路面橫向力系數檢測常見問題探討

許成珩

(福建省交通建設工程試驗檢測中心)

路面橫向力系數檢測常見問題探討

許成珩

(福建省交通建設工程試驗檢測中心)

著重介紹橫向力系數檢測的原理及其特點，并就路面橫向力系數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;檢測技術;問題探討

1 概述

近年來隨著我國國民經濟的迅速發展，高等級公路的大量修建，到目前我國高速公路路網已基本形成，高等級公路交通流量大，車行速度快，交通事故頻發，給我國經濟帶來巨大損失。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檢測和構造深度檢測，摩擦系數檢測又分為擺式儀測定法和橫向力系數車測定法，目前我國路面橫向力系數檢測引入英國的SCRIM系統，本文所探討的橫向力系數特指SCRIM系統所測試的技術指標SFC值。

2 SCRIM系統檢測特點

(1)長距離連續檢測，速度快，效率高

SCRIM系統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，因此可以實現長距離連續快速檢測。

(2)更符合汽車在路面上行駛時的工作狀態

在道路行車狀態時，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滑的傾向，所以SFC值與其他類型設備測試的摩擦系數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生側滑的能力。

(3)檢測結果更能反映路面的整體抗滑性能，檢測結果相對客觀，

與鋪砂法測構造深度和擺式儀法測摩擦系數相比，由于橫向力檢測是在道路的縱向上的連續檢測，實現了線檢測，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系統檢測車較為笨重，檢測時需預跑一段距離，且規范規定檢測標準速度為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系統所檢測的SFC值是一個動態值，檢測結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。

3 橫向力系數諾干問題的探討

(1)SCRIM系統的比對

如前所述為提高檢測結果的可靠性必須對SCRIM系統進行定期比對，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，數據輸出段長為5 m，全路段測試數據的平均值作為一個結果。

①在顯著性水平為5%，p=7，n=3的情況下，試驗室內一致性指標臨界值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則試驗數據可靠，否則離散性過大，不可靠;│h│≤hcrit則試驗數據可靠，否則復現性偏差過大。

②試驗室間Z(穩健)值按

判斷標準：│Z│≤2則結果滿意，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/% 0.85 1.32 0.74 0.72 0.79 1.19 1.07試驗室內一致性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(穩健)值-0.23 1.10 0.25 -0.88 -0.06 1.00 -1.19

結論各試驗室比對結果令人滿意。

(2)重要部件的標定

SCRIM系統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。但在應用中發現SCRIM系統在靜止狀態下和在運動檢測狀態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系統檢測段長設置為該路段長度，在檢測狀態下測出路面的溫度，同時讀取各酒精溫度計的數值，取其平均值對SCRIM系統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)的自重分力而產生的誤差。SCRIM系統長期使用后測試輪偏角不可避免的發生變化，測試輪偏角的標定在系統說明書并未提及，可以用投影法對其進行標定。測試輪靜態垂直標準荷載是2 000N±20N，標定時要用壓力計而不能用質量計量器具，2 000 N并不等于200 kg力，因系統內的Fυ值默認為2 000 N。此外靜態垂直荷載最好控制在標準值的上限，因為靜態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果影響很大，為了避免水帶不夠濕潤對檢測結果產生影響，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各有一個測試輪，兩邊可以獨立檢測。經過大量的檢測發現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)自重分力對左側的影響是正值，對右側的影響是負值。我認為應同時用兩側的測試輪同時檢測取其平均值作為檢測結果，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、路面面層結構、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 結束語

路面橫向力系數是關系到行車安全的重要指標，橫向力系數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，為路面行車安全提供可靠數據。

［1］公路路基路面現場測試規程(JTG E60-2008)［S］.

［2］公路瀝青路面設計規范(JTG D50-2006)［S］.

［3］武麗麗，等.路面橫向力系數測試系統［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。