Облегченное усовершенствованное покрытие дорог это: ВСН 46-83 Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа

Динамическая устойчивость имела переменную тенденцию, аналогичную тенденции прочности на сдвиг.Добавление СК в смесь № 2 и смесь № 3 снизило динамическую стабильность на 8,6% и 16,7% соответственно по сравнению с контрольной смесью. Точно так же динамическая стабильность смеси № 3 была самой высокой среди трех смесей с низкой теплопроводностью, приготовленных в этом исследовании.

5. Выводы

В этой работе использовались SC и FAC для замены равных объемов базальтового заполнителя и минерального порошка известняка, соответственно. Всего было приготовлено четыре вида асфальтобетонных смесей и проведена серия экспериментов по подтверждению возможности повышения термической стойкости асфальтобетонной смеси для охлаждения асфальтобетонного покрытия.

SC и FAC отличаются низкой плотностью и высоким коэффициентом влагопоглощения, поэтому теплопроводность ниже, чем у базальтового заполнителя и известнякового минерального порошка соответственно. Тест ESEM показал, что в СК было много крупных пор, и большая часть ЭСК выглядела как сферические частицы. Использование SC и FAC позволяет производить асфальтобетонную смесь с низкой теплопроводностью. Теплопроводность асфальтобетонной смеси может снизиться до 35,3%, что может быть использовано для предотвращения передачи солнечной радиации вниз.Асфальтовая смесь с низкой теплопроводностью продемонстрировала максимальное снижение температуры на 4,39°C на глубине 4 см. Однако температура верхней поверхности увеличилась, поскольку на поверхности асфальтового покрытия аккумулировалось больше солнечного тепла. Тем не менее, механические характеристики по сопротивлению колееобразованию асфальтобетонной смеси с добавлением СК снижаются по сравнению с контрольной асфальтобетонной смесью, в то время как ФАС оказывает положительное влияние на эту характеристику.

В целом, добавление легких материалов в асфальтобетонную смесь может улучшить термостойкость и снизить внутреннюю температуру асфальтового покрытия.Тем не менее, пониженная устойчивость к колееобразованию такой смеси говорит нам о том, что в будущих исследованиях необходимо добавить некоторые армирующие добавки для приготовления асфальтобетонной смеси с низкой теплопроводностью и высокой прочностью.

Доступность данных

Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа выполнена при финансовой поддержке Научно-технического проекта Управления шоссейных дорог провинции Чжэцзян, Китай (номер гранта 2019h22) и Национального фонда естественных наук Китая (номер гранта 51808562).

дорог и шоссе | транспорт

Начиная с 1840-х годов быстрое развитие железных дорог фактически остановило строительство легких дорог Тресаге-МакАдам. В течение следующих 60 лет улучшения дорог в основном ограничивались городскими улицами или подъездными путями к железнодорожным станциям. Другие сельские дороги стали непроходимыми в сырую погоду.

Первоначальный стимул для возобновления дорожного строительства исходил не от автомобиля, влияние которого почти не ощущалось до 1900 года, а от велосипеда, ради которого во многих странах в 1880-х и 1990-х годах началось улучшение дорог.Тем не менее, в то время как требования легкого низкоскоростного велосипеда удовлетворялись старыми «щебневыми» поверхностями, автомобиль начал предъявлять свои собственные, казалось бы, ненасытные требования, когда мир вступил в 20-й век.

Новые материалы для мощения

Когда мощение городских улиц получило широкое распространение во второй половине XIX века, обычными материалами для мощения были каменные блоки размером с копыто, деревянные блоки аналогичного размера, кирпичи, щебень МакАдама, а иногда асфальт и бетон.Щебень МакАдама представлял собой самую дешевую мостовую, но за его несвязанной поверхностью было трудно ухаживать, и она обычно была либо слизистой, либо пыльной из-за воды, погоды и обильного количества лошадиных экскрементов. Таким образом, дороги на рубеже 20-го века были в значительной степени неадекватными для требований, предъявляемых к ним легковым и грузовым транспортом. Поскольку скорость транспортных средств быстро увеличивалась, доступное трение между дорогой и шиной стало критическим для ускорения, торможения и прохождения поворотов. Кроме того, многочисленные разрушения дорожного покрытия показали, что требуются гораздо более прочные и жесткие материалы.Результатом стал постоянный поиск лучшего дорожного покрытия. Асфальт и бетон обещали.

Асфальт представляет собой смесь битума и камня, а бетон представляет собой смесь цемента и камня. Асфальтовые пешеходные дорожки были впервые проложены в Париже в 1810 году, но этот метод не был усовершенствован до 1835 года. Первое использование асфальта на дорогах произошло в 1824 году, когда асфальтовые блоки были уложены на Елисейских полях в Париже, но первое успешное крупное применение было сделано в 1858 году на соседней улице Сент-Оноре.Первый успешный бетонный тротуар был построен в Инвернессе, Шотландия, в 1865 году. Однако ни одна из технологий не продвинулась далеко вперед без давления автомобиля, и обе они требовали наличия мощного оборудования для дробления, смешивания и распределения камней.

Толчком к разработке современного дорожного асфальта послужили Соединенные Штаты, где было мало месторождений природного битума и поэтому инженеры были вынуждены изучать принципы поведения этого материала.Первые шаги были сделаны в 1860-х годах, когда бельгийский иммигрант Эдвард де Смедт работал в Колумбийском университете в Нью-Йорке. Де Смедт провел свои первые испытания в Нью-Джерси в 1870 году и к 1872 году производил эквивалент современного «хорошо отсортированного» асфальта максимальной плотности. Первые приложения были в Бэттери-парке и на Пятой авеню в Нью-Йорке в 1872 году. Де Смедт отправился в Вашингтон, округ Колумбия, в 1876 году в рамках желания президента Улисса С. Гранта сделать этот город «столицей, достойной великой нации». .Грант назначил комиссию для надзора за строительством дорог, и она провела свои первые испытания на Пенсильвания-авеню в 1877 году. Шестьдесят процентов испытаний использовали новый продукт де Смедта и имели большой успех.

В 1887 году де Смедта сменил в качестве инспектора асфальтов и цементов Клиффорд Ричардсон, который приступил к разработке спецификаций для асфальтовых смесей. Ричардсон в основном разработал две формы асфальта: асфальтобетон, который был прочным и жестким и, таким образом, обеспечивал структурную прочность; и горячекатаный асфальт, который содержал больше битума и, таким образом, давал гораздо более гладкую и лучшую поверхность для автомобилей и велосипедов.

Одним из очень удобных совпадений при разработке асфальта было то, что автомобиль работал на бензине, который в то время был просто побочным продуктом перегонки керосина из нефти. Еще одним побочным продуктом был битум. До этого времени большинство производителей использовали каменноугольную смолу (побочный продукт производства газа из угля) в качестве вяжущего для дорожного асфальта. Однако по мере роста спроса на автомобильное топливо росла и доступность битума и, следовательно, хорошего асфальта, разработанного в соответствии со стандартами де Смедта и Ричардсона. Это дало американским дорожникам большое преимущество перед их европейскими коллегами, которые все еще были преданы достоинствам различных природных асфальтов, например, из Невшателя, Швейцарии и острова Тринидад.

Ричардсон опубликовал стандартный учебник по асфальтированию в 1905 году, и с тех пор практика не сильно изменилась. Самое большое изменение коснулось оборудования для производства, укладки и отделки материала, а не самого продукта. К концу века произошли значительные сдвиги в сторону использования переработанного асфальта, химических модификаторов для улучшения свойств битума и мелких волокон для повышения трещиностойкости.Кроме того, разработки в области испытаний и структурного анализа позволили спроектировать асфальтовое покрытие как сложный конструкционный композит.

Первые современные бетонные дороги были построены Джозефом Митчеллом, последователем Телфорда, который провел три успешных испытания в Англии и Шотландии в 1865–1866 годах. Как и технология асфальта, строительство дорог из бетона было в значительной степени развито на рубеже 20-го века и ограничивалось больше доступной техникой, чем материалом. Проблемы также возникли при изготовлении поверхности, которая могла бы соответствовать характеристикам поверхности, почти случайно полученной из горячекатаного асфальта. В течение следующего столетия два материала продолжали острую конкуренцию, предлагая аналогичный продукт по одинаковой цене, и было мало свидетельств того, что один из них будет далеко опережать другой, продолжая свой путь постепенного улучшения. (Принципы современного проектирования дорожного покрытия описаны ниже в разделе «Дорожное покрытие».)

Изменения в финансах

От барщины до пошлины

На протяжении тысячелетий ответственность за финансирование и строительство дорог и автомагистралей была как местной, так и национальной ответственностью в странах мира.Примечательно, что эта ответственность изменилась вместе с политическим отношением к строительству дорог и не легла легко ни на одну из сторон. Первоначально многие дороги были построены, чтобы предоставить правителям средства завоевания, контроля и налогообложения; в мирные периоды те же правители обычно старались переложить обязанности по содержанию на местные власти, окрестных землевладельцев или путников, пользующихся дорогой. Местные власти и землевладельцы обычно выполняли свои обязанности с помощью барщины, когда люди должны были жертвовать свой труд на дорожные работы.Барщина всегда была непопулярна и непродуктивна, но тем не менее была более эффективной, чем попытки прямого налогообложения.

Последний вариант, взимающий плату с путешественников, привел к появлению платных дорог, системы, которая расцвела вместе с промышленной революцией. Частные магистральные тресты доминировали в строительстве и обслуживании британских дорог на протяжении 19 века, в конечном итоге охватив 15 процентов всей сети. В Соединенных Штатах многие платные дороги были построены в первой половине 19 века в соответствии с чартерами, выданными штатами.

С местного на национальное финансирование

Таким образом, на протяжении 19 века большая часть дорожного строительства управлялась и финансировалась на местной основе. Строительство британских дорог оставалось полностью местным, несмотря на явные доказательства того, что местные власти не обеспечивали адекватных дорог. Национальное правительство вмешалось в картину только благодаря усилению давления со стороны велосипедистов, кульминацией которого стало создание в 1909 году национального дорожного совета, уполномоченного строить и содержать новые дороги, а также авансы дорожным властям для строительства новых или улучшения старых дорог.

За исключением National Pike, раннее строительство шоссе в Соединенных Штатах также осуществлялось местными органами власти. Конгресс выделил ряд земельных участков для открытия дорог для фургонов, но не контролировал расходование средств, в результате чего, как и в Британии, строительство дорог было осуществлено в незначительной степени.

В 1891 г. в Нью-Джерси был принят закон, предусматривающий государственную помощь округам, и установлены процедуры сбора средств на уровне поселков и округов для строительства дорог.В 1893 году в Массачусетсе была создана первая государственная дорожная комиссия. К 1913 году большинство штатов приняли аналогичное законодательство, а к 1920 году все штаты имели свои собственные дорожные организации. Однако координации между штатами не было. Национальное финансирование началось в 1912 году с принятия Закона об ассигнованиях почтовых отделений, а Закон о федеральной помощи дорогам 1916 года установил федеральную помощь автомагистралям в качестве национальной политики. Бюро общественных дорог, созданное при Министерстве сельского хозяйства в 1893 г. для проведения «расследований, касающихся управления дорогами», было поручено выполнение программы и формула распределения, основанная на площади, населении и протяженности почтовых дорог в каждом штате. был принят.На строительство были выделены средства, а все расходы на содержание должны были взять на себя государства. Расположение и выбор дорог, которые должны быть улучшены, были оставлены на усмотрение штатов, и у этой договоренности были некоторые недостатки.

С 1892 года национальное движение «Хорошие дороги» лоббировало создание системы национальных дорог, соединяющих крупные населенные пункты и способствующих развитию национальной экономики. Эта точка зрения была признана Федеральным законом о шоссейных дорогах 1921 года, который требовал, чтобы каждый штат определял систему государственных автомагистралей, не превышающую 7 процентов от общего пробега автомагистралей в каждом штате.Финансирование федеральной помощи было ограничено этой системой, которая не должна была превышать трех седьмых от общего пробега шоссе. Требовалось одобрение системы Бюро дорог общего пользования, а федеральная помощь была ограничена 50 процентами сметной стоимости.

Новые магистрали

Создание такой системы в эпоху автомобилей потребовало новой формы дороги. Он вырос из бульвара, у которого было много исторических прецедентов, но в его современном виде он был представлен в 1858 году благодаря работе ландшафтных архитекторов Фредерика Лоу Олмстеда и Калверта Во для Центрального парка в Нью-Йорке.Эта концепция получила дальнейшее развитие благодаря Уильяму Найлсу Уайту из Нью-Йорка в рамках программы защиты реки Бронкс в Нью-Йорке и округе Вестчестер. 15-мильная четырехполосная дорога с односторонним движением, известная как Bronx River Parkway, была построена между 1916 и 1925 годами. Защищенная с обеих сторон широкими полосами парков, которые ограничивали доступ, шоссе было расположено и спроектировано таким образом, чтобы причинять минимальное беспокойство пейзаж. Его использование было ограничено легковыми автомобилями, а перекрестки на уровне земли избегались.Успех концепции привел к созданию системы бульваров округа Вестчестер и Комиссии государственного парка Лонг-Айленда. В районе Нью-Йорка было построено больше бульваров, в том числе Мерритт-Паркуэй (1934–40), которая продолжала систему Вестчестер-Паркуэй через Коннектикут в качестве платной дороги, обеспечивающей разделенные проезжие части и ограниченный доступ.

Автострада

Успех системы бульваров привел к введению автострады, которая представляет собой разделенное шоссе без конфликтного движения транспорта и без доступа с прилегающих участков.В Германии между 1913 и 1921 годами группа под названием AVUS построила 10 километров бульвара через парк Грюневальд в Берлине. Их успешный опыт привел к тому, что в период с 1929 по 1932 год из Кельна в Бонн была построена первая в мире автострада. — Автобан Дармштадт-Мангейм-Гейдельберг. Одной из целей программы было сокращение безработицы, но дороги также апеллировали к немецкому национализму и имели сильную милитаристскую направленность.Вся система включала три маршрута с севера на юг и три маршрута с востока на запад. На шоссе были отдельные проезжие части шириной 7,5 метра (25 футов), разделенные средней полосой шириной 5 метров (16 футов). Дороги были рассчитаны на большие объемы движения и скорости более 150 километров (90 миль) в час, в обход городов и с ограниченным доступом. Около 1000 километров (600 миль) было завершено к 1936 году, и 6500 километров (4000 миль) использовались, когда строительство было прекращено в 1942 году.

Жизнеспособность концепции автострады в Соединенных Штатах продемонстрировала Пенсильванская магистраль.Пенсильванская магистральная комиссия, созданная в 1937 году для сбора средств и строительства платной дороги через Аппалачи, обнаружила необычайно благоприятную ситуацию в виде заброшенной полосы отчуждения железной дороги с множеством туннелей и отличными уклонами на большей части маршрута. это позволило в 1940 году построить платную дорогу в соответствии со стандартами автострад. Магистраль обеспечивала две 24-футовые проезжие части и 10-футовую разделительную полосу без перекрестного движения на одном уровне и с полным контролем доступа и выезда на 11 транспортных развязках.Его выравнивание и уклоны были рассчитаны на большие объемы высокоскоростного движения, а его дорожное покрытие рассчитано на проезд самых тяжелых грузовиков. Благоприятная реакция общественности на этот новый тип автомагистралей послужила толчком для бума платных дорог в Соединенных Штатах после Второй мировой войны, способствовала началу крупной программы строительства автомагистралей между штатами и повлияла на развитие автомагистралей в других местах. Пенсильванская магистраль, первоначально шедшая из Гаррисберга в Питтсбург, позже была продлена на 100 миль на восток до Филадельфии и на 67 миль на запад до границы с Огайо, в результате чего ее длина составила 327 миль.Оригинальной особенностью магистрали, позже широко скопированной, было наличие ресторана и заправочных станций.

Национальные и международные автомагистрали

Римляне поняли, что скоординированная система дорог, соединяющих основные районы их империи, будет иметь первостепенное значение как для коммерческих, так и для военных целей. В современную эпоху страны Европы впервые представили концепцию систем автомобильных дорог. Во Франции, например, в 1716 было организовано Государственное управление дорог и мостов, а к середине 18 в. страна была покрыта разветвленной сетью дорог, построенных и содержащихся в основном за счет национального правительства.В 1797 году система дорог была разделена на три класса по убыванию важности: (1) дороги, ведущие из Парижа к границе, (2) дороги, ведущие от границы к границе, но не проходящие через Париж, и (3) дороги, соединяющие города. К началу 1920-х годов этот общий план оставался в основном таким же, за исключением того, что произошло постепенное изменение класса и ответственности. В то время система дорог была разделена на четыре класса: (1) национальные автомагистрали, улучшаемые и обслуживаемые национальным правительством, (2) региональные автомагистрали, улучшаемые и обслуживаемые департаментом при бюро дорожных служб, назначаемом Комиссией департамента ( 3) основные дороги местного значения, соединяющие небольшие города и села, построенные и содержащиеся за счет средств гмин дополненных грантами департамента, и (4) поселковые дороги, построенные и обслуживаемые самими гминами.

Яо, Г., Сан, Ю., Вонг, М., и Лев, X. (2021). Метод обнаружения трещин на бетонной поверхности в реальном времени на основе усовершенствованного YOLOv4. Symmetry 13, 1716. doi:10.3390/sym130

CrossRef Full Text | Google Scholar

Яо Г., Вэй Ф., Ян Ю. и Сунь Ю. (2019). Обнаружение ошибок на основе глубокого обучения для изображения бетонной поверхности. Доп. Гражданский инж. 2019, 1–12. doi:10.1155/2019/8582963

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Йеум С. М. и Дайк С.Дж. (2015). Автоматическое обнаружение трещин на основе визуализации для осмотра мостов. Компьютеризированная гражданская инфраструктура Eng. 30, 759–770. doi:10.1111/mice.12141

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Юньчао Т., Чжэн К., Ванхуэй Ф., Юмей Н., Конг Л. и Цземин К. (2021a). Комбинированное воздействие нанокремнезема и кремнеземного дыма на механическое поведение бетона из переработанного заполнителя. Nanotechnology Rev. 10, 819–838. doi:10.1515/ntrev-2021-0058

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Залама, Э., Гомес-Гарсия-Бермехо, Дж., Медина, Р., и Ламас, Дж. (2014). Обнаружение дорожных трещин с использованием визуальных признаков, извлеченных фильтрами Габора. Компьютеризированная гражданская инфраструктура Eng. 29, 342–358. doi:10.1111/mice.12042

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чжан В. , Ли Х., Ли Ю., Лю Х., Чен Ю. и Дин Х. (2021). Применение алгоритмов глубокого обучения в геотехнической инженерии: краткий критический обзор. Артиф. Интел. Ред. 54, 5633–5673. дои: 10.1007/s10462-021-09967-1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

4. Трение дорожного покрытия и текстура поверхности | Руководство по трению дорожного покрытия

Ниже приведен неисправленный машиночитаемый текст этой главы, предназначенный для предоставления нашим собственным поисковым системам и внешним системам очень богатого, репрезентативного для глав текста каждой книги с возможностью поиска. Поскольку это НЕИСПРАВЛЕННЫЙ материал, рассмотрите следующий текст как полезный, но недостаточный заменитель для авторитетных страниц книги.

19 ГЛАВА 4. ТРЕНИЕ ПОКРЫТИЯ И ПОВЕРХНОСТЬ ТЕКСТУРА ТРЕНИЕ ПОКРЫТИЯ Определение Трение о дорожное покрытие — это сила, противодействующая относительному движению между шиной автомобиля и дорожным полотном. поверхность тротуара. Эта сила сопротивления, показанная на рис. 8, возникает при качении шины. или скользит по поверхности тротуара. Рис. 8. Упрощенная схема сил, действующих на вращающееся колесо. Сила сопротивления, характеризуемая безразмерным коэффициентом трения μ, представляет собой отношение тангенциальной силы трения (F) между резиной протектора шины и горизонтальной пройденной поверхности к перпендикулярной силе или вертикальной нагрузке (FW) и вычисляется с использованием уравнение 1.FW F=μ Уравнение 1 Трение о дорожное покрытие играет жизненно важную роль в удержании транспортных средств на дороге, поскольку оно дает водителям способность безопасно управлять/маневрировать своими транспортными средствами как в продольном, так и в боковые направления. Это ключевой элемент для геометрического проектирования шоссе, так как он используется в определение достаточности минимальной дистанции стоп-сигнала, минимальной горизонтальной радиус, минимальный радиус вертикальных кривых гребня и максимальный вираж в горизонтальные кривые. Вообще говоря, чем выше трение, доступное на дорожном покрытии, интерфейса шин, тем больше у водителя контроля над транспортным средством.Вес, ФВ Сила трения, Ф Направление движения Вращение

20 Продольные силы трения Продольные силы трения возникают между катящейся пневматической шиной (в продольном направлении) и поверхности дороги при движении в режиме свободного качения или с постоянным торможением. В режиме свободного качения (без торможения) относительная скорость между окружностью шины и скорость дорожного покрытия, называемая скоростью скольжения, равна нулю. В режиме постоянного торможения скольжение скорость увеличивается от нуля до потенциального максимума скорости транспортного средства.Следующее математическое соотношение объясняет скорость скольжения (Meyer, 1982): уравнение 2 где: S = скорость скольжения, миль/ч. V = скорость автомобиля, миль/ч. VP = средняя окружная скорость шины, миль/ч. ω = угловая скорость шины, радиан/сек. r = средний радиус шины, футы. Опять же, в состоянии свободного качения шины VP равно скорости транспортного средства; таким образом, S нуль. Для заблокированного или полностью заторможенного колеса VP равно нулю, поэтому скорость скольжения или скорость скольжения равна равна скорости автомобиля (V).Состояние заблокированного колеса часто называют 100-процентным проскальзыванием. коэффициент, а состояние свободного качения — коэффициент скольжения, равный нулю. Следующие математические соотношения дают формулу расчета коэффициента скольжения (Meyer, 1982): уравнение 3 где: SR = коэффициент скольжения, %. V = скорость автомобиля, миль/ч. VP = средняя окружная скорость шины, миль/ч. S = скорость скольжения, миль/ч. Как и в предыдущем объяснении, в состоянии свободного качения шины VP равно скорость автомобиля и S равны нулю, поэтому коэффициент скольжения (SR) равен нулю процентов.Для заблокированного колеса, VP равно нулю, S равно скорости автомобиля (V), поэтому коэффициент скольжения (SR) равен 100%. На рис. 9 показана сила грунта, действующая на свободно катящуюся шину. В этом режиме наземные силы находится в центре давления в зоне контакта шины и смещена от центра на величину а. Этот смещение вызывает момент, который необходимо преодолеть, чтобы повернуть шину. Сила, необходимая для противодействующий этому моменту называется силой сопротивления качению (ПС). Значение a является функцией скорость и увеличивается со скоростью.Таким образом, FR увеличивается со скоростью. В режиме постоянного торможения (рис. 10) появляется дополнительная сила, называемая силой тормозного проскальзывания. (FB) требуется для противодействия добавленному моменту (MB), создаваемому торможением. Сила пропорционально уровню торможения и результирующему коэффициенту скольжения. Полная сила трения равна сумма силы сопротивления свободному качению (FR) и силы тормозного скольжения (FB). )68.0( rVVVS P ××−=−= ω 100100 ×=×−= В С В ВВСР П

21 Рисунок 9. Сила сопротивления качению шины свободного качения с постоянной скоростью на голом грунте, сухая асфальтированная поверхность (Andresen and Wambold, 1999). Рис. 10. Силы и моменты колеса с постоянным торможением на голом сухом асфальтированном покрытии (Андресен и Вамбольд, 1999). а Сухопутные войска, ФГ Диаграмма свободного тела, стационарное состояние Вес, ФВ Радиус, г Направление вращения Движение Сопротивление качению Сила, Фр. Торможение Момент, МБ Сила проскальзывания при торможении, FB а Сухопутные войска, ФГ Диаграмма свободного тела, стационарное состояние Вес, ФВ Радиус, г Направление вращения Движение Сопротивление качению Сила, Фр.

22 Коэффициент трения между шиной и дорожным покрытием изменяется при изменении проскальзывания, т.к. показано на рисунке 11 (Henry, 2000).Коэффициент трения быстро увеличивается с увеличение проскальзывания до пикового значения, которое обычно происходит между 10 и 20 процентами проскальзывания (критическое соскальзывать). Затем трение уменьшается до значения, известного как коэффициент трения скольжения, что происходит при 100-процентном проскальзывании. Разница между пиковым и скользящим коэффициентами трения может составлять до 50 процентов от значения скольжения и намного больше на мокрой дороге. тротуарах, чем на сухих покрытиях. Соотношение, показанное на рис. 11, лежит в основе антиблокировочной тормозной системы (АБС), который использует преимущество передней стороны пикового трения и минимизирует потери боковое/рулевое трение из-за скольжения.Автомобили с ABS предназначены для применения тормоза включать и выключать (т. е. прокачивать тормоза) несколько раз, чтобы пробуксовка удерживалась около вершина горы. Торможение отключается до достижения пика и включается в установленное время или процент проскальзывания ниже пика. Фактический ГРМ является собственной разработкой производителя. Рисунок 11. Зависимость трения от дорожного покрытия от проскальзывания шин. Боковые силы трения Другой важный аспект трения относится к боковому или боковому трению, которое возникает когда транспортное средство меняет направление или компенсирует поперечный уклон тротуара и/или боковой ветер последствия.Зависимость между силами, действующими на шину автомобиля и дорожное покрытие поверхности, когда автомобиль поворачивает по кривой, меняет полосу движения или компенсирует боковые сил выглядит следующим образом: уравнение 4 Пиковое трение Критическое скольжение Полный скользящий 100 (полностью заблокирован) 0 (свободный прокат) Пробуксовка шин, % Коэффициент трения Увеличенное торможение прерывистый скользящий е р ВФС = 15 2

23 где: FS = боковое трение. V = скорость автомобиля, миль/ч. R = радиус траектории центра тяжести транспортного средства (также радиус кривизна в кривой), футы.e = вираж покрытия, фут/фут. Это уравнение основано на диаграмме усилия рулевого управления/прохождения поворота между дорожным покрытием и шиной, показанной на рис. 12. Он показывает, как коэффициент трения боковой силы действует как противовес центростремительной силе. разработан как транспортное средство, совершающее боковое движение. Рис. 12. Динамика автомобиля, движущегося по кривой постоянного радиуса с постоянной скоростью и силами, действующими на вращающееся колесо. Комбинированное торможение и прохождение поворотов При комбинированном торможении и прохождении поворотов водитель рискует либо не остановиться так быстро, либо потерять контроль за счет снижения боковых/боковых сил.При работе на пределе сцепления шин Взаимодействие продольной и поперечной сил таково, что с увеличением одной силы другие должны уменьшиться на пропорциональную величину. Применение продольного торможения значительно снижает боковую силу. Точно так же приложение большой боковой силы уменьшает продольное торможение. Эти эффекты показаны на рис. 13 (Gillespie, 1992). Обычно называемый кругом трения или эллипсом трения (Radt and Milliken, 1960), векторная сумма двух объединенных сил остается постоянной (круг) или почти постоянной (эллипс) (см. рис. 14).При работе в пределах сцепления шин величина торможения и компоненты трения при вращении могут изменяться независимо, если их векторная сумма компоненты не превышают пределов сцепления шин, определяемых фрикционным кругом или трением эллипс. Степень эллипса зависит от свойств шины и дорожного покрытия. Вт Масса автомобиля P Центростремительная сила (горизонтальная) FS Сила трения между шинами и поверхность проезжей части (параллельно дорожное покрытие) α Угол виража (tan α = e) R Радиус кривой α α Вт п ФС Направление путешествия Сила сопротивления Сила бокового трения (Коэффициент трения) Колесо измерения трения

24 Рисунок 13.Тормозные (Fx) и боковые (Fy) силы как функция продольного скольжения (Гиллеспи, 1992). Рисунок 14. Боковая сила в зависимости от продольной силы при постоянных углах скольжения (Gillespie, 1992). Механизмы трения Трение о дорожное покрытие является результатом сложного взаимодействия двух основных сил трения. компоненты — сцепление и гистерезис (рис. 15). Адгезия – это трение, возникающее в результате мелкомасштабное склеивание/сцепление резины автомобильной шины с поверхностью дорожного покрытия, как они соприкасаются друг с другом.Это функция прочности поверхности раздела на сдвиг и площадь контакта. Гистерезисная составляющая сил трения возникает из-за потерь энергии из-за

25 Рисунок 15. Основные механизмы трения дорожного покрытия о шины. к объемной деформации автомобильной шины. Деформацию обычно называют обволакивание шины вокруг текстуры. Когда шина давит на тротуар поверхности, распределение напряжения приводит к накоплению энергии деформации внутри резина.Когда шина расслабляется, часть накопленной энергии восстанавливается, а другая часть теряется в виде тепла (гистерезис), который необратим. Эта потеря оставляет чистое трение усилие, чтобы помочь остановить движение вперед. Хотя существуют и другие компоненты трения о дорожное покрытие (например, сдвиг резины шины), они незначительна по сравнению с составляющими силы адгезии и гистерезиса. Таким образом, трение можно рассматривать как сумму сил сцепления и гистерезисного трения. уравнение 5 Оба компонента во многом зависят от характеристик поверхности дорожного покрытия, контакта между шина и дорожное покрытие, а также свойства шины.Кроме того, поскольку резина шин является вязкоупругой материал, температура и скорость скольжения влияют на оба компонента. Поскольку сила сцепления возникает на границе дорожного покрытия и шины, она наиболее чувствительна к неровности микроуровня (микротекстура) частиц заполнителя, содержащихся в поверхность тротуара. Напротив, сила гистерезиса, развиваемая внутри шины, наиболее реагирует на неровности макроуровня (макротекстура), образующиеся на поверхности за счет смешения методы проектирования и/или строительства.В результате этого явления адгезия регулирует общее трение на гладких и сухих покрытиях, в то время как гистерезис доминирующий компонент на мокром и шероховатом дорожном покрытии. Гистерезис Зависит в основном от макро- ровная шероховатость поверхности Адгезия Зависит в основном от микроуровня шероховатость поверхности Резиновый элемент В Ф ХА ФФФ +=

26 Факторы, влияющие на доступное трение дорожного покрытия Факторы, влияющие на силу трения о дорожное покрытие, можно разделить на четыре категории: характеристик поверхности дорожного покрытия, эксплуатационных параметров транспортного средства, свойств шин и факторы окружающей среды. В таблице 2 перечислены различные факторы, составляющие каждую категорию. Так как каждый фактор в этой таблице играет роль в определении сцепления с дорожным покрытием, трение необходимо учитывать как процесс, а не неотъемлемое свойство дорожного покрытия. Только когда все эти факторы полностью задают, что трение принимает определенное значение. Наиболее важные факторы выделены жирным шрифтом в таблице 2 и кратко обсуждаются ниже. Среди этих факторов те, которые считаются находящимися под контролем дорожного агентства, включают микро- текстура и макротекстура, свойства материалов дорожного покрытия и скорость скольжения.Таблица 2. Факторы, влияющие на доступное сцепление с дорожным покрытием (с изменениями из Wallman and Astrom, 2001). Поверхность тротуара Характеристики Эксплуатация автомобиля Параметры Свойства шин Окружающая обстановка • Микротекстура • Макротекстура • Мега-текстура/ неровность • Свойства материала • Температура — скорость скольжения — скорость автомобиля ¾ Тормозное действие • Ведущий маневр ¾ Поворот ¾ Обгон • Отпечаток стопы • Дизайн протектора и состояние • Состав резины и твердость • Инфляционное давление • Загрузить • Температура • Климат ¾ Ветер — Температура — Вода (дожди, конденсат) ¾ Снег и лед • Загрязняющие вещества ¾ Противоскользящий материал (соль, песок)  Грязь, слякоть, мусор Примечание. Критические факторы выделены жирным шрифтом.Характеристики поверхности дорожного покрытия Текстура поверхности Текстура поверхности дорожного покрытия характеризуется наличием неровностей на поверхности дорожного покрытия. Такие шероховатости могут варьироваться от шероховатости на микроуровне, содержащейся в отдельных агрегатные частицы до неровностей, простирающихся на несколько футов в длину. Два уровни текстуры, которые преимущественно влияют на трение, — это микротекстура и макротекстура. (Генри, 2000). Как показано на рис. 16, микротекстура — это степень шероховатости, придаваемая отдельными агрегатные частицы, тогда как макротекстура — это степень шероховатости, придаваемая отклонения между частицами.Микротекстура в основном отвечает за трение дорожного покрытия на низких скоростях, тогда как макротекстура в основном отвечает за снижение потенциала отделение шины от поверхности дорожного покрытия из-за аквапланирования и для создания трения вызванный гистерезисом для транспортных средств, движущихся на высоких скоростях. Дальнейшее обсуждение микро- Текстура и макротекстура представлены далее в этой главе под заголовком «Дорожное покрытие». Текстура поверхности.

27 Рисунок 16. Сравнение микротекстуры и макротекстуры (Flintsch et al., 2003). Свойства материала поверхности Свойства материала поверхности дорожного покрытия (т. е. характеристики заполнителя и смеси, текстура узоры) помогают определить текстуру поверхности. Эти свойства также влияют на долгосрочную долговечность текстуры благодаря их способности противостоять полировке заполнителя и истирание/износ как заполнителя, так и смеси в условиях накопленного трафика и окружающей среды нагрузки. Эксплуатационные параметры автомобиля Скорость скольжения Коэффициент трения между шиной и дорожным покрытием меняется при изменении скольжения.Это быстро увеличивается с увеличением проскальзывания до пикового значения, которое обычно возникает между 10 и Промах 20 процентов. Затем трение уменьшается до значения, известного как коэффициент скольжения. трение, возникающее при 100-процентном скольжении. Свойства шин Дизайн и состояние протектора шин Рисунок протектора шины (т. е. тип, рисунок и глубина) и состояние оказывают существенное влияние. по отводу воды, скапливающейся на поверхности дорожного покрытия. Вода, попавшая между дорожное покрытие и шина могут быть удалены через каналы, предусмотренные тротуаром текстурой поверхности и протектором шины.Глубина протектора особенно важна для транспортные средства, движущиеся по толстой пленке воды на высокой скорости. В некоторых исследованиях (Henry, 1983) сообщили о снижении трения на мокрой дороге от 45 до 70 процентов для полностью изношенных шин по сравнению с новыми. те. Давление в шинах Недостаточное давление в шинах может значительно уменьшить трение на высоких скоростях. Недокачанные шины позволить центру протектора шины разрушиться и стать очень вогнутым, что приведет к сужение дренажных каналов в протекторе шины и снижение контактного давления.

28 Эффект заключается в том, что шина задерживает воду на поверхности дорожного покрытия, а не позволяет ей течь. через гусеницы. Как следствие, снижается скорость аквапланирования. С другой стороны, чрезмерное давление в шинах вызывает лишь небольшую потерю сцепления с дорожным покрытием (Henry, 1983 год; Кулаковский и др., 1990). Перекачанные шины снижают эффект захвата и урожайность более высокое давление для нагнетания воды из-под шины автомобиля. Повышенное давление в шинах а меньшая площадь контакта с шиной приводит к более высокой скорости аквапланирования.Окружающая обстановка Тепловые свойства Автомобильные шины представляют собой вязкоупругие материалы, и их свойства могут быть значительно изменены. зависит от изменений температуры и других тепловых свойств, таких как термическая теплопроводность и удельная теплоемкость. Исследования показывают, что трение шин о дорожное покрытие обычно уменьшается с повышением температуры шины, хотя это трудно определить количественно. Воды Вода в виде дождя или конденсата может действовать как смазка, значительно снижая трения между шиной и дорожным покрытием. Влияние толщины водяной пленки (WFT) на трение минимален на низких скоростях (<20 миль/ч [32 км/ч]) и достаточно заметен на более высоких скоростях (>40 км/ч). миль/ч [64 км/ч]). Как показано на рисунке 17, коэффициент трения скольжения автомобильной шины над мокрой поверхностью дорожного покрытия экспоненциально уменьшается по мере увеличения WFT. Скорость, с которой коэффициент трения уменьшается, как правило, становится меньше по мере увеличения WFT. В Кроме того, эффект WFT зависит от конструкции и состояния шин, при этом изношенные шины наиболее чувствителен к WFT.Рис. 17. Влияние толщины водяной пленки на трение дорожного покрытия (Генри, 2000 г.). ВФТ, в Пт IC ты на 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 25 30 35 40 45 50 Изношенная ребристая шина Новая ребристая шина Гладкая шина

29 Очень небольшое количество воды может значительно уменьшить трение дорожного покрытия. Результаты испытаний от исследование, спонсируемое FHWA (Harwood, 1987), показывает, что всего 0. 002 дюйма (0,05 мм) из вода на поверхности тротуара может снизить коэффициент трения на 20-30 процентов от сухой коэффициент трения. В некоторых случаях водяная пленка толщиной 0,001 дюйма (0,025 мм) может уменьшить трение значительно. Такая тонкая пленка может образоваться в течение любого часа, в течение которого по крайней мере Выпало 0,01 дюйма (0,25 мм) дождя. Аквапланирование может произойти, когда присутствуют относительно толстые слои или пленки воды, а транспортные средства едут с большей скоростью. Аквапланирование происходит, когда шина транспортного средства отрывается от поверхности дорожного покрытия давлением воды, которое создается на границе раздела дорожного покрытия и шины. (Horne and Buhlmann, 1983), в результате чего трение падает почти до нуля.это комплекс явление, на которое влияют несколько параметров, в том числе глубина воды, скорость транспортного средства, макротекстура дорожного покрытия, глубина протектора шины, давление в шинах и площадь контакта с шинами. Относительно толстые водяные пленки образуются на поверхности дорожного покрытия при недостаточном дренаже. во время проливных дождей или когда из-за колеи или износа дорожного покрытия образуются лужи. Потеря прямого контакт дорожного покрытия с шиной может происходить на скоростях от 40 до 45 миль/ч (от 64 до 72 км/ч) на лужи глубиной около 1 дюйма (25 мм) и длиной 30 футов (9 м) (Hayes et al., 1983). Макротекстура дорожного покрытия и глубина протектора шины влияют на возникновение динамического аквапланирования. двумя способами. Во-первых, они напрямую влияют на критическую скорость аквапланирования, поскольку обеспечить путь для выхода воды из зоны контакта дорожного покрытия с шиной. Во-вторых, у них косвенное влияние на критическую скорость аквапланирования, поскольку чем крупнее макротекстура, тем вода должна быть глубже, чтобы вызвать аквапланирование. Однако поверхность тротуара также должна иметь подходящую микротекстуру для обеспечения адекватного трения.Снег и лед Снег и лед на поверхности тротуара представляют собой наиболее опасные условия для автомобиля. торможение или поворот. Уровень трения между шинами и дорожным покрытием таков, что почти любое резкое торможение или внезапная смена направления приводит к блокировке колес и потеря курсовой устойчивости автомобиля. Веб-документ NCHRP 53 (Аль Кади и др., 2002 г.) отметил, что характеристики трения транспортного средства могут резко ухудшиться, если площадь контакта с шиной не достигает поверхности тротуара из-за льда и снега.Загрязнители Загрязнители, обычно встречающиеся на автомагистралях, включают грязь, песок, масло, воду, снег и лед. Любое загрязнение на границе дорожного покрытия и шины отрицательно скажется на трение между дорогой и шиной. Инородные материалы действуют как шарики в шарикоподшипнике или как смазка между поршнем и цилиндром в двигателе, уменьшая трение между двумя поверхности. Чем гуще или вязче загрязняющее вещество, тем больше снижается трение между дорогой и шиной. Эффект измельчения твердых загрязнений, таких как песок, ускоряется. скорость износа поверхности дорожного покрытия.

30 ТЕКСТУРА ПОВЕРХНОСТИ ТРОТУАРА Определение Текстура поверхности дорожного покрытия определяется как отклонение поверхности дорожного покрытия от истинного плоская поверхность. Эти отклонения возникают на трех различных уровнях масштаба, каждый из которых определяется длина волны (О») и размах амплитуды (А) его составляющих. Три уровня текстура, установленная в 1987 году Постоянной международной ассоциацией дорожных Конгрессы (PIARC): • Микротекстура (λ < 0.02 дюйма [0,5 мм], A = от 0,04 до 20 мил [от 1 до 500 мкм]) — поверхность качество шероховатости на субвидимом или микроскопическом уровне. Это функция поверхностные свойства частиц заполнителя, содержащихся в асфальте или бетоне материал для мощения. • Макротекстура (λ = от 0,02 до 2 дюймов [от 0,5 до 50 мм], A = от 0,005 до 0,8 дюйма [от 0,1 до 20 мм]) — Качество шероховатости поверхности, определяемое свойствами смеси (форма, размер и градация заполнителя) асфальтобетонных смесей и способ отделка/текстурирование (перетаскивание, тонировка, канавка; глубина, ширина, расстояние и ориентация) каналов/канавок), используемых на бетонных мощеных поверхностях. • Мегатекстура (λ = от 2 до 20 дюймов [от 50 до 500 мм], A = от 0,005 до 2 дюймов [от 0,1 до 50 мм]) — Текстура с длинами волн того же порядка, что и на границе дорожного покрытия и шины. Он в значительной степени определяется повреждениями, дефектами или «волнистостью» поверхности дорожного покрытия. Длины волн, превышающие верхний предел (20 дюймов [500 мм]) мегатекстуры, определяются как шероховатость или неровность (Henry, 2000). Рисунок 18 иллюстрирует три диапазона текстуры, как а также четвертый уровень — шероховатость/неравномерность — представляющий длины волн длиннее, чем верхний предел (20 дюймов [500 мм]) мегатекстуры.Общепризнано, что текстура поверхности дорожного покрытия влияет на множество различных видов дорожного покрытия. взаимодействия шин. На рис. 19 показаны диапазоны длин волн текстуры, влияющие на различные взаимодействие транспортного средства с дорогой, включая трение, внутренний и внешний шум, брызги и брызги, сопротивление качению и износ шин. Как видно, на трение в первую очередь влияют микро- текстура и макротекстура, соответствующие адгезии и гистерезисному трению компонентов соответственно. На рис. 20 показано относительное влияние микротекстуры, макротекстуры и скорости на трения о дорожное покрытие.Как видно, микротекстура влияет на величину трения шины. в то время как макротекстура влияет на градиент трения и скорости. На малых скоростях микротекстура преобладает уровень мокрого и сухого трения. На более высоких скоростях наличие высоких макро- Текстура способствует отводу воды, так что клейкая составляющая трения обеспечивает микротекстура восстанавливается, находясь над водой. Гистерезис увеличивается с скорость экспоненциально, а на скорости выше 65 миль / ч (105 км / ч) приходится более 95 процентов трения (PIARC, 1987).

31 Рисунок 18. Упрощенная иллюстрация различных диапазонов текстур, существующих для данного поверхность тротуара (Sandburg, 1998). Рис. 19. Влияние длины волны текстуры на взаимодействие дорожного покрытия и шины. (адаптировано из Henry, 2000 и Sandburg and Ejsmont, 2002). Шероховатость/неровность Справочная длина Короткая растяжка дороги Шина Мега-текстура Усиление ок. 50 раз Усиление ок.5 раз Усиление ок. 5 раз Дорога-шина Контактная зона Макротекстура Микротекстура Одинокий Чипирование 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 м Микротекстура Макротекстура Мегатекстура Шероховатость/Неравномерность Междунар. Шум Всплеск/распыление Сопротивление качению Повреждение шины/автомобиля Длина волны текстуры Примечание. Более темное затенение указывает на более благоприятное влияние текстуры в этом диапазоне. 0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 футов Износ шин доб. Шум Трение

32 Рисунок 20.Влияние микротекстуры и макротекстуры на сцепление дорожного покрытия с шинами при различных условиях. скорости скольжения (Flintsch et al., 2002). Факторы, влияющие на текстуру Факторы, влияющие на текстуру поверхности дорожного покрытия, которые относятся к заполнителю, вяжущему и смешивать свойства материала поверхности и любое текстурирование, нанесенное материалу после размещения, следующие: • Максимальные размеры заполнителя — размер самых больших заполнителей в асфальте. бетонное (AC) или покрытие PCC с открытым заполнителем обеспечит доминирующее макро- длина волны текстуры, если они расположены близко и равномерно.• Тип крупного заполнителя — выбор типа крупного заполнителя будет контролировать материал, его угловатость, коэффициент формы и долговечность. Это особенно критично для покрытий с переменным током и открытым заполнителем PCC. • Тип мелкого заполнителя — угловатость и долговечность выбранного мелкого заполнителя. Тип будет контролироваться выбранным материалом и его дроблением. • Вязкость и содержание вяжущего — вяжущие с низкой вязкостью склонны вызывать кровотечение. легче, чем более сложные сорта.Кроме того, чрезмерное количество связующего (все типы) может привести к кровотечению. Кровотечение приводит к уменьшению или полной потере дорожного покрытия. микротекстура и макротекстура поверхности. Поскольку связующее также удерживает заполнитель частицы на месте, связующее с хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям очень важно. • Градация смеси — градация смеси, особенно для пористых покрытий, влияет на устойчивость и воздушные пустоты дорожного покрытия. • Mix Air Voids — повышенное содержание воздуха обеспечивает повышенный отвод воды для улучшения трение и усиленный отвод воздуха для снижения шума.Низкая макротекстура, высокая микротекстура Высокая макротекстура, Высокая микротекстура Низкая макротекстура, Низкая микротекстура Высокая макротекстура, Низкая микротекстура Б. А™ Д’ C’ Sl я бы в г С э фф IC то есть нет о ф Ф ри кт ио н, Ф С Гладкая шина Постоянная темп. Испытательная скорость Предельная скорость Скорость скольжения, В

33 • Толщина слоя — увеличенная толщина слоя для пористых дорожных покрытий обеспечивает большую объем для рассеивания воды. С другой стороны, увеличение толщины снижает частота пикового звукопоглощения.• Размеры текстуры — размеры покрытия РСС, канавок, шлифовки и дерна. перетаскивание влияет на макротекстуру и, следовательно, на трение и шум. • Расстояние между текстурами — расстояние между поперечным покрытием PCC и канавками не только увеличивает амплитуду некоторых длин волн макротекстуры, но может влиять на шум частотный спектр. • Ориентация текстуры — текстурирование поверхности PCC может быть ориентировано поперечно, продольно и по диагонали к направлению движения. Ориентация влияет на шину вибрации и, следовательно, шум.• Изотропный или анизотропный — постоянство текстуры поверхности во всех направлениях (изотропный) минимизирует более длинные волны, тем самым уменьшая шум. • Текстурная асимметрия — положительная асимметрия возникает из-за большинства пиков в макро- профиль текстуры, в то время как отрицательный перекос возникает из-за большинства впадин в профиле. В таблице 3 представлены сводные данные о том, как эти факторы влияют на микротекстуру и макроструктуру. текстура. Эти факторы могут быть оптимизированы для получения требуемых характеристик поверхности дорожного покрытия. для данной проектной ситуации.Таблица 3. Факторы, влияющие на микротекстуру и макротекстуру дорожного покрытия (Sandberg, 2002; Henry, 2000; Rado, 1994; PIARC, 1995; AASHTO, 1976). Тротуар Тип поверхности Фактор Микротекстура Макротекстура Максимальные размеры агрегата X Типы крупных заполнителей X X Тип мелкого заполнителя X Смешайте градацию X Содержание воздуха в смеси X Асфальт Связующее X Тип крупнозернистого заполнителя X (для незащищенного наполнителя PCC) X (для незащищенного заполнителя PCC) Мелкий заполнитель тип X Градация смеси X (для экспонированного агг. PCC) Размеры текстуры и расстояние X Ориентация текстуры X Конкретный Перекос текстуры X МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТРЕНИЯ И ТЕКСТУРЫ Обзор Измерение трения и текстуры дорожного покрытия имеет первостепенное значение для последние 50 лет.Разработано и используется множество различных типов оборудования для измерения эти свойства и их различия (с точки зрения принципов и процедур измерения а также способ обработки и представления данных измерений) могут иметь большое значение.

34 Только для испытаний на трение существует несколько серийно выпускаемых устройств, которые могут работать при фиксированном или переменном проскальзывании, на скорости до 100 миль/ч (161 км/ч) и при переменной испытательной шине условия, такие как нагрузка, размер, дизайн и конструкция протектора, а также внутреннее давление.Можно измерить текстуру поверхности дорожного покрытия, будь то микро-, макро- или мегатекстура. различными способами, включая резиновые скользящие контактные устройства, объемные методы и методы скорости дренажа воды. В этом разделе представлен обзор методов измерения трения и текстуры, а также наличие представительского оборудования. ASTM и AASHTO разработали набор поверхностных характеристические стандарты и стандарты практики измерения для обеспечения сопоставимости отчеты о текстуре и трении.Поскольку стандарты обеспечивают сопоставимость измерения для практических целей, методы и устройства обсуждаются в парах и сгруппированы в соответствии с измерениями, выполненными на скоростях движения по шоссе, и измерениями требующие закрытия полосы движения (т. е. низкоскоростные/пешеходные и стационарные устройства). В целом, измерительные устройства, требующие перекрытия полосы движения, проще и относительно недороги, в то время как скоростные устройства более сложны, дороже и требуют дополнительной подготовки для обслуживания и эксплуатации.С недавним развитием технологий в сборе данных, сенсорных технологиях и мощности компьютеров для обработки данных когда-то истинное превосходство в качестве данных для стационарных и низкоскоростных устройств уменьшается. Разрешение и точность данных, полученных с низкоскоростных или стационарных устройств, могут по-прежнему вытесняют высокоскоростные устройства, но с меньшими и меньшими запасами. Трение Два устройства, обычно используемые для измерения характеристик сцепления с дорожным покрытием в в лаборатории или на низких скоростях в полевых условиях используют британский маятниковый тестер (BPT) (AASHTO T 278 или ASTM E 303) и тестер динамического трения (DFT) (ASTM E 1911).Оба эти устройства измеряют фрикционные свойства, определяя потерю кинетической энергии скольжения маятник или вращающийся диск при контакте с поверхностью дорожного покрытия. Потеря кинетич. энергия преобразуется в силу трения и, таким образом, в трение о дорожное покрытие. Эти два метода очень портативный и простой в обращении. ДПФ имеет дополнительное преимущество, заключающееся в возможности измерить зависимость трения дорожного покрытия от скорости, измеряя трение при различных скорости (Saito et al., 1996). При измерении сцепления на высоких скоростях используются одна или две полномасштабные испытательные шины для измерения свойства сцепления с дорожным покрытием в одном из четырех режимов: заблокированное колесо, боковая сила, фиксированное скольжение или переменное скольжение. Как отмечает Генри (2000) и подтверждается исследованием штата, проведенным в этом исследования, наиболее распространенным методом измерения сцепления с дорожным покрытием в США является метод колеса (ASTM E 274). Этот метод предназначен для проверки фрикционных свойств поверхности в условиях экстренного торможения для автомобиля без антиблокировочной системы тормозов. в отличие методы боковой силы и фиксированного проскальзывания, испытания захода на посадку с заблокированными колесами при скорости проскальзывания, равной скорости автомобиля, что означает, что колесо заблокировано и не может вращаться (Генри, 2000).Результаты испытания с заблокированным колесом сообщаются в виде коэффициента трения (FN или коэффициента заноса). [SN]), который рассчитывается по следующему уравнению:

35 FN(V) = 100 мк = 100 ×(F/W) Уравнение 6 где: V = скорость испытательной шины, миль/ч. µ = коэффициент трения. F = Тяговая горизонтальная сила, приложенная к шине, фунт. W = Вертикальная нагрузка на шину, фунт. Измерители трения с заблокированными колесами обычно работают на скоростях от 40 до 60 миль/ч (от 64 до 96 миль в час). км/час).Испытания можно проводить с использованием гладкой (ASTM E 524) или ребристой шины (ASTM E 501). Ребристая шина нечувствительна к толщине водяной пленки на поверхности дорожного покрытия; таким образом это нечувствительность к макротекстуре дорожного покрытия. С другой стороны, гладкая шина чувствительна. к макротекстуре. Метод боковой силы (ASTM E 670) измеряет способность транспортных средств сохранять управляемость в кривых и включает в себя поддержание постоянного угла, угла рыскания, между шиной и направление движения. Коэффициент боковой силы (SFC) рассчитывается следующим образом: SFC (V, ±) = 100×(FS/W) Уравнение7 где: V = скорость испытательной шины, миль/ч. α = угол рыскания. FS = Сила, перпендикулярная плоскости вращения, фунт. W = Вертикальная нагрузка на шину, фунт. Поскольку угол рыскания обычно небольшой, от 7,5 до 20 °, скорость скольжения также довольно низкая; это означает, что тестеры боковой силы особенно чувствительны к микротекстуре дорожного покрытия. но, как правило, нечувствительны к изменениям макротекстуры дорожного покрытия. Двумя наиболее распространенными приборами для измерения боковой силы являются Mu-Meter и Side-Force. Машина коэффициента дорожной инвентаризации (SCRIM).Основное преимущество боковой силы измерительные устройства — это возможность непрерывного измерения трения на протяжении всего испытания. раздел (Генри, 2000). Это гарантирует, что области с низким коэффициентом трения не будут пропущены из-за процедура выборки. Устройства с фиксированным скольжением измеряют трение, испытываемое транспортными средствами с антиблокировочной системой тормозов. Устройства с фиксированным скольжением поддерживают постоянное скольжение, обычно от 10 до 20 %. к испытательной шине прикладывается вертикальная нагрузка (Henry, 2000). Сила трения в направлении движение между шиной и дорожным покрытием измеряется, и процент проскальзывания рассчитывается как следует: уравнение8 где: Percent Slip = Отношение скорости скольжения к тестовой скорости, в процентах. V = тестовая скорость. r = эффективный радиус качения шины. ω = угловая скорость испытательной шины. Эти устройства также более чувствительны к микротекстуре, так как скорость скольжения низкая. 100)( ××−= В rVSlipPercent ω

36 Устройства переменного скольжения (ASTM E 1859) измеряют силу трения при снятии шины. через заданный набор коэффициентов скольжения. Текстура Оборудование для измерения текстуры, требующее перекрытия дорожек, включает метод песчаных пятен. (SPM) (ASTM E 965), расходомер (OFM) (ASTM E 2380) и круглая текстура метр (CTM) (ASTM E 2157).SPM — это метод точечных испытаний, основанный на объемном анализе, который оценивает макро- текстуру за счет намазывания известного объема стекляруса по кругу на очищенную поверхность и измерение диаметра полученного круга. Объем, разделенный на площадь круга указывается как средняя глубина текстуры (MTD). OFM — это метод объемных испытаний, который измеряет скорость дренажа воды через Текстура поверхности и внутренние пустоты. Он указывает на потенциал поверхности к аквапланированию. относительно времени выхода воды из-под движущейся шины.Оборудование состоит из цилиндр с резиновым кольцом внизу и открытым верхом. Датчики измеряют время требуется, чтобы известный объем воды прошел под уплотнение или в дорожное покрытие. То параметр измерения, время истечения (OFT), определяет макротекстуру; высокие OFT указывает на гладкую макротекстуру и грубую макротекстуру с низким OFT. CTM — это бесконтактный лазерный прибор, который измеряет профиль поверхности на расстоянии 11,25 дюйма. (286 мм) диаметр круговой траектории поверхности дорожного покрытия с интервалами 0.034 дюйма (0,868 мм). Устройство для измерения текстуры вращается со скоростью 20 футов/мин (6 м/мин) и генерирует трассы профиля. поверхности дорожного покрытия, которые передаются и сохраняются на переносном компьютере. Два по этим профилям можно вычислить различные индексы макротекстуры — средняя глубина профиля (MPD) и среднеквадратичное значение (RMS). MPD, который представляет собой двумерную оценку трехмерный MTD (Flintsch et al., 2003), представляет собой среднее значение самого высокого профиля пики, возникающие в пределах восьми отдельных сегментов, составляющих круг измерения.Среднеквадратичное значение — это статистическая величина, которая предлагает меру того, насколько фактические данные (измеренный профиль) отличается от наилучшего соответствия (смоделированного профиля) данных (МакГи и Флинч, 2003). Высокоскоростные методы определения текстуры поверхности дорожного покрытия обычно основаны на методы бесконтактного профилирования поверхности. Пример бесконтактного профайлера для использования в характеризующим текстуру поверхности дорожного покрытия, является Анализатор дорожного покрытия (РОСАНВ), разработанный FHWA. РОСАНВ представляет собой переносную, устанавливаемую на транспортном средстве, автоматизированную систему для измерение текстуры дорожного покрытия на скоростях шоссе вдоль линейного пути.РОСАНВ включает в себя лазерный датчик, установленный на переднем бампере автомобиля, и устройство может быть работает на скорости до 70 миль / ч (113 км / ч). Система рассчитывает как MPD, так и оценочная средняя глубина текстуры (EMTD), которая является оценкой MTD, полученной из MPD используя уравнение преобразования. Автоматизированная система измерения обеспечивает большое количество ценных и менее дорогие текстурные данные, при этом значительно снижая проблемы с безопасностью и контролем трафика

37 присущих ручным объемным методам.Некоторые из приложений РОСАНВ включает в себя следующее: • Измерения текстуры для систем управления дорожным покрытием (PMS). • Измерения текстуры для конкретных площадок для исследований безопасности. • Измерения контроля качества (КК) нового дорожного покрытия для сертификации дорожного покрытия. соответствие контрактным спецификациям по текстуре и ограничениям сегрегации заполнителя. • Сочетание оборудования для испытания на трение, такого как прицеп с бортовым поворотом, с системой ROSANV для одновременное измерение поверхностного трения и текстуры. • Измерения текстуры и деталей поверхности (канавки, тонировка) при исследовании шума исследования. Краткое изложение методов испытаний и оборудования Оборудование для измерения высокоскоростного трения описано и проиллюстрировано в таблицах 4 и 5. и низкоскоростное или стационарное фрикционное оборудование, требующее закрытия полосы движения, показано в таблицах 6. и 7. Таблицы 8 и 9 содержат сводную информацию для высокоскоростного измерения текстуры. устройств, а таблицы 10 и 11 предоставляют то же самое для низкоскоростных текстурных устройств.

38 Таблица 4. Обзор методов испытаний на сцепление дорожного покрытия на скоростных автомагистралях.Контрольная работа Метод Связанный Стандарт Описание Оборудование Заблокировано- Рулевое колесо ASTM E 274 Это устройство установлено на прицепе который буксируется за измерительным транспортное средство с типичной скоростью 40 миль в час (64 км/ч). Вода (0,02 дюйма [0,5 мм] густой) наносится перед тестом шина, испытательная шина опускается как Нужна и тормозная система вынужден заблокировать колесо. Затем измеряется сила сопротивления и в среднем через 1-3 секунды после тестовое колесо полностью заблокировано. Измерения можно повторить после колесо достигает состояния свободного качения снова.Для тестирования требуется буксир автомобиль и заперт- трейлер скида колеса, оснащен либо ребристая шина (ASTM E 501) или гладкая шина (АСТМ Е 524). То гладкая шина больше чувствителен к асфальту макротекстура и ребристая шина больше чувствителен к микро- изменения текстур в тротуар. Боковая сторона- Сила ASTM E 670 Устройства для измерения трения с боковым усилием измерить боковое трение о дорожное покрытие или угловая сила перпендикулярна направление движения одного или двух перекошенные шины. Вода ставится на поверхность тротуара (4 галлона/мин [1.2 л/мин]) и один-два косых, свободных вращающиеся колеса тянутся за поверхности (обычно со скоростью 40 миль/час [64 км/ч]). Боковая сила, нагрузка на шину, расстояние, и скорость автомобиля регистрируются. Данные обычно собирается каждые 1-5 дюймов (25 до 125 мм) и в среднем по 3 фута (1- м) интервалы. -Британский мю-метр, показано справа, измеряет боковую силу разработан двумя рыскателями (7,5 градусов) колеса. Шины могут быть гладкими или ребристый. -Британский переулок Коэффициент силы Рутинное расследование Машина (СКРИМ), показанный справа, имеет угол поворота колеса 20 градусов.Фиксированный- Соскальзывать Различные устройства с фиксированным скольжением измеряют сопротивление вращению гладких шин проскальзывание с постоянной скоростью проскальзывания (от 12 до 20 процентов). Вода (0,02 дюйма [0,5 мм] толстый) наносится перед втягивающаяся шина, установленная на прицепе или транспортное средство обычно движется со скоростью 40 миль/час [64 км/ч]. Вращение тестовой шины заблокировано в процентах от скорости автомобиля на цепной или ременный механизм или гидравлическая тормозная система. Рулевое колесо нагрузки и силы трения измеряется датчиками силы или устройства для измерения натяжения и крутящего момента.Данные обычно собираются каждые 1-2 5 дюймов (от 25 до 125 мм) и в среднем более Интервалы 3 фута (1 м). -Проезжая часть и взлетно-посадочная полоса тестеры трения (РФЦ). — Поверхность аэропорта Тестер трения (ASFT), показано справа. -Тестер трения Saab (SFT), показанный справа. -СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО. Гриптестер, показан справа. -Финляндия БВ-11. — Дорожный анализатор и Регистратор (РЕВ). — ASTM E 1551 определяет тестовая шина подходит для использование в устройствах с фиксированным скольжением. Переменная- Соскальзывать АСТМ Е 1859 г. Устройства с переменным скольжением измеряют трение как функция скольжения (от 0 до 100 процентов) между колесом и шоссе поверхность.Вода (0,02 дюйма [0,5 мм] толстый) наносится на дорожное покрытие поверхности, и колесо может свободно вращаться. Постепенно испытательное колесо скорость снижается, и автомобиль скорость, пройденное расстояние, вращение шин скорость, нагрузка на колесо и сила трения собираются на уровне 0,1 дюйма (2,5 мм) интервалы или меньше. Необработанные данные записывается для последующей фильтрации, сглаживания, и отчетности. -Французский ИМАГ. -норвежский скандинавский РУНАР, показано на правильно. -РЕВ и СОЛТАР системы.

39 Таблица 5.Дополнительная информация о методах испытаний на сцепление дорожного покрытия на скоростных автомагистралях. Метод испытаний Индекс измерения Применение Преимущества Недостатки Locked-Wheel Измеренная сила сопротивления и колесная нагрузка, приложенная к дорожному покрытию используются для расчета коэффициента трения, м. Трение сообщается как число трения (FN) или число скольжения (СН). Полевые испытания (прямой сегменты). Сетевой уровень трение мониторинг. Хорошо развитая и очень широко используется в США Более 40 штатов используют заблокированные колесные устройства.Системы пользовательские дружелюбный, относительно просто и не время потребление. Можно использовать только на прямые сегменты (нет кривые, Т-образные сечения или кольцевые развязки). Может пропустить скользкие места, потому что измерения прерывистый. Боковая сила Боковая сила, перпендикулярная плоскость вращения измеряется и усредняется для вычисления числа Мю, MuN, или коэффициент поперечной силы, СФК. Полевые испытания прямой сечения, кривые, крутые оценки. Данные в разные Приложения должно быть собрал по отдельности.Относительно хорошо контролируемый занос состояние похожее на устройство с фиксированным скольжением Результаты. Измерения непрерывный на протяжении всего теста участок тротуара. Метод обычно используется в Европе. Очень чувствителен к дороге неровности (выбоины, трещины и др.), которые могут быстро разрушить шины. Мю-метр прежде всего используется только для аэропортов в Соединенные штаты. Fixed-Slip Измеренная сила сопротивления и колесная нагрузка, приложенная к дорожному покрытию используются для расчета коэффициента трения, м. Трение обозначается как FN.Полевые испытания (прямой сегменты). Сетевой уровень трение мониторинг. Уровень проекта трение мониторинг. Непрерывный, высокий разрешение трения собранные данные. Устройства с фиксированным скольжением принимают показания в указанное время скорость скольжения. Их промах скорость не всегда совпадают с критическими значение скорости скольжения, особенно по льду и заснеженные поверхности. Использует большое количество вода в непрерывном режиме режим. Требуются квалифицированные данные снижение. Переменное скольжение При использовании для переменного скольжения измерения, система обеспечивает график взаимосвязи между скольжением число трения и скорость скольжения.То результирующие индексы: • Коэффициент продольного трения скольжения • Пиковое значение трения скольжения • Критический коэффициент проскальзывания — коэффициент скольжения • Коэффициент трения скольжения • Расчетное число трения Форм-фактор Rado При использовании для заблокированного колеса измерения, система обеспечивает значения ФН. Полевые испытания (прямой или изогнутый сегменты). Сетевой уровень трение мониторинг. Уровень проекта трение мониторинг. Может обеспечить постоянно любой желаемый фиксированный или переменное трение скольжения Результаты.Могу предоставить Rado коэффициент формы для подробная оценка. Большой, сложный оборудование с высоким затраты на техническое обслуживание и комплексная обработка данных и потребности в анализе. Использует большое количество вода в непрерывном режиме режим.

40 Таблица 6. Обзор методов испытаний на сцепление с дорожным покрытием, требующих регулирования дорожного движения. Метод испытания Связанный Стандарт Описание Оборудование Остановка Расстояние Измерение ASTM E 445 Поверхность дорожного покрытия опрыскивают водой до насыщенный.Транспортное средство управляется с постоянной скоростью (40 миль в час). [64 км/ч] указано) в течение поверхность. Колеса заблокирован, а расстояние транспортное средство движется, достигая измеряется полная остановка. Как вариант, разные скорости и полностью включенный антиблокировочная система (АБС). Легковой автомобиль или легкий грузовик (не менее 3200 фунтов [желательно оборудованный с тяжелым подвесная система]) есть указано. Торможение система должна быть способный к полному и устойчивый тупик.Шины должен соответствовать ASTM E 501 ребристый дизайн. Замедление Ставка Измерение АСТМ Е 2101 Тестирование обычно проводится в зима загрязнена условия. Во время путешествия на стандартной скорости (от 20 до 30 миль/ч [от 32 до 48 км/ч]), тормоза применяются для блокировки колеса, до торможения тарифы можно измерить. То скорость замедления записывается для расчета трения. Механический или электронный оборудование, показанное на правильно, установлен на любой автомобиль для измерения и зафиксировать замедление скорость во время остановки.Портативный Тестеры АСТМ Е 303 АСТМ Е 1911 г. Можно использовать портативные тестеры. для измерения трения свойства дорожного покрытия поверхности. Эти тестеры используют теория маятника или ползунка измерить трение в лаборатории или в полевых условиях. Британский маятниковый тестер (BPT) производит низкоскоростной скользящий контакт между стандартный резиновый слайдер и поверхность тротуара. То высота, до которой рука качается после того, как контакт обеспечивает индикатор трения характеристики. Данные из пяти показания обычно собраны и записаны рука.Тестер динамического трения измеряет крутящий момент необходимо вращать три маленький, подпружиненный, резиновый колодки по круговой траектории поверхность тротуара на скорость от 3 до 55 миль/час (5 до 89 км/ч). Вода подается со скоростью 0,95 галлона/мин (3,6 л/мин) во время испытаний. Скорость вращения, об/мин крутящий момент и нисходящая нагрузка измеряются и записываются в электронном виде. — БПТ вручную эксплуатировался и задокументировано, как показано вверху справа. — ДПФ, показанный на внизу справа, это модульная система, которая контролируемый в электронном виде.Результаты обычно записываются в 12, 24, 36 и 48 миль/ч (20, 40, 60 и 80 км/ч), а скорость, отношение трения может быть построен. Он подходит в багажник автомобиля и есть в сопровождении воды бак и портативный компьютер.

41 Таблица 7. Дополнительная информация о методах испытаний на сцепление с дорожным покрытием, требующих управление движением. Метод испытаний Индекс измерения Применение Преимущества Недостатки Остановка Расстояние Измерение Номер тормозного пути (SDN) или коэффициент трения (μ) определяется используя следующее уравнение: где: μ = коэффициент трения.v = скорость торможения транспортного средства, фут/сек (м/сек). g = ускорение свободного падения, 32,2 фута/сек2 (9,81 м/сек2). d = тормозной путь, футы (м). Полевые испытания (прямой сегменты). Крушение расследования. Самый простой метод для определения поверхность тротуара трение. Полученные тестовые значения не очень повторяемый. Управление дорожным движением обязательный. Замедление Ставка Измерение Измеренная сила замедления используется рассчитать площадь дорожного покрытия коэффициент трения, м.кв., с помощью уравнение: г onDeceleratiMeasured=μ где: μ = коэффициент трения. g = ускорение свободного падения, 32,2 фута/сек2 (9,81 м/сек2). Измеренное замедление может быть непосредственно измеряется для полного прекращает работу или определяется на частичная остановка как разница между начальное и конечное замедление, разделенное по времени торможения. Полевые испытания (прямой сегменты). Крушение расследования. Система проста в использовать, маленький, портативный, легкий, и легко установить и Удалить.Требуется внезапный тормозной маневр должен быть сделал и такое маневров может не быть оперативно желательно (Аль-Кади и др., 2002). Не может использоваться для оценка сети. Обычно требуется перекрытие полосы движения. Портативный Тестеры BPT представляет собой британский маятник. Число (БПН) на базе маятника высота качания калиброванного БПТ. Тестер динамического трения (DFT) производит числа ДПФ или трение коэффициенты и график трения коэффициент для различных скоростей вращения.Это устройство также сообщает о пиковом трение, связанная с ним пиковая скорость скольжения и Международный индекс трения (IFI), обозначены F(60) и SP. BPT предоставляет трения и микро- индикаторы текстуры для любого покрытия, будь то в поле или из лабораторный анализ с сердечником или подготовленные образцы. Он также используется для оценить эффект износа на трении и текстура. ДПФ может быть используется для полевых и лабораторные испытания за качество контроль/качество гарантия (КК/ОК), проект, и следственный данные трения коллекция.БПТ используется во всем мире как мера трения и текстура. это подходит для обоих лаборатория и полевая оценка. БПТ может быть используется для измерения оба продольных и боковой тротуар-шина трение. ДПФ обеспечивает хорошая повторяемость и воспроизводимость и не влияет операторами или ветер. Это также обеспечивает трение коэффициенты, которые являются репрезентативными высокой скорости ценности. Оно может производить МФУ статистика, и это хорошо коррелирует с БПН. Вариабельность BPN большая и могут быть затронуты операторские процедуры и эффекты ветра.Управление дорожным движением требуется для обоих портативные тестеры. Они не всегда имитация тротуара-шины характеристики. Оба устройства собирают только точечные измерения и нельзя использовать для оценка сети. К количественно определить данный раздел тротуар, несколько измерения должны быть производится на протяжении секция. г в М—М—= 2 2 ¼

42 Таблица 8. Обзор методов испытаний текстуры дорожного покрытия на скоростных автомагистралях. Метод испытания/ Оборудование Связанный Стандарт Описание Оборудование Электрооптический (лазерный) метод (ЕОМ) АСТМ Е 1845 ИСО 13473-1 ИСО 13473-2 ИСО 13473-3 Бесконтактный очень высокоскоростной лазеры используются для сбора возвышения поверхности тротуара с интервалом 0.01 дюйм (0,25 мм) и менее. Этот тип система, таким образом, способна измерения дорожного покрытия макротекстура поверхности (от 0,5 до 50 мм) профилей и индексов. Системы глобального позиционирования (GPS) часто добавляются к этому система, помогающая найти тестовый сайт. Сбор данных и программное обеспечение для обработки фильтрует и вычисляет текстурные профили и прочее Текстурные индексы. Высокоскоростной лазер измерение текстуры оборудование (например, ФХВА РОСАН система показана на правильно) использует сочетание горизонтальное расстояние измерительный прибор и очень высокий скорость (64 кГц или выше) лазер датчик триангуляции.Вертикальное разрешение обычно 0,002 дюйма (0,5 мм) или лучше. То лазерное оборудование установлен на высоко- скоростное транспортное средство и данные собираются и хранится в портативном компьютер. Таблица 9. Дополнительная информация о методах испытаний текстуры дорожного покрытия на скоростных автомагистралях. Контрольная работа Метод/Оборудование Индекс измерения Преимущества Недостатки Электрооптический (лазерный) метод (ЭОМ) Используя измеренные профили текстуры, система EOM вычисляет среднее значение глубина профиля (MPD) как разность между пиковым и средним высоты для последовательных 2 дюймов (50- мм) сегментов, в среднем в 4 дюймах (100 мм) сегменты профиля.Оцененный MTD (EMTD) можно вычислить с помощью отношения, сложившиеся между MPD и MTD на Международном Эксперимент ПИАРК. среднеквадратичное макро- уровни текстуры также могут быть вычислены. Мощность длин волн текстуры может также определяется с помощью силы вычисление спектральной плотности. • Непрерывно собирает данные в высокие скорости. • Хорошо коррелирует с МПД. • Может использоваться для обеспечения постоянная скорость до сопровождают данные о трении. • Оборудование очень дорогое. — Требуются квалифицированные операторы для сбора и данных обработка.

43 Таблица 10. Обзор методов испытаний текстуры поверхности дорожного покрытия, требующих регулирования дорожного движения. Метод испытания/ Оборудование Связанный Стандарт Описание Оборудование Песчаный участок Метод (СПМ) АСТМ Е 965, ИСО 10844 Это объемное пятно метод испытаний обеспечивает средняя высота дорожного покрытия макротекстура поверхности. То оператор распространяет известный объем стеклянных шариков в круг на очищенную поверхность и определяет диаметр и впоследствии означает глубина текстуры (MTD).Оборудование включает в себя: Ветрозащита, 1,5 дюйма3 (25 000 мм3) контейнер, весы, щетка и диск (2,5- до 3 дюймов [от 60 до 65 мм] диаметр). Стекло ASTM D 1155 бисер. Расходомер (ОФМ) ASTM E 2380 Этот метод объемных испытаний измеряет дренаж воды скорость через текстуру поверхности и внутренние пустоты. Это указывает на аквапланирование потенциал поверхности на относительно времени побега вода под движущейся шиной. Корреляции с др. Текстурные методы также были разработаны. Оборудование – это цилиндр с резиновое кольцо на дно и открытый верхняя.Датчики измерить время требуется для известного объем воды до проходить под печатью или в тротуар. Циркуляр Текстурометр (КТМ) ASTM E 2157 Это бесконтактное лазерное устройство измеряет текстуру поверхности в 11,25-дюймовом (286-мм) диаметр круглого профиля поверхность тротуара на интервалы 0,034 дюйма (0,868 мм), соответствующий путь измерения ДПФ. Он вращается со скоростью 20 футов в минуту. (6 м/мин) и обеспечивает следы профиля и среднее значение глубина профиля (MPD) для поверхность тротуара.Оборудование включает водоснабжение, портативный компьютер, и текстура измерительное устройство.

44 Таблица 11. Дополнительная информация о методах испытаний текстуры поверхности дорожного покрытия, требующих управление движением. Контрольная работа Метод/Оборудование Индекс измерения Преимущества Недостатки Метод песчаного пластыря (СПМ) Средняя глубина текстуры (MTD) макротекстура вычисляется как: 2 4 Д ВМТД М—О = где: MTD = средняя глубина текстуры, в (мм) V = объем пробы, дюйм3 (мм3) D = средний диаметр материала, в (мм) • Простой и недорогой методы и оборудование.• В сочетании с другими данные, могут вызвать трения Информация. • Широко используемый метод. • Метод медленный и требует закрытие полосы движения. • Представляет только небольшую область. • Только макротекстура оценивается. • Чувствительность к оператору изменчивость. • Трудоемкая деятельность. Измеритель оттока (OFM) Время оттока (OFT) – это время в миллисекунд для оттока указанного объем воды. Более короткий отток время указывает на более грубую поверхность текстура. • Простые методы и относительно недорогой оборудование.• Обеспечивает индикацию потенциал аквапланирования в дождливая погода. • Метод медленный и требует закрытие полосы движения. • Представляет только небольшую область поверхности тротуара. • Выход не имеет хорошего корреляция с MPD или MTD Круглая текстура Метр (КТМ) Индексы, предоставленные CTM включить среднюю глубину профиля (MPD) и среднеквадратичное значение (RMS) макротекстура. • Измеряет тот же диаметр, что и ТПФ, позволяющая текстуру — сравнения трения. • Повторяемость, воспроизводимость, и не зависит от операторов • Хорошо коррелирует с МПД.• Измеряет положительные и негативная текстура. • Небольшой (13 кг [29 фунтов]) и портативный. • Время установки короткое (менее 1 минута) • Метод медленный (около 45 секунд до завершения) и требует закрытия полосы движения. • Представляет небольшую поверхность площадь.

45 ПОКАЗАТЕЛИ ТРЕНИЯ Индексы трения используются давно. В 1965 году ASTM начала использовать Skid. Число (SN) (ASTM E 274) как альтернатива коэффициенту трения.В более поздние годы, AASHTO приняла метод испытаний E 274 и изменила терминологию с Skid Number. к числу трения (FN). В начале 1990-х PIARC разработала International Friction Индекс (IFI), основанный на международном исследовании гармонизации PIARC. Усовершенствованная модель IFI вскоре после этого был разработан как часть докторской диссертации. диссертация (Радо, 1994). Использование индексов трения позволило согласовать различную чувствительность различные принципы измерения трения для микротекстуры и макротекстуры.При условии ниже приведены краткие обсуждения этих первичных индексов трения. Номер трения Число трения (FN) (или число скольжения [SN]), полученное по стандарту ASTM E 274. устройство для испытания колес представляет собой средний коэффициент трения, измеренный в ходе испытания. интервал. Он рассчитывается с использованием уравнения 6, данного ранее. Диапазон отчетных значений от 0 до 100, где 0 означает отсутствие трения, а 100 — полное трение. Значения FN обычно определяются скоростью, с которой проводится испытание, и тип шины, используемой в тесте.Например, FN40R = 36 указывает на коэффициент трения 36, т.к. измерено при тестовой скорости 40 миль/ч (64 км/ч) и с ребристой (R) шиной. Так же, FN50S = 29 указывает на коэффициент трения 29, измеренный при испытательной скорости 50 миль/ч (81 км/ч) и с гладкой (S) шиной. Международный индекс трения В 1992 году PIARC спонсировала международное исследование гармонизации трения, в ходе которого приняли участие представители 16 стран. Эксперимент проводился на 54 площадках. в США и Европе и включает 51 различную систему измерения.Различные типы оборудования для испытаний на трение, включая блокировку колес, фиксированное скольжение, АБС, с переменным скольжением, боковой силой, маятником и некоторыми прототипами устройств. Текстура поверхности была измеряется с помощью песчаного пятна, лазерных профилометров (методом триангуляции), оптическую систему (метод светового сечения) и расходомеры. Одним из основных результатов эксперимента PIARC стала разработка Международного Индекс трения (IFI). IFI стандартизировал зависимость трения от шины. сообщается скорость скольжения.В качестве меры того, насколько сильно трение зависит от относительного скорость скольжения автомобильной шины, градиент значений трения, измеренных ниже и выше 37 миль/ч (60 км/ч) сообщается как значение экспоненциальной модели для IFI показатель. Этот градиент называется числом скорости (SP) и указывается в диапазоне от 0,6 до 310 миль/ч (от 1 до 500 км/ч). Эксперимент PIARC убедительно подтвердил, что SP является мерой макротекстуры. влияние на поверхностное трение. Макротекстура признана одним из основных факторов, влияющих на трение. характеристики безопасности по нескольким причинам.Наиболее известная причина – гидравлический

46 дренажная способность макротекстуры для мокрого дорожного покрытия во время или сразу после дождь. Эта возможность также минимизирует риск аквапланирования. Другая причина что износ или полировка макротекстуры можно интерпретировать из SP, поскольку она меняет значение со временем для участка дороги. Ярко выраженная пиковая форма или крутой отрицательный наклон кривой трения-скорости скольжения являются считается опасным.Обычный водитель испытает неожиданную потерю торможения. мощность, когда педаль тормоза выжата до максимума, а мощность торможения не максимум. Наименьший возможный отрицательный наклон или даже плоская форма скорости трения-скольжения Поэтому кривая желательна и получается с надлежащей макротекстурой. IFI состоит из двух номеров — F(60) и SP — и обозначения и сообщения о этот индекс — IFI(F(60), Sp). IFI основан на математической модели (называемой PIARC). Модель трения) коэффициента трения в зависимости от скорости скольжения и макротекстуры.То Число скорости IFI и число трения рассчитываются с использованием следующих уравнений. (выражено в метрической форме, как указано в ASTM E 1960): SP = a + bà — уравнение TX. 9 где: SP = номер скорости IFI. a, b = константы калибровки, зависящие от метода измерения макротекстура. Для MPD (ASTM E 1845) а = 14,2 и b = 89,7. Для МПД (ASTM E 965) a = -11,6 и b = 113,6. TX = измерение макротекстуры (MPD или MTD), мм. уравнение 10 где: FR(60) = скорректированное значение измерения трения FR(S) при скорости проскальзывания от S до a скорость скольжения 60 км/ч.FR(S) = значение трения при выбранной скорости скольжения S. S = выбранная скорость скольжения, км/ч. F(60) = A + B×FR(60) + C×TX Ур. 11 где: F(60) = коэффициент трения IFI, полученный из корреляции уравнения 11. A, B = калибровочные константы, зависящие от устройства измерения трения. C = постоянная калибровки, необходимая для измерений с использованием ребристой шины. Предыдущее уравнение можно использовать для корректировки измерений, выполненных на скоростях, отличных от заданной. стандартная скорость 40 миль/ч (64 км/ч) с прицепом ASTM E 274 для расчета FN40 с использованием следующее уравнение: уравнение12 PS ПРОТИВ V eFNSFN −− ‹…=)( )60( )()60( ПС С eSFRFR †×=

47 Например, измерение, выполненное на низкой скорости, скажем, 20 миль/ч (32 км/ч), или измерение, выполненное на высокая скорость 60 миль/ч (96 км/ч), можно отрегулировать до FN40, установив S равным 40 миль/ч. (64 км/ч) и V к скорости измерения (20 или 60 миль/ч [32 или 96 км/ч]). Какие бы единицы (миль/час или км/час) используются для S, а V также должен использоваться для SP. Использование IFI для оценки значений трения на любой скорости показано на рисунке 21.Имея измеренное значение SP и значение трения F(60) на скорости 37 миль/ч (60 км/ч), значение трения при любом другую скорость скольжения можно оценить, выбрав значение S. Кривая трения строится используя предыдущее уравнение, а F(60) и номер SP указаны на графике. Рисунок 21. Модель трения IFI. SP для поверхности дорожного покрытия может быть измерен устройством, которое измеряет макро- текстура. SP также можно получить, выполнив как минимум два цикла измерений поверхности при каждом прогоне с разной скоростью скольжения при одной и той же скорости автомобиля.Некоторое трение измерительные устройства измеряют как силу трения, так и макротекстуру в одном и том же измерение. IFI описывает трение, испытываемое водителем при экстренном торможении. (от блокировки колеса до остановки) с использованием тормозов без АБС, тогда как модель Rado (обсуждаемая далее) описывает тот же процесс торможения с использованием тормозов с АБС и имеет дело с трением имеет опыт работы с начальными тормозными механизмами. Модель Rado IFI Для оценки тормозного действия с тормозами с АБС максимальное значение трения, когда колесо все еще катится с низким коэффициентом скольжения, это важно.В таких условиях шина работают, чтобы дать транспортному средству управление направлением, а также выполнить торможение. В заблокированном колесе состояние, шина не может способствовать управлению направлением движения. 60 Скорость скольжения (с) 0 Пт IC ты на Н гм быть р 0 100 СП Ф(60)

48 Модель трения Rado была разработана в дополнение к модели PIARC путем моделирования поведение максимального значения трения. Эта модель принимает следующий вид: уравнение 13 В этом отношении μmax — максимальное значение трения, а Smax — соответствующая скорость скольжения, также известная как критическая скорость скольжения.Другими словами, когда шина скользит по дорожном покрытии со скоростью проскальзывания Smax во время качения оно развивает трение μmax. $C — коэффициент формы, тесно связанный с константой скорости (SP) в модели PIARC. Параметр $C определяет скошенную форму полной кривой трения (см. рис. 22). Модель Rado также рассматривает μmax как функцию свойств поверхности и шины, измеряя скорость и скорость скольжения. Рисунок 22. Модели трения IFI и Rado IFI (Rado, 1994).Модель Rado позволяет определить фактическую кривую трения для процесса торможения. из состояния свободного качения в состояние заблокированного колеса. Устройства измерения переменного скольжения могут использовать это модели, чтобы охарактеризовать их измерение тремя параметрами, которые полностью описывают весь процесс трения (μmax, Smax, $C). Используя различные математические процедуры, эти три параметра могут быть оценены из необработанных измеренных данных. Это сокращает тысячи измеренные точки данных, составляющие кривую трения от измерения до трех чисел что вместе с математической формой может воссоздать всю кривую трения.( ) 2 ˆ п Максимум Максимум ŽŸâŽŸ ŽŸâŽŸ ŽŸ ⎠⎞ ⎜⎜ ⎜⎜ ✓ ⎠⎛ вяжущий ⎞ ⎜⎜⎠⎛ †×= С С С eS μμ 60 Скорость скольжения (с) 0 Пт IC ты на Н гм быть р 0 СП Ф(60) Sмакс. ¼ м топор Cˆ (форма) Модель Rado(μmax,SMAX, Cˆ) ‰ˆ IFI(F(60),SP)

49 Техника характеризуется управляемым торможением колеса на измеряемой шине, при сохранении постоянной скорости движения. Измерительное колесо тормозится постепенно от свободного качения до заблокированного состояния в диапазоне доступных скоростей скольжения.Выбирая сотни значений трения при известных скоростях скольжения, можно построить кривую коэффициента трения. соответствуют полученным точкам данных. Уравнение для кривой числа трения имеет вид определенный. Также получено уравнение для максимальных значений трения. С помощью уравнения, значения трения могут быть оценены и представлены для любых скоростей скольжения и скольжения, а также разные скорости движения в одних и тех же условиях окружающей среды. Модель Rado может сообщать IFI, F(60) и SP напрямую. SP — производная кривой в точке F(60) при преобразовании к логарифмической форме.Максимальные значения трения можно предсказать для измеренной полосы на поверхности при всех других скоростях движения для того же шины с использованием этой модели. Отношения индекса За прошедшие годы было проведено множество исследований, чтобы соотнести различное трение и методы измерения текстуры. Установленные корреляции важны для определение того, как микротекстура и макротекстура влияют на сцепление шин с дорожным покрытием производительность в различных условиях дорожного покрытия. Ниже обсуждаются некоторые ключевые отношения.Микротекстура В настоящее время нет прямого способа измерения микротекстуры в полевых условиях. Даже в лаборатории, это было сделано только с очень специальным оборудованием. Из-за этого и из-за микротекстура связана с трением с низкой скоростью скольжения, для микротекстурирования используется суррогатное устройство. текстура. В прошлом наиболее распространенным устройством был BPT (ASTM E 303), который производил низкое число оборотов мокрого трения BPN. Более новым испытательным устройством является ТПФ (ASTM E 1911), который измеряет трение как функцию скорости скольжения от 0 до 55 миль/ч (от 0 до 90 км/ч).ДПФ в 20 км/ч (DFT(20)) в настоящее время все чаще используется во всем мире в качестве замены для БПН. Тестирование в мастерских NASA Wallops Friction Workshops показало, что DFT(20) более воспроизводимы, чем BPN (Henry, 2000). Макротекстура Основными показателями, используемыми для характеристики макротекстуры, являются MTD и MPD. Пока в международном эксперименте PIARC было установлено, что наилучший параметр для определения константы скорости (СП) МФИ является MPD, хорошие прогностические возможности были также наблюдается для МПД (Henry, 2000).Чтобы разрешить преобразование в любой из этих макро- индексы текстуры, следующие отношения (данные как в английской, так и в метрической форме, соответственно) были разработаны (PIARC, 1995):

50 Для оценки MTD по измерениям MPD, полученным с помощью профилировщика (ASTM E 1845): Расчетное MTD (или EMTD) = 0,79à — MPD + 0,009 английское (дюйм) уравнение. 14 EMTD = 0,79×MPD + 0,23 Метрическая система (мм) Для оценки MTD по измерениям MPD, полученным с помощью CTM (ASTM E 2157): ЭМТД = 0.947×MPD + 0,0027 англ. (дюйм) ур. 15 EMTD = 0,947×MPD + 0,069 Метрическая система (мм) Для оценки MTD по времени истечения (OFT), измеренному с помощью устройства OFM (ASTM E 2380) (ПИАРК, 1995): EMTD = (0,123/OFT) + 0,026 английское (дюйм) уравнение 16 EMTD = (3,114/OFT) + 0,656 Метрическая система (мм) Трение (микротекстура и макротекстура) Было показано, что при использовании комбинации гладких (ASTM E 524) и ребристых шин (ASTM E 501) на скоростях шоссе (т. е. > 40 миль/ч [64 км/ч]), FN можно предсказать по микротекстура и макротекстура.Отношения (уравнения с 17 по 19) основаны на макротекстура, измеренная с использованием SPM (ASTM E 965) и BPN (ASTM E 303), в качестве заменитель микротекстуры. Аналогичные уравнения могут быть определены из других макротекстур. методы измерения (такие как MPD [ASTM E 1845]) и заменитель микротекстуры (например, DFT(20) [ASTM E 1911]). IFI предоставляет способ сделать это через следующие уравнения (Wambold et al., 1984): BPN = 20 + 0,405à — FN40R + 0,039à — FN40S Уравнение. 17 МПД = 0.039 – 0,0029à – FN40R + 0,0035à – FN40S Ур. 18 где: BPN = число британского маятника. FN40R = коэффициент трения при использовании ребристой шины при скорости 40 миль/ч. FN40S = Коэффициент трения при использовании гладкой шины при скорости 40 миль/ч. MTD = средняя глубина текстуры, дюйм. Совокупность уравнений показывает, что БПН (микротекстура) на порядок больше зависит от ребристой шины, чем от гладкой. Обратное верно для МПД (макро- текстура). На основе комбинированного набора данных (400 измерений) NASA Wallops. Friction Workshops, следующее соотношение со значением R2, равным 0.86 было разработано: FN40R = 1,19à – FN40S – 13,3à – МПД + 13,3 ур. 19 Таким образом, измерение трения и текстуры гладкой шины, выполненное для определения IFI, все еще может быть используется для прогнозирования FN40R для справки. Однако BPN не очень воспроизводима, и уравнения действительны только для BPT, используемого в корреляции. По этой причине следующие корреляции с DFT (20) и MPD (из CTM) были разработаны с использованием НАСА. Данные Wallops Friction Workshops:

51 ФНС = 15.5Ã — MPD + 42,6Ã — DFT(20) — 3,1 ур. 20 FNR = 4,67 Ã — MPD + 27,1 Ã — DFT(20) + 32,8 экв. 21 И корреляция FN40R, как функция FN40S и MPD, следующая: FN40R = 0,735Ã — FN40S — 1,78Ã — MPD + 32,9 ур. 22

Эта страница специально оставлена ​​пустой.