路面橫向力系數(shù)檢測常見問題探討

許成珩

(福建省交通建設(shè)工程試驗檢測中心)

路面橫向力系數(shù)檢測常見問題探討

許成珩

(福建省交通建設(shè)工程試驗檢測中心)

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

路面橫向力系數(shù);檢測技術(shù);問題探討

1 概述

近年來隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，高等級公路的大量修建，到目前我國高速公路路網(wǎng)已基本形成，高等級公路交通流量大，車行速度快，交通事故頻發(fā)，給我國經(jīng)濟帶來巨大損失。因此對路面抗滑能力的要求也隨之提高，路面抗滑能力的檢測也變得更加重要。

路面抗滑檢測分為摩擦系數(shù)檢測和構(gòu)造深度檢測，摩擦系數(shù)檢測又分為擺式儀測定法和橫向力系數(shù)車測定法，目前我國路面橫向力系數(shù)檢測引入英國的SCRIM系統(tǒng)，本文所探討的橫向力系數(shù)特指SCRIM系統(tǒng)所測試的技術(shù)指標SFC值。

2 SCRIM系統(tǒng)檢測特點

(1)長距離連續(xù)檢測，速度快，效率高

SCRIM系統(tǒng)由于自備很大容量的蓄水裝置，測試輪很耐磨，檢測時車速較快，因此可以實現(xiàn)長距離連續(xù)快速檢測。

(2)更符合汽車在路面上行駛時的工作狀態(tài)

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

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

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

(4)檢測條件不受天氣影響，檢測時對交通的影響較小

SCRIM系統(tǒng)是車載的，且檢測時在檢測輪前方需要一濕潤帶，所以下雨天時檢測更方便。檢測時標準速度為50 km/h，雙向四車道以上的高速公路采取簡單的安全措施即可，無需封道或布控。

(5)不宜進行短距離測試

SCRIM系統(tǒng)檢測車較為笨重，檢測時需預跑一段距離，且規(guī)范規(guī)定檢測標準速度為50 km/h，所以不宜檢測像匝道那樣路面較窄，彎道曲線半徑較小，里程較短的路面。

(6)無法對其進行直接標定

SCRIM系統(tǒng)所檢測的SFC值是一個動態(tài)值，檢測結(jié)果無法判斷其誤差的大小，就是無法判斷其接近真實值的程度，也沒法制造出標準路面對SCRIM系統(tǒng)進行標定，因為路面的SFC值是隨著路面的老化而變化的。只能通過定期多家試驗室比對的方法對其可靠性進行判斷，另外還要對其重要的部件如測試輪角度、測試輪總成(包括配重)對路面的垂直力、氣壓表、標定用壓力計等進行定期標定，每次檢測前檢查儀器處于正常狀態(tài)。

3 橫向力系數(shù)諾干問題的探討

(1)SCRIM系統(tǒng)的比對

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

本次比對共有7個試驗室，測試路段300 m，每個試驗室測試3次，數(shù)據(jù)輸出段長為5 m，全路段測試數(shù)據(jù)的平均值作為一個結(jié)果。

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

判斷標準：k≤kcri則試驗數(shù)據(jù)可靠，否則離散性過大，不可靠;│h│≤hcrit則試驗數(shù)據(jù)可靠，否則復現(xiàn)性偏差過大。

②試驗室間Z(穩(wěn)健)值按

判斷標準：│Z│≤2則結(jié)果滿意，2＜│Z│＜3則有問題需核查，│Z│≥3則不滿意或離群。比對結(jié)果如下表。

試驗次序/試驗室號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標準差/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試驗室內(nèi)一致性k 0.86 1.37 0.76 0.71 0.80 1.24 1.06試驗室間一致性h -0.26 1.26 0.31 -1.02 -0.07 1.15 -1.37試驗室間Z(穩(wěn)健)值-0.23 1.10 0.25 -0.88 -0.06 1.00 -1.19

結(jié)論各試驗室比對結(jié)果令人滿意。

(2)重要部件的標定

SCRIM系統(tǒng)重要部件除了按說明書進行標定外還應注意以下幾點。

①溫度傳感器的標定。

在現(xiàn)場檢測完成后需對SFC值進行溫度修正，所以溫度傳感器的標定就變得很重要。常用的一種方法是在靜止狀態(tài)下將一杯水放在紅外線溫度傳感器的下方，同時用酒精溫度計測量水溫，以酒精溫度計所測得的溫度來標定紅外線溫度傳感器。但在應用中發(fā)現(xiàn)SCRIM系統(tǒng)在靜止狀態(tài)下和在運動檢測狀態(tài)下所測出同一路面的溫度差別較大，所以我認為以下標定方法更適宜。選一平整溫度相對均勻的路段，在該路段縱斷面上均勻分布多個酒精溫度計測量點，將SCRIM系統(tǒng)檢測段長設(shè)置為該路段長度，在檢測狀態(tài)下測出路面的溫度，同時讀取各酒精溫度計的數(shù)值，取其平均值對SCRIM系統(tǒng)溫度傳感器進行標定。

②拉力傳感器在標定時應在水平的場地上進行，這樣可避免由于測試輪總成(包括配重)的自重分力而產(chǎn)生的誤差。SCRIM系統(tǒng)長期使用后測試輪偏角不可避免的發(fā)生變化，測試輪偏角的標定在系統(tǒng)說明書并未提及，可以用投影法對其進行標定。測試輪靜態(tài)垂直標準荷載是2 000N±20N，標定時要用壓力計而不能用質(zhì)量計量器具，2 000 N并不等于200 kg力，因系統(tǒng)內(nèi)的Fυ值默認為2 000 N。此外靜態(tài)垂直荷載最好控制在標準值的上限，因為靜態(tài)垂直荷載會隨著檢測過程中輪胎的磨損而變小。

(3)檢測過程中的常見問題

①規(guī)范要求檢測時在測試輪前要形成一條充分濕潤的水帶，這是為了模擬車輛在雨天最不利的條件下行駛，測試輪前方的路面濕潤程度對檢測的結(jié)果影響很大，為了避免水帶不夠濕潤對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，應注意一下幾點：a給水罐裝水時要加清潔的水以避免供水系統(tǒng)水管堵塞;b供水閥門要開到足夠大;c為了使噴出來的水不被吹離指定位置，檢測時應關(guān)閉檢測車測試輪位置的拉門;d檢測中時刻注意水罐水量，及時加水。

②SCRIM2007型路面檢測車左右兩側(cè)各有一個測試輪，兩邊可以獨立檢測。經(jīng)過大量的檢測發(fā)現(xiàn)左測輪的測試值比右測輪的測試值大3%左右，這是因為路面橫披的存在，使得測試輪總成(包括配重)自重分力對左側(cè)的影響是正值，對右側(cè)的影響是負值。我認為應同時用兩側(cè)的測試輪同時檢測取其平均值作為檢測結(jié)果，這不僅能消除以上誤差，更能真實的模擬道路上行駛的車輛。

③前面提到過SCRIM系統(tǒng)檢測車不宜檢測像匝道那樣路面較窄，彎道曲線半徑較小，里程較短的路面。但當不得已要檢測時測試速度不應是50km/h，而是應該按路面的限速速度稍低的速度進行檢測，這不僅可以保證檢測的安全，更能真實的模擬道路上行駛的車輛。

④SFC值會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，一般行車道比超車道大，同一車道車轍位置最大，所以在檢測時(尤其是已通車的路面)檢測輪要沿著車轍位置檢測，這樣更接近現(xiàn)實中車輛行駛的軌跡。此外檢測時應盡量避免壓到標線。

⑤檢測完成后按規(guī)范要求對SFC值進行速度和溫度修正，如果用人工計算進行修正工作量很大(一條30km雙向四車道的高速公路，按段長20m計算就有4500個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SFC值進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

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

［1］公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程(JTG E60-2008)［S］.

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

［3］武麗麗，等.路面橫向力系數(shù)測試系統(tǒng)［J］.天津科技大學學報，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。