【摘 要】針對(duì)現(xiàn)有慢行道彩色路面材料種類繁多、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、市面上產(chǎn)品良莠不齊、難以選擇的現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有慢行道彩色路面技術(shù)的特征和適用性進(jìn)行了歸納分類。通過實(shí)際使用效果，給出了慢行道彩色路面質(zhì)量評(píng)價(jià)的六個(gè)重要指標(biāo)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)處理圖像，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的定量分析，形成了慢行道彩色路面適用性評(píng)價(jià)方法。

【關(guān)鍵詞】慢行道； 彩色路面； 計(jì)算機(jī)視覺； 評(píng)價(jià)方法； 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

【中圖分類號(hào)】U412.37+8【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

［定稿日期］2022-12-02

［作者簡介］王一博（1997—），女，碩士， 助理工程師，研究方向?yàn)榈缆饭こ獭?/p>

0 引言

近年來，我國多個(gè)城市相繼發(fā)布了慢行系統(tǒng)的規(guī)劃和建設(shè)目標(biāo)［1-4］。彩色慢行道可以形成良好的視覺效果，與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，滿足人們對(duì)于審美的要求。我國對(duì)于彩色路面的研究始于20世紀(jì)80年代，并取得了一系列成果。李澤良等［5］研究了彩色瀝青道路的特性及應(yīng)用。張文才［6］對(duì)環(huán)氧類聚合物彩色路面的固化機(jī)理展開研究。陳小薇［7］通過試驗(yàn)研究骨料和膠黏劑對(duì)彩色防滑路面材料性能的影響。周彤［8］通過試驗(yàn)研究不同紫外線吸光劑用量對(duì)彩色路面環(huán)氧抗滑面層性能的影響。在工程應(yīng)用方面，袁景玉［9］研究顏色對(duì)隧道內(nèi)駕駛員視覺的影響。周月明［10］研究雙組份彩色陶瓷顆粒路面對(duì)公交專用道的影響。

上述研究大多針對(duì)彩色路面材料性能與工程應(yīng)用情況。然而，作為一種在國內(nèi)起步較晚的新興路面，彩色路面產(chǎn)品的更新迭代速度較快，標(biāo)準(zhǔn)與市場(chǎng)的不統(tǒng)一也造成了建設(shè)單位選擇的困擾，無法快速針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行選擇，相關(guān)的技術(shù)研究與應(yīng)用體系還不夠成熟。本文結(jié)合現(xiàn)有慢行道彩色路面技術(shù)使用情況，對(duì)慢行道彩色路面技術(shù)進(jìn)行了歸納分類。結(jié)合工程實(shí)例，應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺中的圖像處理技術(shù)獲取評(píng)價(jià)等級(jí)，得到慢行道彩色路面評(píng)價(jià)方法。

1 彩色路面分類及調(diào)研

1.1 彩色路面分類

彩色路面分類標(biāo)準(zhǔn)較多，如施工工藝、彩色面層厚度、材料種類等。根據(jù)施工工藝的不同，可以分為攤鋪成型、噴涂涂料、刮涂涂料與撒布顆粒。根據(jù)彩色面層厚度，以1 cm為限，超過1 cm的彩色路面定義為厚層路面，厚度小于1 cm的彩色路面定義為薄層路面。根據(jù)材料的不同，可以分為彩色瀝青路面、彩色水泥混凝土路面、彩色聚合物路面，分類結(jié)果見表1。

1.2 項(xiàng)目調(diào)研

以資料搜集和現(xiàn)場(chǎng)踏勘的方式，對(duì)各類慢行道彩色路面的使用效果和主要指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析。調(diào)查指標(biāo)分為定量分析和定性分析兩類，其中定量分析類指標(biāo)通過相關(guān)資料、圖紙等內(nèi)業(yè)調(diào)研渠道獲取，定性分析類指標(biāo)主要通過現(xiàn)場(chǎng)走訪踏勘等外業(yè)調(diào)研渠道獲取。

調(diào)研項(xiàng)目包含了彩色瀝青、彩色透水混凝土、彩色露石混凝土、水性無機(jī)鹽類、橡膠類、膠粘石類、 mmA、彩色磚、水性丙烯酸類共9種路面類型，公園、廣場(chǎng)、綠道、停車場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地、醫(yī)院共6種應(yīng)用場(chǎng)景類型，如圖1所示。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)獲取

彩色路面主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包含耐久性能、抗滑性能、色彩性能、抗污性能、成本指標(biāo)與場(chǎng)景契合。為了定量分析彩色路面性能指標(biāo)，采用Visual Studio Code，利用圖像處理法，人工采集樣本點(diǎn)，并記錄這些點(diǎn)的RGB值，遍歷圖片尋找與路面污漬、裂縫、掉籽等顏色相近的點(diǎn)，其中顏色相近是指通過設(shè)置閾值，找出與目標(biāo)點(diǎn)RGB范圍內(nèi)的點(diǎn)，最后統(tǒng)計(jì)滿足條件的點(diǎn)的比例，圖2為圖像處理流程。

2.2 耐久性能

耐久性能是指彩色路面在使用過程中，抵抗各種因素保持其原有性能的能力，關(guān)系到彩色路面的使用壽命。通過統(tǒng)計(jì)路面病害區(qū)域所占比例反映路面耐久性。掉籽率是耐久性的主要控制指標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果，以興隆湖綠道彩色路面掉籽病害為例，每半年記錄一次路面情況，發(fā)現(xiàn)掉籽率（圖3）范圍通常為0～12%。以時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制掉籽病害的時(shí)程曲線，如圖4所示。從圖中可以看出，掉籽率先緩慢增加后快速增加并逐漸趨于穩(wěn)定。這是由于彩色路面通行初期，膠黏劑及面層結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，路面耐久性僅輕微降低，隨著通行時(shí)間的增加，膠黏劑老化速率加快，面層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，掉籽率發(fā)展較快。

2.3 抗滑性能

抗滑性作為路面的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，關(guān)系到行人及行車安全。我國現(xiàn)行規(guī)范JT/T 712-2008《路面防滑涂料》中以擺式儀測(cè)定擺值BPN或用摩擦系數(shù)測(cè)定車測(cè)定橫向力系數(shù)SFC，以表征路面的抗滑能力。規(guī)范中規(guī)定，路面防滑等級(jí)分為高防滑型、中防滑型、普通防滑型三個(gè)等級(jí)，具體數(shù)值如表2所示。

圖5為調(diào)研的彩色路面初始狀態(tài)的抗滑值測(cè)量結(jié)果。對(duì)普通防滑型的水性SP彩色路面、中防滑型的水性丙烯酸路面、高防滑型的陶瓷顆粒彩色防滑路面開展長期監(jiān)測(cè)，繪制抗滑值隨時(shí)間變化的時(shí)程曲線，如圖6所示。抗滑值先緩慢減小后快速減小至趨于穩(wěn)定。這是由于彩色路面的抗滑作用主要受構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)的影響。經(jīng)歷荷載反復(fù)碾壓后，路面上不均勻起伏開口孔隙的平均深度減小，路面摩擦系數(shù)降低，這兩種因素都隨著通行時(shí)間的增加緩慢發(fā)展后快速發(fā)展直至趨于穩(wěn)定。

2.4 色彩性能

彩色路面以其絢麗的色彩、精美的圖案而具有較高的觀賞性與美化城市景觀的功能。紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三個(gè)顏色通道的變化疊加，幾乎可以得到人類能感知的所有顏色，是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一。為了精確對(duì)比彩色路面使用過程中的顏色變化，采用式（1）將每個(gè)顏色的R、G、B值轉(zhuǎn)化為灰度值，灰度值范圍為0～225，其中0表示全黑，255表示全白。

Gray=2.2R2.2+（1.5G）2.2+（0.6B）2.212.2+1.52.2+0.62.2（1）

式中：Gray代表灰度值，R代表紅色通道值，G代表綠色通道值，B代表藍(lán)色通道值。

圖7從左至右分別為同一處彩色路面建成時(shí)、通行半年、一年、兩年與三年后的路面顏色情況，通過式（1）可以算出其灰度值分別為164、137、72和69。圖8為灰度值隨時(shí)間的變化情況，可以看到，在通行時(shí)間一年內(nèi)，灰度值降低速率較快，將此過程定義為顏色快速衰減期;通行時(shí)間1～2年，灰度值降低速率變緩，此過程定義為顏色緩慢衰減期;通行時(shí)間超過兩年后，灰度值趨于穩(wěn)定，即路面顏色基本不變，此過程定義為顏色穩(wěn)定期。

2.5 抗污性能

抗污性能關(guān)系到彩色路面的色彩保持效果，抗污性能差的彩色路面使用效果嚴(yán)重降低，增加維護(hù)保養(yǎng)成本。與3.2類似，采用圖像法統(tǒng)計(jì)路面污漬情況。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研拍攝的圖片進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)臟污率在0～13%范圍變化。圖9為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研彩色路面臟污率隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線，可以看出，臟污率隨通行時(shí)間增加而緩慢增加后快速增加并趨于穩(wěn)定。

2.6 成本指標(biāo)

成本指標(biāo)包含工程造價(jià)和施工周期，工程造價(jià)主要受路面材料影響，不同彩色路面價(jià)格不一。施工周期主要受施工工藝和施工難度影響，部分彩色路面施工工藝較復(fù)雜，材料固化干燥速度慢，施工難度大，施工工期長。因此評(píng)價(jià)時(shí)需考慮資金、工期等因素綜合分析。

2.7 場(chǎng)景契合

場(chǎng)景契合度反映了彩色路面與周圍風(fēng)景、建筑等環(huán)境的匹配程度，影響到彩色路面的表達(dá)效果。例如運(yùn)動(dòng)類場(chǎng)景的彩色路面需要融合運(yùn)動(dòng)帶來的動(dòng)感活力的氛圍，休閑廣場(chǎng)的彩色路面需要給人以舒適輕松的直觀感受。因此評(píng)價(jià)時(shí)需從人文、藝術(shù)以及環(huán)境的協(xié)調(diào)度等因素綜合分析。

3 評(píng)價(jià)方法

3.1 評(píng)價(jià)方法

在彩色路面的六個(gè)指標(biāo)中，耐久性能、抗滑性能、色彩性能與抗污性能為定量分析指標(biāo)，成本指標(biāo)與場(chǎng)景契合為定性分析指標(biāo)。對(duì)于定量分析指標(biāo)，可基于不同應(yīng)用場(chǎng)景將不同指標(biāo)賦予指標(biāo)權(quán)重。權(quán)重需根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目具體分析，以A、B、C、D分別表示耐久性能、抗滑性能、色彩性能與抗污性能的權(quán)重。上文已得到四個(gè)指標(biāo)的時(shí)程曲線，因此將初始狀態(tài)值定為100，趨于穩(wěn)定時(shí)的狀態(tài)值定為60，在此區(qū)間內(nèi)的任一狀態(tài)可根據(jù)上述方法，按照插值法計(jì)算該狀態(tài)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)值，結(jié)合權(quán)重，即可得到綜合考慮四個(gè)指標(biāo)后的評(píng)價(jià)值。對(duì)于定性分析指標(biāo)，成本指標(biāo)與場(chǎng)景契合僅作為附加考慮指標(biāo)。

3.2 評(píng)價(jià)方法應(yīng)用

以某一綠道的彩色路面為例，通過調(diào)研可得到其造價(jià)、施工難度、場(chǎng)景契合等指標(biāo)情況。對(duì)此彩色路面開展長期監(jiān)測(cè)，定量評(píng)價(jià)指標(biāo)見表3。

基于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地對(duì)于抗滑性能要求相對(duì)較高的特點(diǎn)，將彩色路面抗滑性能權(quán)重設(shè)置為35%，對(duì)色彩性能要求相對(duì)較低，權(quán)重為15%，耐久性能和抗污性能權(quán)重分別為30%和20%。權(quán)重隨慢行道使用場(chǎng)景等實(shí)際因素發(fā)生變化。

考慮權(quán)重之后的狀態(tài)值如表4所示?？梢钥吹剑ㄐ邪肽旰笏膫€(gè)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)狀態(tài)值為92.81，通行一年后降低為78.58，四個(gè)性能均有較大幅度衰減。

繪制衰減時(shí)程曲線見圖10，可以看到狀態(tài)值隨通行時(shí)間增加，先緩慢減小后快速減小并趨于穩(wěn)定。快速減小起始點(diǎn)（圖10點(diǎn)A）對(duì)應(yīng)的時(shí)間約5個(gè)月，快速減小終止點(diǎn)（圖10點(diǎn)B）對(duì)應(yīng)的時(shí)間約18個(gè)月，此彩色路面衰減速率約2.85/月，此方法可以應(yīng)用于多種慢行道彩色路面，得到不同彩色路面的衰減速率。

4 結(jié)論

本文以慢行道彩色路面為研究對(duì)象，通過分析歸納與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)合的形式，確定彩色路面的六個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺開展圖像處理，分析彩色路面全生命周期服役性能，總體結(jié)論：

（1）通過資料收集，總結(jié)了慢行道彩色路面技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)技術(shù)分類進(jìn)行了歸納分析。

（2）通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析了慢行道彩色路面技術(shù)實(shí)際使用效果以及長期服役性能衰減規(guī)律。

（3）確定了慢行道彩色路面的六個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了不同指標(biāo)的定量化和定性化分析。

（4）提出了慢行道彩色路面綜合評(píng)價(jià)方法，用于評(píng)價(jià)某種慢行道彩色路面全生命周期的服役性能和多種彩色路面技術(shù)對(duì)比分析，可為實(shí)際工程的慢行道彩色路面技術(shù)的方案比選提供理論參考。

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