摘要：路面抗滑能力是影响路面使用品质的主要指标之一。对于路面抗滑性能主要通过铺砂法检测面层的构造深度，通过摆式仪和横向力系数车测试摩擦系数。前两者由于检测范围､检测速度､采样点数等方面的限制，且受人为因素影响大，不能确切地反映路面的抗滑性能，因此在高等级道路中往往采用横向力系数车测试法进行检测。
关键词：横向力系数测试系统；路面检测；影响因素
1 路面横向力系数测试车的用途及原理
1.1 用途
随着我国对交通建设投入力度增大，全国各地大量修建高等级公路，高速公路路网已经基本形成。随着对路面安全使用性能要求的提高，路面的抗滑指标得到建设部门的重视。全国很多省市公路工程质量监督单位及公路管理部门都将路面横向力系数列为路面验收评价和养护管理的重要指标。
路面横向力系数测试车作为路面质量验收的最有效的手段，具有以下特点：
(1)模拟汽车的真实行驶状况，检测结果能真实地反应路面的实际情况。
(2)自动化程度高，检测数据更准确可靠，且检测速度高，对交通影响比较小。
(3)检测人员不需要路面作业，安全性比较好。
1.2 测试原理
横向力系数测试车在各组成部分的共同作用下，完成路面的检测工作。测量机构包括与测试车前进方向成15°夹角的测试轮､测试轮配重及直线轴承､牵引装置组成。供水系统主要为测试轮提供一条具有一定水膜厚度的湿润带。在进行横向力测试时，测量系统放置在路面上，由牵引车带动向前行驶，单侧轮胎垂直载荷1.27kN，由于与车辆前进方向的测试轮夹角为15°角，所以就会产生一个横向力，该横向力与试验轮对路面荷载的比值即为横向力系数，这个横向力通过拉力传感器转变成为模拟信号传递给数据采集系统，然后由数据采集系统处理成单位需要的SFC值，测试原理图见下图1：
图1双轮式横向力测试车测试原理图
2 测试结果与分析
2.1 胎压的影响
测试轮气压每次检测前虽均经过压力表确认，以保证气压在规定范围内，但在检测过程中气压会有小幅度的降低。为了分析胎压降低对SFC值检测结果的影响，在同一路段采用同一轮胎，在规定胎压和胎压降低10%的条件下分别测量SFC值。经检测，在正常胎压下测试平均值为63.3，胎压降低10%的条件下测试平均值为63.7，相对偏差为0.6%。因此在胎压下降10%时，与正常胎压时相比，SFC测试结果稍大，但影响程度有限，说明轮胎气压小幅度的降低对抗滑性能的评定结果影响较小。
2.2 轮胎磨损的影响
横向力系数的测定主要就是采用轮胎与路面的摩擦测得，所以该系统有明确要求的胎压和轮胎接触面积要求。由于连续进行检测，会使轮胎磨损，造成接地面积发生变化。为了测定轮胎磨损状况对SFC检测结果的影响，采用新轮胎､旧轮胎在同一检测路段分别进行3次重复实验，经检测，新轮胎的测试平均值为63.3，旧轮胎的测试平均值为68.7，相对偏差为8.5%，与新轮胎相比，旧轮胎由于磨损使得SFC测试结果偏大，影响程度明显，同时，由于轮胎磨损严重，在检测过程中容易出现爆胎，给检测过程带来危险。因此，在每次检测前应对轮胎进行检查，以保证检测结果的准确性与检测过程的安全性。
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2.3 温度的影响
横向力系数测试是根据摩擦机理，通过测试轮与路面之间的相互作用，从而测得相应的摩擦系数。横向力系数车测试轮是采用专用的光面充气轮胎，轮胎与路面是接触的，轮胎所用橡胶的物理性能会对测试结果产生直接的影响。然而，测试轮其硬度､韧性在受温度和湿度变化的客观条件下，会呈现出差异。所以为了客观､准确地反映不同温度下，测试结果的统一性，本文从温度这一影响因素进行研究,分析温度对横向力系数测试结果的影响程度。如图2。
图2 不同温度下SFC的试验结果
注：路段D1､路段D2为新建路面；路段D3､路段D4为旧路面。
SFC值与温度有着直接的关系，SFC值无论在新旧道路上都会随着温度的升高而呈现下降的趋势。当在夏季进行检测作业的情况下，路表温度可达到60℃，在此温度下沥青流变性增加，对于级配不良的沥青路面，其结构层会在荷载的作用下发生改变。此时测得的SFC值所反映的实际抗滑能力无法得到准确的验证。
再对比新旧路面的测试结果，可以看出：随着交通荷载的开放与作用，路段D4出现了面层泛油的现象，测试过程中轮胎与油面接触，所测的SFC值在相同温度下，较D3路段的值更小，而且随着温度的升高，两者的差值逐渐增大。主要原因是因为橡胶与沥青两种材料表面都较光滑，在水膜的作用下，摩擦力随着温度的升高呈现出衰减。
2.4 路面状况的影响
路面横向力系数的测试过程中，由于车辆在路面上行驶，这时路表就可能受到污染，特别是渣土车在运输过程中掉落的渣土､扬起的灰尘，会堵塞面层的空隙。此时，污染物存在，在水膜的作用下，导致测试轮胎与路面的摩擦力减小，所测的SFC值不能真实地反映路面的抗滑能力。为此本文对该因素进行相关研究，选择路段D1和路段D2作为试验段，都是新建高速公路中的一段，且由于施工车辆在路上行驶，两段路都有一定程度的污染。
试验方案为：1)路面污染：对D1路段和D2路段路面人为往路面上洒砂，模拟面层受到污染，然后对其进行测试。2)路面洁净：先对D1路段和D2路段路面进行冲洗，直接对其面层进行测试。
路段D1路面洁净与路面污染两者最大差值为3.2，路段D2路面洁净与路面污染的最大差值为3.7。并且测试单点值的离散程度较大，这主要是人为的模拟路面污染，导致测试点污染程度各异，但是冲洗后路面洁净下的SFC值比路面污染下的值有明显的提高，说明路面洁净程度对测试的结果有一定的影响。
2.5 其他因素的影响
横向力系数测试过程外部因素不尽相同，所以测试结果还与路面的横坡和水膜厚度等因素有关。如横坡偏大，测得的结果会偏小，但一般都在测试误差范围内。测试轮的胎面在与面层的混合料接触时，在不同的水膜厚度下，对胎面与路面的抗滑性能也有一定的影响，研究表明水膜厚度越厚，实测的SFC值偏小。特别是下过雨后，路面在潮湿状态下，测出的数据偏小。
总之，横向力系数测试车系统因其检测范围､检测速度､工作效率､设备工作稳定性等方面的明显优势而在高等级道路SFC值检测中得到广泛应用。由于受实验测试次数及路段长度等因素的限制，该文所得数据可能存在偶然性，需在以后工作中作进一步研究。
参考文献
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[2]帅亚玲.公路隧道抗滑降噪混凝土路面施工技术研究[D].兰州交通大学，2016.
[3]柴彩萍，岳卫民.沥青路面抗滑性能及测试方法研究[J].路基工程，2013，04：66-69+75.
论文作者:李永强
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：路面论文; 测试论文; 横向论文; 轮胎论文; 路段论文; 系数论文; 温度论文; 《基层建设》2017年第14期论文;