ）人工鋪砂儀：由圓筒、推平板組成。（1）量砂筒： V=25cm3（2）推平板：直徑 50mm ，底面粘一層厚 1.5mm 的橡膠片。（3）刮平尺：可用 30cm 鋼板尺代替。2 ）量砂：干燥潔凈的勻質(zhì)砂，粒徑 0.15 0.3mm 。3 ）量尺：鋼板尺、鋼卷尺Comp

8、any Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)試驗(yàn)原理：鋪砂、刮平量直徑 ：D=（D1+D2）/21000V 318312 2(mm)每一測(cè)點(diǎn)3次取平均值注意：砂質(zhì)、密度、人為影響0.150.3mm粒徑、干燥回收過篩晾干Company LogoTD = =第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)2電動(dòng)鋪砂法1）儀具與材料電動(dòng)鋪砂儀電動(dòng)、砂漏、鋪砂寬B=5cm，厚度均勻t0標(biāo)準(zhǔn)量筒砂玻璃板等V=50mLCompany Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)2）測(cè)試方法及原理在玻璃板上，標(biāo)定厚度t0平均長度：厚度：l0 =l1 + l22V 1000B 

9、5; l0 0l重復(fù)3次，取平均值。每次測(cè)試前，同一種量砂，同一個(gè)試驗(yàn)員。Company Logot0 = × 1000 =第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)在路面上實(shí)測(cè)平均長度：L =L1、L2L1 + L 22構(gòu)造深度為：TD = × t0 = × 1000(mm)每測(cè)點(diǎn)三次取平均值。Company Logol 0 L l 0 LL L × l 0第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)3. 激光構(gòu)造深度儀利用激光測(cè)距原理量測(cè)深度變化(同激光平整度儀) 。注意其檢測(cè)結(jié)果不同于鋪砂法。與鋪砂法對(duì)比試驗(yàn)，建立相關(guān)關(guān)系。車載式激光構(gòu)造深度儀測(cè)速：50km/h以上采樣間隔：小

10、于10mm精度：0. 1mmCompany Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)三、擺式儀1主要設(shè)備擺式儀：橡膠片：物理性質(zhì)技術(shù)要求，有效使用期一年。溫度計(jì)、尺子（126mm）、灑水壺、刮板（或刷子）等。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)2原理：機(jī)械，橡膠塊滑過路面時(shí)的動(dòng)能損失，即擺錘前后高度差。3要點(diǎn) 標(biāo)定、調(diào)零 位置：行車道輪跡帶行車方向 每測(cè)點(diǎn)測(cè)5次，最大與最小之差<3BPN，取平均值。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù) 溫度修正：標(biāo)準(zhǔn)溫度20

11、當(dāng)路面溫度為t（）時(shí)測(cè)得的擺值為BPNt，按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)溫度20的擺值BPN20。BPN20 = BPNt + BPN溫度修正值 BPNCompany Logo溫度度tt（0510152025303540溫度修正值 BPN-6-4-3-10+2+3+5+7第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)測(cè)試指標(biāo)即為摩擦擺值BPN,其特點(diǎn)為定點(diǎn)測(cè)量.原理簡單不僅可以用于室內(nèi),而且可用于野外測(cè)試瀝青路面及水泥路面的抗滑值。但這種測(cè)試方法受人為因素影響大,檢測(cè)速度慢,只適用于一般公路不具備摩擦系數(shù)測(cè)定車時(shí)的抗滑性能檢測(cè)。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)4討論 儀器之間差別，如國產(chǎn)、進(jìn)口，對(duì)比試驗(yàn)、

12、相關(guān)關(guān)系。 重復(fù)性差，變異性大； 反映低速（10km/h）抗滑，路表細(xì)紋理。 不合理現(xiàn)象構(gòu)造深度大，點(diǎn)接觸，BPN低；泛油段，接觸面大，BPN高。 風(fēng)力影響。 電腦擺式儀，讀數(shù)自動(dòng)化。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)四、單輪式橫向力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)定路面摩擦系數(shù)1. 儀器設(shè)備（1）摩擦系數(shù)測(cè)定車：SCRIM型，由承載車輛、距離測(cè)量裝置、橫向力測(cè)量裝置、供水系統(tǒng)和主控制系統(tǒng)組成。水箱容積為5500升，滿足測(cè)試?yán)锍?5公里。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)2

13、. 測(cè)試系統(tǒng)（1）測(cè)試輪胎為3.00/20的光面輪胎（2）測(cè)試輪胎標(biāo)準(zhǔn)氣壓為350kPa（3）測(cè)試輪靜態(tài)垂直標(biāo)準(zhǔn)載荷為2kN（4）橫向力系數(shù)SFC=橫向力/垂直載荷Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)3. 測(cè)試技術(shù)要點(diǎn)（1）每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目開始前或連續(xù)測(cè)試1000km后，必須對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定；（2）檢查測(cè)試輪胎氣壓；（3）檢查測(cè)試輪胎磨損情況，當(dāng)輪胎直徑減少達(dá)6mm時(shí)，需要換新輪胎；（4）檢查灑水位置（測(cè)試輪前400mm）和寬度（150mm）；（5）行駛中降下測(cè)試輪預(yù)跑500m，開始正式測(cè)試；（6）沿正常輪跡行駛；（7）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速

14、50km/h；Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)（8）SFC值的修正速度修正當(dāng)測(cè)速超出50km/h±4km/h范圍，需修正。SFC標(biāo)= SFC測(cè)0. 22（v標(biāo)v測(cè)）溫度修正當(dāng)測(cè)試路面溫度超出20±5 范圍，需修正。SFC值溫度修正Company Logo溫度（1015202530354045505560修正值-3-10+1+3+4+6+7+8+9+10第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)（9）不同類型摩擦系數(shù)測(cè)試設(shè)備間相關(guān)關(guān)系對(duì)比試驗(yàn)與SCRIM系統(tǒng)測(cè)值SFC建立相關(guān)關(guān)系不同測(cè)速：40、50、60、70、80km/h；4種試驗(yàn)路段；各測(cè)試3次，取平均值；相關(guān)系數(shù)

15、R不小于0.95。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)相對(duì)滑行速度S = Vsin式中：V 行車速度；輪胎偏角。主要缺陷：由于滑行速度低，取決于細(xì)紋理。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)五、雙輪式橫向力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)定路面摩擦系數(shù)工作原理與結(jié)構(gòu)與英國Mu-Meter相同1. 測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成牽引車、供水系統(tǒng)、測(cè)量機(jī)構(gòu)（包括荷載傳感器） 、電子控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、標(biāo)定裝置等Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)2. 測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)（1）單輪靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)荷載：1.27kN（2）測(cè)試輪夾角：15o（3）測(cè)試輪標(biāo)準(zhǔn)氣壓：70kPa±3.5kPa（4）

16、測(cè)試輪規(guī)格：4.00/4.80-8光面輪胎（5）距離測(cè)試輪標(biāo)準(zhǔn)氣壓：210kPa±13.7kPaCompany Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)3. 測(cè)試要點(diǎn)（1）系統(tǒng)標(biāo)定；（2）檢查輪胎壓力；（3）測(cè)速：4060km/h，勻速。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)4. 注意事項(xiàng)（1）測(cè)試輪沿輪跡帶運(yùn)行；（2）彎道、陡坡數(shù)據(jù)異常，應(yīng)剔除；（3）測(cè)試結(jié)果與單輪式橫向力系數(shù)不同，轉(zhuǎn)換為SFC才能用于工程檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)。有試驗(yàn)結(jié)果顯示兩者的關(guān)系為：Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)兩測(cè)輪距及偏角和車輛輪距不一致，不適合公路。Company Logo第五章

17、路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)六、動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)測(cè)試儀工作原理及結(jié)構(gòu)（同日本Dynamic Friction Tester）庫倫摩擦定律：一定載荷W的輪胎和路面接觸，并以一定速度V行進(jìn)，輪胎會(huì)受到摩擦力F。測(cè)試這個(gè)力F，得到摩擦系數(shù)DF=F/W。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)1儀具（1）動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)測(cè)試儀包括控制器、測(cè)試儀和記錄儀每個(gè)橡膠滑塊的固定壓力為11.8N滑塊與測(cè)試表面接觸壓力為150kPa車輛蓄電池（DC12V）作電源x-y記錄儀或便攜式計(jì)算機(jī)（2）水桶、掃帚、溫度計(jì)等Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)2測(cè)試要點(diǎn)（1）測(cè)試點(diǎn)噴水。（2）測(cè)試盤提

18、升加速旋轉(zhuǎn)至90km/h，關(guān)閉電源，降落到路面，測(cè)試滑塊力矩，直到測(cè)試盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)?？捎?jì)算出不同速度下的摩擦系數(shù)并可繪出曲線。通常取60 km/h時(shí)的摩擦系數(shù)作為測(cè)量值。（3）同一測(cè)點(diǎn)測(cè)3次，取平均值。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)3注意事項(xiàng)（1）雖然測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定性好，但測(cè)速慢，僅適合定點(diǎn)或小規(guī)模測(cè)量。（2）測(cè)試結(jié)果與單輪式橫向力系數(shù)不同，轉(zhuǎn)換為SFC才能用于工程檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)。有對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果所得兩者關(guān)系式為：Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)滑行速度： 090 km/h主要缺陷： 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定需要交通控制； 沿圓周方向測(cè)定，無法區(qū)分方向性，因此，對(duì)刻槽水泥路面的

19、評(píng)價(jià)可能不準(zhǔn)確。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)七、其他1. GripTester道路摩擦系數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)GripTester由英國Findlay Irvine公司生產(chǎn)。該產(chǎn)品被世界公路協(xié)會(huì)、國際民航組織（ICAO）和美國聯(lián)邦航空局（FAA）列入規(guī)范。GripTester可用于機(jī)場(chǎng)、公路的摩擦力檢測(cè)。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)GripTester直接連續(xù)測(cè)試用于計(jì)算摩擦系數(shù)的垂直力和摩擦阻力，測(cè)試結(jié)果精度高；自動(dòng)控制灑水量，確保測(cè)試路表水膜厚度要求，用水量低。測(cè)試速度：65km/h或95km/h。GripTester 的測(cè)試輪始終與行車方向一致，很好模

20、擬了實(shí)際行車的制動(dòng)輪，因此GripTester 測(cè)得的是行車方向的摩擦系數(shù)。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)對(duì)比試驗(yàn)表明，SCRIM 和 GripTester所測(cè)結(jié)果的相關(guān)關(guān)系為：SFC = 0.786×GripNumber0.049(相關(guān)系數(shù)R=0.977)Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)2. 手推式激光構(gòu)造紋理儀Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)3. SAFEGATE摩擦系數(shù)測(cè)試車在擺式儀基礎(chǔ)上發(fā)展起來，縱向摩擦系數(shù)，瑞典引進(jìn)，測(cè)試輪氣壓0.7MPa，90km/h。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)測(cè)試車

21、騎線行駛，下降測(cè)試輪到輪跡帶，自帶水箱、自動(dòng)灑水。摩擦系數(shù)FS =垂直輪載/縱向水平阻力與擺式儀所測(cè)擺值關(guān)系：BPN=0.96FS+5Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)4. 動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)測(cè)試儀(DFT)動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)(DFT)是一個(gè)以測(cè)試拖車、內(nèi)置水箱和牽引車為一體的完整的精確的機(jī)場(chǎng)和道路摩擦系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)。美國生產(chǎn)。安裝了一定數(shù)量的傳感器，可以分別進(jìn)行滾動(dòng)摩擦系數(shù)roll和滑動(dòng)摩擦系數(shù)slip的測(cè)試。電腦采集、處理數(shù)據(jù) 。測(cè)試速度 24 km/h96 km/h。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)5. 剎車式摩擦系數(shù)測(cè)試儀在行駛的過程中，每間隔指定的距離自動(dòng)對(duì)測(cè)試輪剎車，剎車期間測(cè)試輪在路面上滑動(dòng)。根據(jù)傳感器所記錄的力，即可計(jì)算制動(dòng)力系數(shù)。該設(shè)備在美國是抗滑能力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一，測(cè)試速度最高可以達(dá)到110kmh。Company Logo第五章 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)6. 不完全剎車式摩擦系數(shù)測(cè)試儀在測(cè)試輪和行駛輪之間，用不等直徑的同軸齒輪和鏈條連接，使得測(cè)試輪的滾動(dòng)線速度小于行駛輪的滾動(dòng)線速度。在正常測(cè)試時(shí)呈現(xiàn)連滾帶滑的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)力傳感器記錄