朱遙，施磊，楊振，陳志強(qiáng)

（中汽研汽車試驗(yàn)場(chǎng)股份有限公司，江蘇 鹽城 224100）

前言

近些年來(lái)，隨著社會(huì)對(duì)能源、環(huán)保、道路安全的認(rèn)知加深，諸多國(guó)家或地區(qū)出臺(tái)了輪胎標(biāo)簽制度，旨在減少溫室氣體排放，減少噪聲污染，提高道路的安全性。其中安全性的實(shí)現(xiàn)基于提高輪胎標(biāo)簽制度中濕地抓著性能等級(jí)的準(zhǔn)入門檻，確保消費(fèi)者購(gòu)買的輪胎能夠滿足雨天工況下的安全性能需求。

輪胎濕地抓著性能測(cè)試作為一個(gè)室外性能檢測(cè)項(xiàng)目，其測(cè)試結(jié)果受到諸多客觀因素的影響（例如自然風(fēng)、水膜厚度、路面摩擦系數(shù)、環(huán)境溫度等）。為分析上述因素對(duì)最終測(cè)試結(jié)果的影響，部分研究人員[1-2]已經(jīng)開(kāi)展過(guò)輪胎濕地抓著性能測(cè)試的影響因素探究，研究結(jié)果表明，測(cè)試路面的狀態(tài)對(duì)于結(jié)果地輸出有著重要的作用。為此本文總結(jié)了濕抓地專用測(cè)試道路在定期核查及維護(hù)保養(yǎng)方面的方法，對(duì)濕抓地專用測(cè)試道路施工建設(shè)、使用及后期維護(hù)保養(yǎng)有一定的借鑒意義。

1 道路參數(shù)要求及檢測(cè)方法

為確保道路的各項(xiàng)參數(shù)能夠持續(xù)滿足相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求，應(yīng)定期對(duì)路面的狀態(tài)進(jìn)行核查。目前國(guó)內(nèi)測(cè)試常用的濕抓地測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有：ECE R117 02.Rev4、GB/T 21910-2017、GB/T 35163-2017、ISO23671：2015、ISO15222：2011[3-5]，這幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)路面的參數(shù)要求基本一致，要求如下：

（1）試驗(yàn)路面的坡度應(yīng)不大于2%且均勻一致，用3m長(zhǎng)的直尺測(cè)量時(shí)試驗(yàn)路面長(zhǎng)度或?qū)挾确较虻钠露葢?yīng)不大于6mm；

（2）路面所用的材料、鋪設(shè)年限、磨蝕要一致，路面上不得有松動(dòng)材料和外來(lái)物；

（3）路面應(yīng)采用密級(jí)配瀝青混合料，石料最大公稱粒徑為8mm-13mm；

（4）路面構(gòu)造深度按（MTD）ASTM E965-96 進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)為0.7mm±0.3mm；

（5）試驗(yàn)路面濕摩擦特性應(yīng)符合以下兩者之一：

1）英式擺錘法（BPN）：用擺式儀檢查時(shí)，經(jīng)溫度修正公式修正后的BPN 平均值在42-60 之間；

2）標(biāo)準(zhǔn)輪胎（SRTT）試驗(yàn)方法：裝配滿足ASTM E1136要求的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)輪胎，拖車以65km/h 地試驗(yàn)速度測(cè)得的并用溫度修正系數(shù)校正后的平均峰值制動(dòng)力系數(shù)為0.7±0.1[4]。

1.1 路面坡度

路面坡度的存在不僅對(duì)試驗(yàn)輪胎的動(dòng)態(tài)載荷和路面的排水造成影響，也會(huì)對(duì)車輛的操縱性、安全性和舒適性產(chǎn)生不利影響，因此道路表面的坡度測(cè)量非常重要。根據(jù)濕抓地測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求，路面橫縱向坡度采用3m 直尺法測(cè)量。

3m 直尺法涉及的工具為一個(gè)長(zhǎng)度3m 的直尺和塞尺，如圖1、圖2 所示。3m 直尺長(zhǎng)度為（3000±3）mm，具有剛性結(jié)構(gòu)，直尺沿其長(zhǎng)度方向筆直，偏離直線不超過(guò)1.5mm，測(cè)量邊緣的水平寬度為（25±1）mm；塞尺長(zhǎng)度為（300±1）mm，寬（25±1）mm，在塞尺的斜面有刻度標(biāo)識(shí)，前10mm 增量為1mm，其后為2.5mm。

圖2 塞尺

測(cè)量路面間隙時(shí)，將3m 尺放置在待測(cè)區(qū)域，分別沿路面縱向、橫向放置，觀察尺子底部和路面的最大間隙，將塞尺塞進(jìn)最大間隙處，塞尺與直尺底部接觸位置的刻度即表征該區(qū)域的最大間隙。

1.2 路面構(gòu)造深度

路面構(gòu)造深度的測(cè)量采用手工鋪砂法，該方法使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流程測(cè)量路面的平均宏觀紋理深度，其測(cè)量結(jié)果對(duì)路面微觀紋理特征不敏感。手工鋪砂法涉及的到測(cè)量?jī)x器如下所示：

量筒：體積≥25000mm3的一個(gè)金屬或塑料材質(zhì)的量筒，用于確定每次攤鋪的細(xì)砂體積。

攤鋪工具：厚度大約25mm，直徑60-75mm 的兩面平整的硬質(zhì)圓盤，圓盤底部覆蓋有硬質(zhì)橡膠材料。

毛刷：正式測(cè)量前使用硬質(zhì)或軟毛刷清潔地表的雜質(zhì)。

風(fēng)屏障：測(cè)量時(shí)放置在現(xiàn)場(chǎng)的防風(fēng)設(shè)施，保證細(xì)砂攤鋪過(guò)程不受自然風(fēng)的影響。

標(biāo)尺：測(cè)量標(biāo)尺的長(zhǎng)度應(yīng)≥305mm，標(biāo)尺的分辨率為2.5mm 或1mm。

圖3 為手工鋪砂法用到的測(cè)量工具。

圖3 手工鋪砂法測(cè)量工具

測(cè)量步驟：選擇一片干燥均勻，無(wú)裂縫和異常凸起的路面。使用毛刷徹底清除道路表面雜質(zhì)，在待測(cè)試區(qū)域放置風(fēng)屏障；將勻質(zhì)細(xì)砂裝進(jìn)已知體積的量筒中，輕拍量筒底部；裝進(jìn)更多的細(xì)砂，用水平尺將量筒頂部凸起的細(xì)砂刮平；將細(xì)砂倒在待測(cè)試區(qū)域，使用攤鋪工具將細(xì)砂均勻的攤鋪在道路表面，測(cè)量并記錄下攤鋪圓形區(qū)的平均直徑，平均路面構(gòu)造深度MTD 計(jì)算公式見(jiàn)式（1）：

式中：

MTD=Mean Texture Depth of pavement macrotexture，單位為毫米（mm）；

V=細(xì)砂體積，單位立方毫米（mm3）；

D=細(xì)砂攤鋪圓形區(qū)域平均直徑，單位毫米（mm）。

手工鋪沙法具有操作簡(jiǎn)單、快捷等特點(diǎn)，可以反映較小區(qū)間路面構(gòu)造深度的特征，但是存在測(cè)試連續(xù)性差，無(wú)法反映整條測(cè)試路面的構(gòu)造深度情況。

1.3 路面摩擦系數(shù)

1.3.1 英式擺錘法（BPN）

英式擺錘法使用一個(gè)鐘擺式測(cè)試儀器和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)橡膠滑塊用于測(cè)量路面的摩擦特性，擺式儀圖片如圖4 所示。測(cè)量時(shí)，將擺式儀擺錘從一定高度松開(kāi)，下擺時(shí)擺錘底部橡膠滑塊同測(cè)試路面接觸，兩者之間因摩擦產(chǎn)生能量損失，擺錘回?cái)[時(shí)會(huì)低于下擺的高度。橡膠塊和路面之間的摩擦阻力越大，測(cè)得的BPN 數(shù)值越大。

圖4 英式擺錘儀

測(cè)試時(shí)路面每隔10m 標(biāo)注一個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)重復(fù)測(cè)試5 次BPN 數(shù)值，BPN 平均值的變異系數(shù)不大于10%，BPN 計(jì)算公式如式（2）（3）。

式中：

t-測(cè)試路面的溫度，單位為攝氏度（℃）。

擺式儀法具有操作簡(jiǎn)單，測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定特點(diǎn)，但是該方法僅能表征靜態(tài)工況下路面的摩擦特性[6]，不同型號(hào)的擺式儀之間測(cè)試結(jié)果有較大差異，且該設(shè)備受人為操作影響大，測(cè)量結(jié)果存在一定的誤差。定期對(duì)路面核查時(shí)，應(yīng)由專人負(fù)責(zé)，以減少人為操作引起的測(cè)量結(jié)果差異。該方法適用于小區(qū)域的路面抗滑特性檢測(cè)，大面積的路面檢測(cè)不適用。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)輪胎（SRTT）試驗(yàn)方法

該方法使用專用的輪胎牽引力測(cè)試設(shè)備，設(shè)備由前部的牽引車和后部的測(cè)試拖車組成，能實(shí)時(shí)采集輪胎制動(dòng)過(guò)程中的受到的縱向牽引力和垂向負(fù)荷數(shù)據(jù)，縱向牽引力與垂向負(fù)荷的比值即為輪胎制動(dòng)力系數(shù)。測(cè)試使用的標(biāo)準(zhǔn)輪胎規(guī)格為P195/75R14，其特性須滿足ASTM E1136 的要求[7]，標(biāo)準(zhǔn)輪胎圖片如圖5 所示。輪胎牽引力測(cè)試設(shè)備搭配該輪胎以65km/h 地試驗(yàn)速度并用式（4）式（5）溫度修正系數(shù)校正后的平均峰值制動(dòng)力系數(shù)為0.7±0.1。測(cè)試可使用光柵觸發(fā)輪胎制動(dòng)，確保每次輪胎在路面同一位置制動(dòng)。

圖5 P195/75R14 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試輪胎

式中：

t—濕潤(rùn)條件下的測(cè)試路面的溫度，單位為攝氏度（℃）。

輪胎牽引力測(cè)試設(shè)備具有測(cè)試效率高，自動(dòng)采集，連續(xù)測(cè)量等特點(diǎn)。對(duì)于操作人員而言，只需控制好車輛的行駛速度和行駛軌跡，測(cè)量結(jié)果人為影響因素小。但是國(guó)內(nèi)目前暫未該類設(shè)備的生產(chǎn)廠家，設(shè)備依賴進(jìn)口，采購(gòu)、維護(hù)成本高，后期設(shè)備出現(xiàn)故障供應(yīng)商響應(yīng)不及時(shí)。

2 定期核查及維護(hù)保養(yǎng)方法

2.1 定期核查方法

為驗(yàn)證路面相關(guān)參數(shù)在不同周期下的變化，須定時(shí)對(duì)相關(guān)參數(shù)核查，建議在測(cè)試道路表面固定測(cè)量位置，測(cè)量點(diǎn)位可用白色記號(hào)筆標(biāo)注。點(diǎn)位設(shè)置建議在車輛左右車轍處，縱向每隔10m 設(shè)置一個(gè)點(diǎn)位。

核查周期方面，水膜測(cè)量建議至少一周測(cè)量一次，MTD、BPN、橫縱向坡度、μpeak至少一個(gè)月測(cè)量一次。

2.2 維護(hù)保養(yǎng)方法

2.2.1 路面構(gòu)造深度變化規(guī)律

一條濕附瀝青路從竣工驗(yàn)收到重新攤鋪，MTD（路面構(gòu)造深度）一般經(jīng)歷以下4 個(gè)過(guò)程：（1）面層集料和砂層緊密結(jié)合，此時(shí)瀝青表層有油膜覆蓋。（2）表面瀝青老化后，在自然老化及輪胎的磨損下瀝青油膜脫落，砂層逐漸流失，細(xì)集料輕微損失，瀝青中混合的砂石會(huì)露出來(lái)。（3）再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的風(fēng)吹日曬，面層集料和砂層礦粉流失嚴(yán)重[7]，道路表面的砂石逐漸磨平，此時(shí)路面構(gòu)造深度可能超出法規(guī)要求的限制。（4）面層集料和砂層礦粉幾乎脫落。如果路面構(gòu)造深度超出法規(guī)的要求，需要重新攤鋪測(cè)試道路。圖6 展示了濕附瀝青路面層集料和砂層在不同時(shí)期的變化。

圖6 面層集料及砂層變化

2.2.2 測(cè)試道路建立分段使用機(jī)制

路面分區(qū)域使用可參照以下方式分類：（1）實(shí)車法與拖車法制動(dòng)區(qū)域分開(kāi)。拖車法制動(dòng)多為單點(diǎn)制動(dòng)，即在道路側(cè)邊放置光柵，拖車經(jīng)過(guò)光柵時(shí)自動(dòng)觸發(fā)制動(dòng)。制動(dòng)過(guò)程在較短距離完成，車輪不抱死且不觸發(fā)車輛ABS，對(duì)路面損傷較小，但是長(zhǎng)期在一個(gè)區(qū)域制動(dòng)，會(huì)造成該區(qū)域的摩擦系數(shù)明顯低于其余區(qū)域。實(shí)車法因制動(dòng)過(guò)程觸發(fā)ABS，輪胎對(duì)路面的損傷較大且制動(dòng)距離較長(zhǎng)。為保證兩種測(cè)試方法有更好的測(cè)試條件，建議拖車制動(dòng)區(qū)和實(shí)車制動(dòng)區(qū)分隔開(kāi)。（2）載重汽車輪胎與轎車輪胎、輕卡輪胎分開(kāi)。載重汽車輪胎濕抓地測(cè)試的配載幾倍于轎車輪胎和輕卡輪胎，如在同一區(qū)域制動(dòng)，往復(fù)的載荷作用下，路面極易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞，道路表面出現(xiàn)車轍。因此載重汽車輪胎測(cè)試區(qū)域盡量與轎車輪胎、輕卡輪胎分開(kāi)。（3）道路橫縱向分段。即將道路橫縱向切割成不同的板塊，一段周期內(nèi)僅使用其中一個(gè)板塊，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，再更換另外一個(gè)板塊。采用這種方式可以更好地延長(zhǎng)道路的使用壽命。如果不分區(qū)域隨意制動(dòng)，很難判斷道路不同區(qū)域的路面狀態(tài)，這樣一旦道路某項(xiàng)參數(shù)不滿足法規(guī)要求時(shí)，就要重新攤鋪整條道路。

2.2.3 使用除藻劑清除供水系統(tǒng)中藻類

道路供水系統(tǒng)在日常使用中極易滋生藻類，滋生的藻類容易造成噴水嘴堵塞，建議每個(gè)月定時(shí)檢查噴水嘴的狀態(tài)，如噴嘴有堵塞情況，應(yīng)及時(shí)清理噴頭內(nèi)的堵塞物。噴灑在道路側(cè)邊含有藻類的水分易形成青苔，青苔會(huì)使路面摩擦系數(shù)迅速下降，車輛在行駛或制動(dòng)過(guò)程中一旦壓到青苔很容易失控。蓄水池中添加除藻劑能有效改善青苔滋生問(wèn)題，對(duì)于已經(jīng)粘附在道路表面的青苔，可以使用高壓水槍沖刷、硬質(zhì)毛刷清理等手段去除。

圖7 濕附瀝青路表面粘附青苔

3 總結(jié)

本文對(duì)輪胎濕抓地測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)路面的參數(shù)要求做了總結(jié)，簡(jiǎn)述了相關(guān)參數(shù)測(cè)量方法的測(cè)試流程及優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)對(duì)濕附瀝青路在建設(shè)、使用、維護(hù)保養(yǎng)方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)做了總結(jié)，結(jié)論如下：

（1）建立道路定期核查機(jī)制，對(duì)道路全生命周期監(jiān)控，了解道路在不同時(shí)期的參數(shù)變化；

（2）路面構(gòu)造深度一旦超出法規(guī)的限值要求時(shí)，即需重新攤鋪路面；

（3）道路建立分區(qū)域使用機(jī)制，更好的延長(zhǎng)道路壽命；

（4）供水系統(tǒng)蓄水池中放置除藻劑，阻止藻類滋生，避免噴嘴堵塞，路面黏附青苔。