王國忠

(山西省交通建設工程質量檢測中心(有限公司) 太原市 030006)

※基金項目：山西省交通廳科技項目(2017-1-18)

1 概況

隨著我國公路通車里程不斷增加，路網運營能力不斷提升，我國公路建設從設計、施工、管理、運營等多方面均得到長足發(fā)展，公路作為人、物等運輸承載體因路面抗滑不足而引發(fā)的交通事故也倍增，整個社會對安全的關注達到了空前。

表征瀝青路面抗滑性能的指標主要有構造深度和摩擦系數兩種[1-2]，構造深度的檢測主要采用鋪砂法、激光法兩種方法，摩擦系數的檢測有擺式儀、單輪式橫向力系數測試儀、雙輪式橫向力系數測試儀以及動態(tài)旋轉式摩擦系數測試儀4種[1,3]，國內使用最多的橫向力系數測試系統(tǒng)為雙輪式橫向力系數測試系統(tǒng)，橫向力系數測試系統(tǒng)能夠充分模擬下雨天最不利條件下路面行車的安全性[4-5]，可以有效反應路面的抗滑能力，在路面施工過程控制、交竣工驗收、運營公路檢測評價中發(fā)揮著不可替代的作用。

雖然橫向力系數測試系統(tǒng)在國內得到廣泛的應用，但是其測試方法及檢測條件并沒有統(tǒng)一的標準，《公路路基路面現場測試規(guī)程》雙輪式橫向力系數測試系統(tǒng)測定路面摩擦系數試驗方法中，規(guī)定其檢測適用于新建、改建路面工程的質量驗收和無嚴重坑槽、車轍等病害的正常行車條件下測定瀝青路面或水泥路面的摩擦系數[1]。但對于運營階段的公路，等級不同、方向不同、車道不同橫向力系數差異較大[6]，輪跡帶橫向力系數與橫斷面其余部位有著明顯的區(qū)別，高速公路隨著車轍深度的增加，車輛橫向分布更加集中[7]，采用Mu-Meter系統(tǒng)對路面橫向力系數檢測過程中，保持測試輪處于輪跡帶有一定的難度，導致檢測結果與實際路面摩擦系數區(qū)別較大，為能夠客觀反映路面實際橫向力系數，研究采用MK6雙輪式測試系統(tǒng)進行運營公路抗滑性能檢測方法有著重要的意義。

2 檢測設備介紹

橫向力系數采用雙輪式橫向力系數測試儀逐車道連續(xù)檢測，輸出結果為Mu-meter測值，每5m采集一點，SFC按換算關系得到。測試現場見圖1。

圖1 MK6雙輪式橫向力系數測試現場

3 車輛橫向力分布測試

選取通車年限分別為2年、3年、5年、7年的4車道高速公路各一條，每條選取典型路段長度300m，實測各車道車轍深度，將行車方向靠近中央分隔帶的車道定義為超車道，外側車道定義為行車道，統(tǒng)計有效寬度、有效寬度位置。有效寬度定義為橫向特定區(qū)間車輛通過的頻率達到某一數值，通過國內外文獻檢索分析，選擇車輛經過頻率為70%的特定區(qū)間，將標線內側定義為刻度0點；有效寬度位置定義為有效寬度左側距離刻度0點的距離。

選取典型斷面在車道全斷面上噴涂刻度標識車輛通過的位置，車輛輪胎外側通過刻度的位置定義為通過位置(橫向位置)，超車道、行車道分別從0刻度噴涂，刻度間隔為5cm，噴涂時刻度板對準標線內側，分別用2臺攝像機記錄車輛通過位置及車輛全貌，噴涂后的路面見圖2。

圖2 噴涂刻度后的路面

采用三米直尺每隔10m現場實測噴涂刻度斷面前后100m的車轍深度，取其平均值作為車轍深度的代表值。在室內人工回放車輛攝像記錄，統(tǒng)計分析車輛通過位置，超車道、行車道車輛橫向分布見圖3、圖4。計算有效寬度及有效寬度位置，結果見表1。

圖3 超車道車輛橫向分布頻率圖

圖4 行車道車輛橫向分布頻率圖

表1 車轍深度與有效寬度統(tǒng)計結果

通過分析可以得知，隨著通車年限的增加，高速公路車轍呈增加趨勢，超車道車轍深度變化不大，行車道車轍明顯增大，見圖5；隨著車轍深度的增加有效區(qū)間減小，見圖6，說明隨著渠化交通，車輛行車更加集中，超車道有效寬度變化不大，通車2年與通車7年的最大差別為9.6%，行車道有效寬度明顯減小，減小幅度達到44.3%；隨著車轍深度的增加超車道有效寬度位置沒有明顯的變化，但是行車道有效區(qū)間位置明顯右移，見圖7，說明行車道渠化交通使得車輛靠右行駛，硬路肩的存在為車輛行車安全提供更可靠的保障。

圖5 車轍深度與通車年限關系

圖6 有效寬度與車轍深度的關系

圖7 有效寬度位置與車轍深度的關系

4 橫向力系數檢測結果

由上述分析可以得知，隨著車轍深度增加，渠化交通更加明顯，有效寬度位置及有效寬度均在變化，MK6雙輪式橫向力系數測試儀由于雙后輪間距較窄，無法同時采集2條輪跡帶數據，只能通過選取代表性的橫向區(qū)間確定橫向力系數，所以對于不同通車年限的公路如何合理選擇測試位置至關重要，根據上述確定的有效寬度及位置，采用MK6系統(tǒng)橫向每間隔10cm實測橫向力系數，橫向檢測區(qū)間為有效寬度區(qū)間及左右各20cm，左測試輪與橫向位置對齊，檢測起點為所選段落前100m，測試輪與起點對齊，檢測車輛靜止，待聽到開始口令后牽引車啟動，在100m范圍內提速至50km/h，車輛勻速前進，為了保證檢測數據的有效性，到達終點后多檢測50m左右，在數據處理時選取100～400m范圍內的數據作為有效數據，計算該路段代表值，各測5次，將第3、第4、第5次代表值的平均值作為該段路的橫向力系數，測試結果見表2、表3。

表2 超車道橫向力系數檢測結果

表3 行車道橫向力系數檢測結果

通過分析可以得知，MK6雙輪式橫向力系數測試儀在進行抗滑性能檢測時，測試輪位置與檢測結果有著很大的關系，當測試輪位置處于有效寬度區(qū)間內10cm時，檢測結果變異性較小，通車7年以上的高速公路行車道抗滑性能檢測時需慎重選擇測試設備。表4為高速公路測試過程中超車道、行車道典型測試位置及有效測試寬度。

表4 典型測試位置及有效測試寬度

5 結論

選擇不同通車年限的高速公路，現場實測超車道、行車道車轍深度，并統(tǒng)計不同通車年限、不同車道的有效寬度及有效寬度位置，分析有效寬度、有效寬度位置隨車轍的變化，實測橫向不同位置的橫向力系數，分析橫向力系數與有效寬度的關系，得出如下結論：

(1)隨著通車年限的增加，高速公路車轍呈增加趨勢，超車道車轍深度變化不大，行車道車轍明顯增大。

(2)隨著車轍深度的增加有效區(qū)間減小，說明隨著渠化交通，車輛行車更加集中，超車道有效寬度變化不大，通車2年與通車7年的最大差別為9.6%，行車道有效寬度明顯減小，減小幅度達到44.3%。

(3)隨著車轍深度的增加超車道有效寬度位置沒有明顯的變化，但是行車道有效區(qū)間位置明顯右移。

(4)MK6雙輪式橫向力系數測試儀在進行抗滑性能檢測時，測試輪位置與檢測結果有著很大的關系，當測試輪位置處于有效寬度區(qū)間內10cm時，檢測結果變異性較小。

(5)通車7年以上的高速公路行車道抗滑性能檢測時需慎重選擇測試設備。