基于微观形貌特征的沥青路面抗滑性能评价研究进展.pdf

基于微观形貌特征的沥青路面抗滑性能评价研究进展——初秀民李永严新平万剑16

基于微观形貌特征的
沥青路面抗滑性能评价研究进展

初秀民1李永2严新平1万剑1

(武汉理工大学1武汉430063)(新疆交通厅2乌鲁木齐830000)

摘要介绍了沥青路面形貌对路面使用性能的影响,分析了微观形貌对路面抗滑性能影响
原理,并分别对沥青路面微观形貌信息各种采集方法、微观形貌特征统计参数、图像处理技术与分
形等在微观形貌特征描述中的应用、基于沥青路面微观形貌特征的摩擦系数预测与评价、沥青路
面宏观纹理对路面水膜深度的影响等研究现状进行概述,建议开展沥青路面微观形貌图像三维恢
复、沥青路面微观形貌特征分形描述、运用人工智能分析的方法对路面摩擦系数预测与评价等研
究,并在沥青路面水流生成影响因素分析的基础上,开展路面水流过程建模与仿真方法研究。
关键词道路安全;抗滑性能;微观构造;宏观构造
中图法分类号:U414.7文献标识码:A

石料本身的微观构造、石料颗粒形状及棱角构成,
引言
0沥青胶浆构造和结合料对其也有一定影响。宏观
粗糙、抗滑路面是保证高速行车安全的一个构造由路面表层的石料的间隙组成,受路面表层
必要条件,为此高速公路沥青路面都设计有抗滑混合料的集料级配、颗粒形状和棱角等影响。
表层,其在路面层状体系中直接承受行车荷载作
用并具有防滑功能,厚度一般不超过5cm,理论上
不起承重层的作用而只起表面功能作用,国际上
也称之为摩阻层,其主要目的是使行车更为舒适
与安全,并保护路面结构不受水的侵蚀损坏及车
图1微观纹理和宏观纹理
载的疲劳磨损破坏[1]。高速公路运营过程中,由于
1.1沥青路面微观纹理对抗滑性能影响
交通载荷、自然环境、气候等因素作用,沥青路面
为保障在各种恶劣天气下的行车安全,要求
抗滑性能会产生衰减,需定期进行检测与评估,并
路面应具有足够的摩擦力。摩擦是两个接触表面
进行必要的养护措施,以确保行车安全。大量研究
相互作用引起的摩擦阻力和能量损耗。根据摩擦
成果表明,沥青路面抗滑性能受路面微观形貌影
学理论干燥状态下轮胎路面间的摩擦力可分为
响。因此基于沥青路面微观形貌特征的抗滑性能,ö
评价方法研究得到广泛关注。4部分:①轮胎ö路面间的分子力。当轮胎ö路面
间距非常小时,其间的分子引力作用是相当可观
1沥青路面微观形貌对抗滑性能影的,构成了轮胎ö路面间摩擦力的一部分,大小主
响原理要取决于轮胎ö路面间实际接触面积的多少;②
沥青路面的使用性能与其表面构造特性有轮胎ö路面间粘着作用力。将轮胎ö路面间粘着点
剪断所需的摩擦力主要取决于轮胎路面材料的
关;由于同一构造特征下的各类使用性能间存在,ö
性能、接触面间的压力、路面状态和轮胎路面间
矛盾,所以在路面抗滑、视觉性能、油耗、轮胎磨损ö
和噪音等要求之间必须进行综合平衡。其中路面的实际接触面积;③胎面橡胶的弹性变形。在路
抗滑性能主要受路面微观形貌(包括微观纹理和面较大微凸体及胎面花纹等的作用下,胎面橡胶
会反复产生较大的弹性变形这种弹性变形所产
宏观纹理,如图1所示)的影响。微观纹理主要由,
生的变形力与弹性变形恢复力的合力也构成了摩

收稿日期:2006210226擦力的一部分,其主要取决于胎面花纹和路面上
3国家自然科学基金项目资助(批准号:50678140)较大尺寸微凸体的性能等;④路面上小尺寸微凸
26交通与计算机2007年第1期第25卷总134期

体的微切削作用。在载荷作用下,路面上较小尺寸素的影响。因此,研究人员采用一些间接方法测量
的微凸体会在胎面的局部产生较大的应力集中。路面微观形貌,以评定路面的抗滑性能。沥青路面
当胎面上产生的局部应力超过其断裂强度时,在微观形貌测定分为微观纹理和宏观纹理的测定。
切向力的作用下,路面上尺寸较小的微凸体就会沥青路面微观纹理的深度较小,需要应用专用的
对胎面形成微切削作用,微切削过程中产生的阻仪器与设备在实验室环境下测定。如文献[2]应用
力构成轮胎ö路面间摩擦力的一部分,主要取决于自动聚焦和图像处理技术开发了沥青路面微观纹
路面上较小尺寸微凸体的大小、分布情况及锋利理激光3D测量系统,分辨率达0.1Lm;为提高检
性等。因此,路面微观纹理决定基本摩擦力的大测效率,文献[3]设计了一套沥青路面微观纹理测
小,粗糙的路面微观纹理有助于增大摩擦力。量系统,由X-Y平面移动平台、光源系统、显微
1.2沥青路面宏观纹理对抗滑性能影响镜、CCD摄像机、图像处理系统等组成,水平方向
在宏观纹理众多的使用特性中,最突出的是分辨率达0.006mm,垂直方向分辨率达0.01
抗滑、减少雨天交通事故的作用。在车辆速度较低mm。宏观纹理的测定方法又分为铺砂法、涂脂
时,路面微观纹理对抗滑性能起决定性作用。但在法、立体照相分析法、激