許成珩

(福建省交通建設(shè)工程試驗(yàn)檢測(cè)中心)

路面橫向力系數(shù)檢測(cè)常見(jiàn)問(wèn)題探討

許成珩

(福建省交通建設(shè)工程試驗(yàn)檢測(cè)中心)

著重介紹橫向力系數(shù)檢測(cè)的原理及其特點(diǎn)，并就路面橫向力系數(shù)檢測(cè)的一些問(wèn)題進(jìn)行探討，并提出幾點(diǎn)建議。

路面橫向力系數(shù);檢測(cè)技術(shù);問(wèn)題探討

1 概述

近年來(lái)隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，高等級(jí)公路的大量修建，到目前我國(guó)高速公路路網(wǎng)已基本形成，高等級(jí)公路交通流量大，車(chē)行速度快，交通事故頻發(fā)，給我國(guó)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。因此對(duì)路面抗滑能力的要求也隨之提高，路面抗滑能力的檢測(cè)也變得更加重要。

路面抗滑檢測(cè)分為摩擦系數(shù)檢測(cè)和構(gòu)造深度檢測(cè)，摩擦系數(shù)檢測(cè)又分為擺式儀測(cè)定法和橫向力系數(shù)車(chē)測(cè)定法，目前我國(guó)路面橫向力系數(shù)檢測(cè)引入英國(guó)的SCRIM系統(tǒng)，本文所探討的橫向力系數(shù)特指SCRIM系統(tǒng)所測(cè)試的技術(shù)指標(biāo)SFC值。

2 SCRIM系統(tǒng)檢測(cè)特點(diǎn)

(1)長(zhǎng)距離連續(xù)檢測(cè)，速度快，效率高

SCRIM系統(tǒng)由于自備很大容量的蓄水裝置，測(cè)試輪很耐磨，檢測(cè)時(shí)車(chē)速較快，因此可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離連續(xù)快速檢測(cè)。

(2)更符合汽車(chē)在路面上行駛時(shí)的工作狀態(tài)

在道路行車(chē)狀態(tài)時(shí)，由于路拱或橫坡的存在，汽車(chē)在剎車(chē)時(shí)又因各輪胎的制動(dòng)阻力不可能相等，加上汽車(chē)常需拐彎變道等，汽車(chē)在路面上就常有橫向側(cè)滑的傾向，所以SFC值與其他類(lèi)型設(shè)備測(cè)試的摩擦系數(shù)相比它不僅能表征路面對(duì)車(chē)輛制動(dòng)距離長(zhǎng)短的影響，還能反映路面防止車(chē)輛在緊急制動(dòng)或在高速行駛中發(fā)生側(cè)滑的能力。

(3)檢測(cè)結(jié)果更能反映路面的整體抗滑性能，檢測(cè)結(jié)果相對(duì)客觀，

與鋪砂法測(cè)構(gòu)造深度和擺式儀法測(cè)摩擦系數(shù)相比，由于橫向力檢測(cè)是在道路的縱向上的連續(xù)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)檢測(cè)，比前兩者的點(diǎn)檢測(cè)更能反映路面的整體抗滑性能，也避免了人工選點(diǎn)的主觀因素，檢測(cè)結(jié)果相對(duì)客觀。

(4)檢測(cè)條件不受天氣影響，檢測(cè)時(shí)對(duì)交通的影響較小

SCRIM系統(tǒng)是車(chē)載的，且檢測(cè)時(shí)在檢測(cè)輪前方需要一濕潤(rùn)帶，所以下雨天時(shí)檢測(cè)更方便。檢測(cè)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)速度為50 km/h，雙向四車(chē)道以上的高速公路采取簡(jiǎn)單的安全措施即可，無(wú)需封道或布控。

(5)不宜進(jìn)行短距離測(cè)試

SCRIM系統(tǒng)檢測(cè)車(chē)較為笨重，檢測(cè)時(shí)需預(yù)跑一段距離，且規(guī)范規(guī)定檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)速度為50 km/h，所以不宜檢測(cè)像匝道那樣路面較窄，彎道曲線(xiàn)半徑較小，里程較短的路面。

(6)無(wú)法對(duì)其進(jìn)行直接標(biāo)定

SCRIM系統(tǒng)所檢測(cè)的SFC值是一個(gè)動(dòng)態(tài)值，檢測(cè)結(jié)果無(wú)法判斷其誤差的大小，就是無(wú)法判斷其接近真實(shí)值的程度，也沒(méi)法制造出標(biāo)準(zhǔn)路面對(duì)SCRIM系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，因?yàn)槁访娴腟FC值是隨著路面的老化而變化的。只能通過(guò)定期多家試驗(yàn)室比對(duì)的方法對(duì)其可靠性進(jìn)行判斷，另外還要對(duì)其重要的部件如測(cè)試輪角度、測(cè)試輪總成(包括配重)對(duì)路面的垂直力、氣壓表、標(biāo)定用壓力計(jì)等進(jìn)行定期標(biāo)定，每次檢測(cè)前檢查儀器處于正常狀態(tài)。

3 橫向力系數(shù)諾干問(wèn)題的探討

(1)SCRIM系統(tǒng)的比對(duì)

如前所述為提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性必須對(duì)SCRIM系統(tǒng)進(jìn)行定期比對(duì)，以下為2010年在浙江淳安的一次比對(duì)。

本次比對(duì)共有7個(gè)試驗(yàn)室，測(cè)試路段300 m，每個(gè)試驗(yàn)室測(cè)試3次，數(shù)據(jù)輸出段長(zhǎng)為5 m，全路段測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值作為一個(gè)結(jié)果。

①在顯著性水平為5%，p=7，n=3的情況下，試驗(yàn)室內(nèi)一致性指標(biāo)臨界值kcrit=1.43，試驗(yàn)室間一致性指標(biāo)臨界值hcrit=1.65。試驗(yàn)室內(nèi)一致性指標(biāo)k，試驗(yàn)室間一致性指標(biāo)h按以下公公式計(jì)算

判斷標(biāo)準(zhǔn)：k≤kcri則試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，否則離散性過(guò)大，不可靠;│h│≤hcrit則試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，否則復(fù)現(xiàn)性偏差過(guò)大。

②試驗(yàn)室間Z(穩(wěn)健)值按

判斷標(biāo)準(zhǔn)：│Z│≤2則結(jié)果滿(mǎn)意，2＜│Z│＜3則有問(wèn)題需核查，│Z│≥3則不滿(mǎn)意或離群。比對(duì)結(jié)果如下表。

試驗(yàn)次序/試驗(yàn)室號(hào)1 2 3 4 5 6 7 1 66.5 69.2 67.2 66.2 67.8 68.0 66.3 2 66.8 69.5 68.2 66.4 67.0 68.5 64.9 3 67.6 67.8 67.6 65.5 66.8 69.6 65.6平均值 67.0 68.8 67.7 66.0 67.2 68.7 65.6標(biāo)準(zhǔn)差/s 0.57 0.91 0.50 0.47 0.53 0.82 0.70變異系數(shù)/% 0.85 1.32 0.74 0.72 0.79 1.19 1.07試驗(yàn)室內(nèi)一致性k 0.86 1.37 0.76 0.71 0.80 1.24 1.06試驗(yàn)室間一致性h -0.26 1.26 0.31 -1.02 -0.07 1.15 -1.37試驗(yàn)室間Z(穩(wěn)健)值-0.23 1.10 0.25 -0.88 -0.06 1.00 -1.19

結(jié)論各試驗(yàn)室比對(duì)結(jié)果令人滿(mǎn)意。

(2)重要部件的標(biāo)定

SCRIM系統(tǒng)重要部件除了按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行標(biāo)定外還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

①溫度傳感器的標(biāo)定。

在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)完成后需對(duì)SFC值進(jìn)行溫度修正，所以溫度傳感器的標(biāo)定就變得很重要。常用的一種方法是在靜止?fàn)顟B(tài)下將一杯水放在紅外線(xiàn)溫度傳感器的下方，同時(shí)用酒精溫度計(jì)測(cè)量水溫，以酒精溫度計(jì)所測(cè)得的溫度來(lái)標(biāo)定紅外線(xiàn)溫度傳感器。但在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)SCRIM系統(tǒng)在靜止?fàn)顟B(tài)下和在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)狀態(tài)下所測(cè)出同一路面的溫度差別較大，所以我認(rèn)為以下標(biāo)定方法更適宜。選一平整溫度相對(duì)均勻的路段，在該路段縱斷面上均勻分布多個(gè)酒精溫度計(jì)測(cè)量點(diǎn)，將SCRIM系統(tǒng)檢測(cè)段長(zhǎng)設(shè)置為該路段長(zhǎng)度，在檢測(cè)狀態(tài)下測(cè)出路面的溫度，同時(shí)讀取各酒精溫度計(jì)的數(shù)值，取其平均值對(duì)SCRIM系統(tǒng)溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)定。

②拉力傳感器在標(biāo)定時(shí)應(yīng)在水平的場(chǎng)地上進(jìn)行，這樣可避免由于測(cè)試輪總成(包括配重)的自重分力而產(chǎn)生的誤差。SCRIM系統(tǒng)長(zhǎng)期使用后測(cè)試輪偏角不可避免的發(fā)生變化，測(cè)試輪偏角的標(biāo)定在系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)并未提及，可以用投影法對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定。測(cè)試輪靜態(tài)垂直標(biāo)準(zhǔn)荷載是2 000N±20N，標(biāo)定時(shí)要用壓力計(jì)而不能用質(zhì)量計(jì)量器具，2 000 N并不等于200 kg力，因系統(tǒng)內(nèi)的Fυ值默認(rèn)為2 000 N。此外靜態(tài)垂直荷載最好控制在標(biāo)準(zhǔn)值的上限，因?yàn)殪o態(tài)垂直荷載會(huì)隨著檢測(cè)過(guò)程中輪胎的磨損而變小。

(3)檢測(cè)過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題

①規(guī)范要求檢測(cè)時(shí)在測(cè)試輪前要形成一條充分濕潤(rùn)的水帶，這是為了模擬車(chē)輛在雨天最不利的條件下行駛，測(cè)試輪前方的路面濕潤(rùn)程度對(duì)檢測(cè)的結(jié)果影響很大，為了避免水帶不夠濕潤(rùn)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：a給水罐裝水時(shí)要加清潔的水以避免供水系統(tǒng)水管堵塞;b供水閥門(mén)要開(kāi)到足夠大;c為了使噴出來(lái)的水不被吹離指定位置，檢測(cè)時(shí)應(yīng)關(guān)閉檢測(cè)車(chē)測(cè)試輪位置的拉門(mén);d檢測(cè)中時(shí)刻注意水罐水量，及時(shí)加水。

②SCRIM2007型路面檢測(cè)車(chē)左右兩側(cè)各有一個(gè)測(cè)試輪，兩邊可以獨(dú)立檢測(cè)。經(jīng)過(guò)大量的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)左測(cè)輪的測(cè)試值比右測(cè)輪的測(cè)試值大3%左右，這是因?yàn)槁访鏅M披的存在，使得測(cè)試輪總成(包括配重)自重分力對(duì)左側(cè)的影響是正值，對(duì)右側(cè)的影響是負(fù)值。我認(rèn)為應(yīng)同時(shí)用兩側(cè)的測(cè)試輪同時(shí)檢測(cè)取其平均值作為檢測(cè)結(jié)果，這不僅能消除以上誤差，更能真實(shí)的模擬道路上行駛的車(chē)輛。

③前面提到過(guò)SCRIM系統(tǒng)檢測(cè)車(chē)不宜檢測(cè)像匝道那樣路面較窄，彎道曲線(xiàn)半徑較小，里程較短的路面。但當(dāng)不得已要檢測(cè)時(shí)測(cè)試速度不應(yīng)是50km/h，而是應(yīng)該按路面的限速速度稍低的速度進(jìn)行檢測(cè)，這不僅可以保證檢測(cè)的安全，更能真實(shí)的模擬道路上行駛的車(chē)輛。

④SFC值會(huì)隨著路面使用年限的增加而出現(xiàn)衰減，衰減的程度主要取決于車(chē)流量大小、使用年限、路面面層結(jié)構(gòu)、路面縱坡大小、彎道曲線(xiàn)半徑和氣候。SFC值在路面橫向上的衰減程度是不同的，一般行車(chē)道比超車(chē)道大，同一車(chē)道車(chē)轍位置最大，所以在檢測(cè)時(shí)(尤其是已通車(chē)的路面)檢測(cè)輪要沿著車(chē)轍位置檢測(cè)，這樣更接近現(xiàn)實(shí)中車(chē)輛行駛的軌跡。此外檢測(cè)時(shí)應(yīng)盡量避免壓到標(biāo)線(xiàn)。

⑤檢測(cè)完成后按規(guī)范要求對(duì)SFC值進(jìn)行速度和溫度修正，如果用人工計(jì)算進(jìn)行修正工作量很大(一條30km雙向四車(chē)道的高速公路，按段長(zhǎng)20m計(jì)算就有4500個(gè)SFC值)，用Excel電子表格可大大提高效率，以下是用Excel電子表格對(duì)SFC值進(jìn)行速度和溫度修正的公式

其中Sheet2!$B$2：$B$502為溫度修正表地址，Sheet1!E2為溫度地址，D2為速度地址，B2為未修正的SFC值地址。

4 結(jié)束語(yǔ)

路面橫向力系數(shù)是關(guān)系到行車(chē)安全的重要指標(biāo)，橫向力系數(shù)檢測(cè)應(yīng)盡可能的模擬汽車(chē)在雨天最不利條件下的行駛狀態(tài)，為路面行車(chē)安全提供可靠數(shù)據(jù)。

［1］公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程(JTG E60-2008)［S］.

［2］公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50-2006)［S］.

［3］武麗麗，等.路面橫向力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)［J］.天津科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，(12).

U416.1

C

1008-3383(2012)06-0038-01

2012-03-15

許成珩(1979-)，男，廣西靖西人，工程師，研究方向：道路與橋梁。