輪胎濕抓地專用測試道檢測及維護保養方法探討

朱遙，施磊，楊振，陳志強

（中汽研汽車試驗場股份有限公司，江蘇 鹽城 224100）

前言

近些年來，隨著社會對能源、環保、道路安全的認知加深，諸多國家或地區出臺了輪胎標簽制度，旨在減少溫室氣體排放，減少噪聲污染，提高道路的安全性。其中安全性的實現基于提高輪胎標簽制度中濕地抓著性能等級的準入門檻，確保消費者購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試作為一個室外性能檢測項目，其測試結果受到諸多客觀因素的影響（例如自然風、水膜厚度、路面摩擦系數、環境溫度等）。為分析上述因素對最終測試結果的影響，部分研究人員[1-2]已經開展過輪胎濕地抓著性能測試的影響因素探究，研究結果表明，測試路面的狀態對于結果地輸出有著重要的作用。為此本文總結了濕抓地專用測試道路在定期核查及維護保養方面的方法，對濕抓地專用測試道路施工建設、使用及后期維護保養有一定的借鑒意義。

1 道路參數要求及檢測方法

為確保道路的各項參數能夠持續滿足相關法規標準的要求，應定期對路面的狀態進行核查。目前國內測試常用的濕抓地測試標準有：ECE R117 02.Rev4、GB/T 21910-2017、GB/T 35163-2017、ISO23671：2015、ISO15222：2011[3-5]，這幾項標準對路面的參數要求基本一致，要求如下：

（1）試驗路面的坡度應不大于2%且均勻一致，用3m長的直尺測量時試驗路面長度或寬度方向的坡度應不大于6mm；

（2）路面所用的材料、鋪設年限、磨蝕要一致，路面上不得有松動材料和外來物；

（3）路面應采用密級配瀝青混合料，石料最大公稱粒徑為8mm-13mm；

（4）路面構造深度按（MTD）ASTM E965-96 進行測試，應為0.7mm±0.3mm；

（5）試驗路面濕摩擦特性應符合以下兩者之一：

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

2）標準輪胎（SRTT）試驗方法：裝配滿足ASTM E1136要求的標準試驗輪胎，拖車以65km/h 地試驗速度測得的并用溫度修正系數校正后的平均峰值制動力系數為0.7±0.1[4]。

1.1 路面坡度

路面坡度的存在不僅對試驗輪胎的動態載荷和路面的排水造成影響，也會對車輛的操縱性、安全性和舒適性產生不利影響，因此道路表面的坡度測量非常重要。根據濕抓地測試標準的要求，路面橫縱向坡度采用3m 直尺法測量。

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

圖2 塞尺

測量路面間隙時，將3m 尺放置在待測區域，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，將塞尺塞進最大間隙處，塞尺與直尺底部接觸位置的刻度即表征該區域的最大間隙。

1.2 路面構造深度

路面構造深度的測量采用手工鋪砂法，該方法使用一個標準流程測量路面的平均宏觀紋理深度，其測量結果對路面微觀紋理特征不敏感。手工鋪砂法涉及的到測量儀器如下所示：

量筒：體積≥25000mm3的一個金屬或塑料材質的量筒，用于確定每次攤鋪的細砂體積。

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

毛刷：正式測量前使用硬質或軟毛刷清潔地表的雜質。

風屏障：測量時放置在現場的防風設施，保證細砂攤鋪過程不受自然風的影響。

標尺：測量標尺的長度應≥305mm，標尺的分辨率為2.5mm 或1mm。

圖3 為手工鋪砂法用到的測量工具。

圖3 手工鋪砂法測量工具

測量步驟：選擇一片干燥均勻，無裂縫和異常凸起的路面。使用毛刷徹底清除道路表面雜質，在待測試區域放置風屏障；將勻質細砂裝進已知體積的量筒中，輕拍量筒底部；裝進更多的細砂，用水平尺將量筒頂部凸起的細砂刮平；將細砂倒在待測試區域，使用攤鋪工具將細砂均勻的攤鋪在道路表面，測量并記錄下攤鋪圓形區的平均直徑，平均路面構造深度MTD 計算公式見式（1）：

式中：

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

V=細砂體積，單位立方毫米（mm3）；

D=細砂攤鋪圓形區域平均直徑，單位毫米（mm）。

手工鋪沙法具有操作簡單、快捷等特點，可以反映較小區間路面構造深度的特征，但是存在測試連續性差，無法反映整條測試路面的構造深度情況。

1.3 路面摩擦系數

1.3.1 英式擺錘法（BPN）

英式擺錘法使用一個鐘擺式測試儀器和一個標準橡膠滑塊用于測量路面的摩擦特性，擺式儀圖片如圖4 所示。測量時，將擺式儀擺錘從一定高度松開，下擺時擺錘底部橡膠滑塊同測試路面接觸，兩者之間因摩擦產生能量損失，擺錘回擺時會低于下擺的高度。橡膠塊和路面之間的摩擦阻力越大，測得的BPN 數值越大。

圖4 英式擺錘儀

測試時路面每隔10m 標注一個點，每個點重復測試5 次BPN 數值，BPN 平均值的變異系數不大于10%，BPN 計算公式如式（2）（3）。

式中：

t-測試路面的溫度，單位為攝氏度（℃）。

擺式儀法具有操作簡單，測試數據穩定特點，但是該方法僅能表征靜態工況下路面的摩擦特性[6]，不同型號的擺式儀之間測試結果有較大差異，且該設備受人為操作影響大，測量結果存在一定的誤差。定期對路面核查時，應由專人負責，以減少人為操作引起的測量結果差異。該方法適用于小區域的路面抗滑特性檢測，大面積的路面檢測不適用。

1.3.2 標準輪胎（SRTT）試驗方法

該方法使用專用的輪胎牽引力測試設備，設備由前部的牽引車和后部的測試拖車組成，能實時采集輪胎制動過程中的受到的縱向牽引力和垂向負荷數據，縱向牽引力與垂向負荷的比值即為輪胎制動力系數。測試使用的標準輪胎規格為P195/75R14，其特性須滿足ASTM E1136 的要求[7]，標準輪胎圖片如圖5 所示。輪胎牽引力測試設備搭配該輪胎以65km/h 地試驗速度并用式（4）式（5）溫度修正系數校正后的平均峰值制動力系數為0.7±0.1。測試可使用光柵觸發輪胎制動，確保每次輪胎在路面同一位置制動。

圖5 P195/75R14 標準測試輪胎

式中：

t—濕潤條件下的測試路面的溫度，單位為攝氏度（℃）。

輪胎牽引力測試設備具有測試效率高，自動采集，連續測量等特點。對于操作人員而言，只需控制好車輛的行駛速度和行駛軌跡，測量結果人為影響因素小。但是國內目前暫未該類設備的生產廠家，設備依賴進口，采購、維護成本高，后期設備出現故障供應商響應不及時。

2 定期核查及維護保養方法

2.1 定期核查方法

為驗證路面相關參數在不同周期下的變化，須定時對相關參數核查，建議在測試道路表面固定測量位置，測量點位可用白色記號筆標注。點位設置建議在車輛左右車轍處，縱向每隔10m 設置一個點位。

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

2.2 維護保養方法

2.2.1 路面構造深度變化規律

一條濕附瀝青路從竣工驗收到重新攤鋪，MTD（路面構造深度）一般經歷以下4 個過程：（1）面層集料和砂層緊密結合，此時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，細集料輕微損失，瀝青中混合的砂石會露出來。（3）再經過一段時間的風吹日曬，面層集料和砂層礦粉流失嚴重[7]，道路表面的砂石逐漸磨平，此時路面構造深度可能超出法規要求的限制。（4）面層集料和砂層礦粉幾乎脫落。如果路面構造深度超出法規的要求，需要重新攤鋪測試道路。圖6 展示了濕附瀝青路面層集料和砂層在不同時期的變化。

圖6 面層集料及砂層變化

2.2.2 測試道路建立分段使用機制

路面分區域使用可參照以下方式分類：（1）實車法與拖車法制動區域分開。拖車法制動多為單點制動，即在道路側邊放置光柵，拖車經過光柵時自動觸發制動。制動過程在較短距離完成，車輪不抱死且不觸發車輛ABS，對路面損傷較小，但是長期在一個區域制動，會造成該區域的摩擦系數明顯低于其余區域。實車法因制動過程觸發ABS，輪胎對路面的損傷較大且制動距離較長。為保證兩種測試方法有更好的測試條件，建議拖車制動區和實車制動區分隔開。（2）載重汽車輪胎與轎車輪胎、輕卡輪胎分開。載重汽車輪胎濕抓地測試的配載幾倍于轎車輪胎和輕卡輪胎，如在同一區域制動，往復的載荷作用下，路面極易出現結構破壞，道路表面出現車轍。因此載重汽車輪胎測試區域盡量與轎車輪胎、輕卡輪胎分開。（3）道路橫縱向分段。即將道路橫縱向切割成不同的板塊，一段周期內僅使用其中一個板塊，經過一段時間的使用，再更換另外一個板塊。采用這種方式可以更好地延長道路的使用壽命。如果不分區域隨意制動，很難判斷道路不同區域的路面狀態，這樣一旦道路某項參數不滿足法規要求時，就要重新攤鋪整條道路。

2.2.3 使用除藻劑清除供水系統中藻類

道路供水系統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，建議每個月定時檢查噴水嘴的狀態，如噴嘴有堵塞情況，應及時清理噴頭內的堵塞物。噴灑在道路側邊含有藻類的水分易形成青苔，青苔會使路面摩擦系數迅速下降，車輛在行駛或制動過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題，對于已經粘附在道路表面的青苔，可以使用高壓水槍沖刷、硬質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

本文對輪胎濕抓地測試標準對路面的參數要求做了總結，簡述了相關參數測量方法的測試流程及優缺點。同時對濕附瀝青路在建設、使用、維護保養方面的經驗教訓做了總結，結論如下：

（1）建立道路定期核查機制，對道路全生命周期監控，了解道路在不同時期的參數變化；

（2）路面構造深度一旦超出法規的限值要求時，即需重新攤鋪路面；

（3）道路建立分區域使用機制，更好的延長道路壽命；

（4）供水系統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。