基于压力胶片技术的隧道纹理化路面抗滑性能研究

针对隧道水泥混凝土路面出现的抗滑性能不足的问题,从胎/路接触摩擦机理的理论分析出发,采用高精度压力胶片测试技术分别测试新型纹理化路面、沥青路面、刻槽路面及光滑水泥板上的轮胎接触应力分布,并根据相应的测试方法提出对应的评价指标。基于胎/路接触特性提出有效接触率指标评价轮胎接触界面的抗滑构造丰富度,以填补构造深度的缺陷。采用应力分布集中度指标描述轮胎接触应力集中效应,进而反映路表构造与轮胎橡胶的啮合作用。通过现场试验建立应力分布集中度与横向力系数之间的关系。结果表明:与传统上的认识不同,轮胎胎面橡胶与实际粗糙路面构造的接触为典型的点接触状态;有效接触率指标可以很好地表征汽车轮胎与路表构造接触的充分程度,随着路面构造粗糙度的增加,有效接触率下降;应力分布集中度指标与横向力系数之间呈现良好的线性相关关系;纹理化路面的粗糙构造对轮胎橡胶的嵌挤作用产生的应力集中有助于提高路面的抗滑摩擦系数,也进一步验证了纹理化措施对改善水泥混凝土路面抗滑性能的有效性。所选用的柔性压力胶片测试技术稳定可靠,操作简单,为水泥路面的抗滑性能评价与抗滑构造设计优化提供了新的思路。     

基于压力胶片技术的沥青混合料抗滑耐久性评价

为评价沥青混合料的抗滑耐久性,自主研发了加速加载搓揉试验机,采用压力胶片测量技术,对经过0,2,4,6,8h搓揉试验的不同类型沥青路面车辙板进行静载压力胶片试验,尝试采用压力胶片测量技术结合数据分析提出新的指标来评价沥青混合料的抗滑耐久性。采用0.2~0.6 MPa胶片和0.5~2.5 MPa胶片分别研究不同搓揉时间后的车辙板与轮胎静态接触的有效面积和应力集中效应,并通过压力胶片数据采集分析软件重构应力集中三维效果图。研究结果表明:不同搓揉时间下轮胎与路面接触的有效面积不同,搓揉时间越长接触面积越大,在0~8h搓揉过程中有明显递增趋势;不同搓揉时间下轮胎与路面接触的应力集中效应不同,在0~8h搓揉过程中应力集中效应有明显递减趋势;压力胶片测量技术能够很好地反映轮胎与路面间的真实接触状态和路面应力集中的衰减过程;相同原材料下,GAC-13级配的沥青路面抗滑性能及耐久性均优于AC-13;提出采用应力集中分布率和抗滑性能衰减率表征沥青混合料的抗滑耐久性,这2个指标与构造深度及摆值相关性良好,评价沥青混合料的抗滑耐久性具有足够的准确性及可靠度,为后续采用该指标设计优良抗滑性能的沥青混合料提供借鉴。     

轮胎胎面与柔性路面摩擦接触的数值分析

应用有限元软件ANASYS建立了包括橡胶胎面和柔性路面结构的有限元模型,探讨了车辆处于自由滚动和紧急制动过程中在不同轮胎／路面界面摩擦系数下的胎面、路表的变形特性和接触应力分布状态。研究结果表明,界面摩擦系数是影响胎面与柔性路面摩擦性能的主要原因,随其值的增加路面弯沉减小,摩擦应力先增加然后保持稳定,但轮胎的磨耗增加,接触压应力增加。适当地丰富路表构造、提高界面摩擦系数能降低路面弯沉,增强紧急制动状态下的抗滑性能;但是当摩擦系数超过某临界值时,随其数值的增大所对应制动状态下的抗滑性能不再提高,且路面压应力明显增加。摩擦特性对路表抗滑性能和路面力学响应的研究提供了一定的理论基础。     

骨架约束作用对沥青磨耗层抗滑性能影响研究

以SMA沥青路面为例,基于体积法设计不同骨架磨耗层路面,并采用不同PG等级沥青胶结料进行骨架约束;采用室内搓揉试验模拟行车作用,用压力胶片技术进行胎路接触界面测试,开展骨架稳定性对沥青路面抗滑耐久性能影响研究.结果表明:相比摆式摩擦系数,采用接触应力分布集中度指标来表征路面有效抗滑性能更合理;搓揉试验表明,构造深度呈现...     

基于胎-路有效接触构造与抗滑性能的研究综述

道路抗滑性能影响因素众多,一直是国内外道路研究工作者亟待解决的难题。该文介绍了国内外在抗滑性能方面的研究现状,总结了基于Rado和压力胶片系统的胎-路有效接触构造模型,并提出Rado接触模型在三维数据中的应用;提出依靠传感器的压力胶片系统在智能铺面中的应用前景,并指出有限元模拟在胎-路接触构造具有很大的研究意义。     

国外沥青路面抗滑性能影响因素研究

从轮胎与沥青路面间接触机理、沥青路面抗滑性能的评价方法和沥青路面抗滑性能的衰减规律三个方面,对国外的研究成果进行归纳总结。沥青混合料的材料特性和结构特性对沥青路面的抗滑性能影响较大,路表宏观纹理和微观纹理共同作用影响路面的抗滑性能,以优质石料作骨料的骨架嵌挤型沥青混合料结构表现出良好的抗滑性能。     

路面抗滑性能影响弯道行车安全的仿真分析

为研究车辆制动工况下路面抗滑性能对弯道行车安全的影响,以车辆动力学分析软件AD-AMS为仿真平台,提出采用轮胎解析参数、整车参数、路面抗滑值构建耦合关联的车辆-轮胎-路面模型,在此基础上研究不同湿滑路面状态下弯道行驶车辆的运动学参数值变化情况,探索路面抗滑性能与表征行车安全风险的运动学参数值之间的关系.研究结果表明,路面抗滑性能影响车辆运动学参数值变化是诱发交通事故的主要因素.较低的弯道路面抗滑性能易使车辆在制动时出现急速横摆、甚至侧翻的交通事故;车辆两侧轮胎接地面抗滑值不均衡对弯道行车安全的影响高于对直道行车安全的影响,车辆极易在弯道制动时出现因抗滑值不均衡而无法保持有效转弯半径、进而冲出车道的交通事故.研究可为制定弯道行车安全的保障措施提供理论依据.      

采用平均应力坡度评价沥青路面的抗滑衰变特性

为探索高速公路沥青路面抗滑衰变特性与通车使用时间的关系,依托广东肇花高速公路,采用压力胶片技术采集轮胎与路面接触应力分布,重点关注随通车时间的增长应力集中点的应力变化趋势。编写MATLAB程序对压力胶片采集的应力分布数据进行曲面重构,统计并计算每一张重构图中应力集中点的应力坡度值,并提出以平均应力坡度代表整张胶片的应力集中效果。分析结果显示:通车时间0～6个月,平均应力坡度递减幅度较大,三车道(超车道,快车道,慢车道)平均应力坡度减幅在10%～20%之间,通车时间6～12个月平均应力坡度减幅在5%～10%以内,幅度较小;即通车时间0～6个月肇花高速沥青路面抗滑性能衰减较大,6～12个月其衰减较慢或趋于稳定。提出采用平均应力坡度评价沥青路面的抗滑衰变特性,同一测点相同通车时间的同一车道平均应力坡度与构造深度相关性显著,进一步验证了提出的采用平均应力坡度评价沥青路面抗滑衰变特性的合理性。可以为压力胶片技术的工程现场应用提供借鉴。     

浅谈凝冰状态下粗糙路面抗滑效果

路面抗滑性能对行车安全非常重要,除了在一般情况下具有良好的抗滑性能之外,冬季多雨结冰的路面也要具备良好的抗滑性能。利用粗糙路面不同的构造深度进行了破冰效果的对比试验,发现宏观构造较好的路面能弥补薄冰对路表构造深度的损失,且在行车碾压时,水平力的作用使结冰层很快被磨耗掉,增加了制动效果而达到了凝冰路面抗滑的目的。     

汽车轮胎花纹的功用及设计要求

一、汽车轮胎花纹的功用 轮胎的花纹块与路面产生的摩擦力产生汽车驱动、制动和转向需要的动力,其主要作用是增加胎面与路面间的摩擦力,以防止车轮打滑.经过与地面长期的摩擦,花纹逐渐变浅,当磨损到更换标记时,就应停止使用.轮胎花纹具有提高胎面接地弹性的性能,在胎面和路面间切向力(如驱动力、制动力和横向力)的作用下,花纹块能相应产生较大的切向弹性变形.切向力增加,轮胎的切向变形随之增大,接触面的摩擦作用也就随之增强,进而阻滞了胎面与路面打滑或打滑趋势.这种性能在很大程度上消除了无花纹轮胎易打滑的弊病,以保障车辆动力性、制动性、转向操纵性和行驶稳定性的正常发挥.     

基于车路系统的事故现场轮胎印迹强度参数化研究

为明确事故现场可视轮胎印迹强度与车辆动力学特性、轮胎橡胶磨损特征及道路表面灰度之间的关联特性,提出基于车路耦合的事故现场轮胎印迹强度参数化研究方法。通过结合动态滑动摩擦因数模型及轮胎非线性模型,建立车辆路面9 DOF非线性系统动力学模型,运用VBOX惯性测量技术验证模型的有效性。运用胎面磨损能量模型,从车路系统角度确定车辆、轮胎和路面特性对轮胎全局摩擦力及胎面磨损特性的影响。结合印迹强度特征模型提出轮胎印迹强度参数研究方法,选取不同制动、转向角工况及3组路面、胎面特性对轮胎路面接地力学特性、胎面橡胶磨损量、可视轮胎印迹特征进行仿真分析。结果表明：印迹强度仅与全局摩擦力大小有关,与轮胎路面滑移方向无关;滑移工况下胎面橡胶磨损量随着全局摩擦力和滑移速度的增大而增大,而印迹强度变化不明显;制动力矩和道路表面灰度对产生可视轮胎印迹起决定作用,转向角主要影响不规则可视轮胎印迹的产生;前轮轮胎最先出现可视印迹,且可视印迹长度和强度均高于后轮轮胎;采取可视印迹起点作为事故车辆速度判定具有一定的误差,应根据具体情况进行具体分析;研究成果能够为基于可视轮胎印迹的交通事故重建提供理论基础。     

基于胎、路纹理特征的高速公路路用性能研究进展

降低轮胎噪声、提高路面抗滑能力以及减轻路面早期开裂病害是实现高速公路路用性能指标“安全、安静、耐用”的重要途径.文章综述了国内外轮胎花纹和路表纹理对降噪、路面抗滑和路面抗裂等路用性能的影响,分析了胎／路纹理耦合对降噪、抗滑和抗裂的作用机理.研究认为:高速公路路用性能指标的影响因素众多,但归根到底,所有的路用性能均源自于...     

利用骨料粘结技术恢复水泥路面抗滑性能

对于已经通车运营的水泥混凝土路面,随着时间的推移,车辆轮胎滚动对其表面纹理构造产生持久磨耗作用,导致其抗滑性能下降。采用何种措施来改善现有水泥路面的抗滑性能,成了亟待解决的问题。文章主要介绍了能用来改善路面抗滑性能的骨料粘结技术,对其构造形式、技术特点及施工工艺等作了较为详细的论述。     

轮胎制动性能FEM仿真分析和评价

基于制动过程离散化分析方法,考虑ABS的正常作用,分析了205/55/R16型子午线轮胎在不同胎面结构下的制动性能。使用有限元商用软件Abaqus,求得不同离散制动速度下轮胎接地区域节点与路面间的法向作用力和滑移率,获得制动器摩擦热损失率和轮胎摩擦能量损失率。然后依据汽车动能完全被制动器和轮胎摩擦能量损失所消耗的假设,计算每个速度子区间的制动时间增量,最终求得不同胎面结构轮胎的制动时间和制动距离。仿真分析结果与试验的良好吻合,验证了仿真方法的有效性。     

特殊路段沥青路面抗滑性能修复技术工程应用

为改善长大纵坡、急转弯以及互通立交等特殊路段沥青路面的抗滑性能,提升行车安全性,以双组份环氧树脂胶砂为粘结材料,以单一粒径彩色陶瓷颗粒和玄武岩骨料为抗滑骨料的薄层结构抗滑修复技术进行工程应用验证,采用摆式摩擦仪和手工铺砂法,以摆值BPN与构造深度为指标评价了抗滑性能修复效果。检测结果表明,经环氧-陶瓷颗粒与环氧-玄武岩抗滑薄层修复后的沥青路面,其摆值BPN与构造深度增大明显,抗滑性能提升显著。基于工程验证,提出了薄层抗滑结构的施工工艺与应用于薄层抗滑结构的双组份环氧树脂黏结材料、彩色陶瓷与玄武岩颗粒抗滑骨料的技术要求。     

路面表面构造特征指标对抗滑性能的影响

开发了获取路面表面与轮胎接触面积和构造分布均匀程度的测试方法,研究了构造深度、修正后单位接触面积对路面抗滑性能的影响。结果表明:(1)抗滑性能未随着构造深度的增加而依次增大,构造深度过大或过小均未出现最佳的抗滑性能,动态旋转摩擦系数和摆值在取得最大值时对应的构造深度值较为相近,而两者的变化趋势有所差异;(2)修正后单位接触面积的增大并未引起抗滑性能的正比例增长,动态旋转摩擦系数和摆值的变化规律趋于一致;(3)构造深度和修正后单位接触面积与动态旋转摩擦系数和摆值呈现幂函数关系;(4)在抗滑性能较好条件下,构造深度和修正后单位接触面积与抗滑性能指标之间有较好的相关性,构造深度对抗滑性能的贡献相对稳定且较小,而修正后单位接触面积对抗滑性能的影响较大且变异性大。     

沥青路面抗滑性能研究现状与展望

作为未来道路交通荷载的主流形式，车辆的行驶稳定性与路面抗滑性能存在着直接关系，而且随着时间变化，沥青路面的抗滑性能受各种不确定性因素的影响。为了明确国内外沥青路面抗滑性能的研究现状，对胎-路接触力学模型和路面附着特性、动摩擦因数的计算方法、不确定性影响因素、抗滑性能评价指标和衰变模型以及抗滑性能在无人驾驶车辆安全性中的应用等热点问题研究进展进行了综述与总结，对比分析了现有沥青路面与橡胶轮胎的接触力学模型，探讨了设计、施工及运营阶段中的不确定性因素，归纳了现有沥青路面抗滑性能评价指标及衰变模型，最后论述了沥青路面抗滑性能的发展方向。分析结果表明：基于路表分形理论的Persson迟滞摩擦理论更适用于沥青路面动摩擦因数的计算要求，计入了橡胶对表面粗糙度的有关尺度变形响应及滑动摩擦的温度依存性；考虑路表峰值附着系数时变性的摩擦因数-滑移率（μ-s）曲线附着系数估算方法更能反映路面实际附着特性；当前沥青路面抗滑性能研究在胎-路相互作用机理、评价指标、衰变模型等方面研究不足，需要从时变性、统一性及车辆抗滑需求感应参数等方面进一步深入研究。推行基于时间效应的抗滑评价指标是沥青路面抗滑层设计与抗滑性能评价发展的必然趋势，也是提高中国沥青路面全寿命周期内服役水平的重要方法。     

冷涂型薄层彩色防滑路面性能及应用

对冷涂型彩色防滑路面的表面构造进行阐述,并通过制作试样,对彩色防滑路面进行了性能试验。结果表明:在一定组分条件下,冷涂型薄层彩色防滑材料具有良好的抗滑性能、附着性能和骨料性能,适用于隧道出入口、匝道、收费口等抗滑性能不足的路段。为进一步说明将冷涂型薄层彩色防滑路面作为抗滑措施的可行性,以某隧道出入口彩色防滑路面施工作为实体工程,经过现场检测和调查,确认了其防滑效果。     

超薄磨耗层SMA-5沥青混合料的设计及性能研究

采用改进的主骨料空隙体积填充法进行了超薄磨耗层SMA-5沥青混合料的配合比设计,经室内试验验证SMA-5沥青混合料路面具有良好的路用性能.试验路检测结果表明,与密级配沥青混凝土路面相比,超薄磨耗层SMA-5沥青路面的表面构造深度提高38%,摩擦系数提高14%,路面噪音降低3～4 dB,具有构造深度大、抗滑性能好、降噪效果明显的特点.     

年度最最佳轮胎技术 德国马牌UltraContact~(TM) UC6

正获奖理由德国马牌UltraContact~(TM)UC6轮胎为了增强湿滑路面安全性创新设计了胎面"高速导流槽",将轮胎表面的积水迅速导流到排水主沟槽中,让轮胎在雨水路面拥有更好的抓地性能。新增高速导流槽能够有效增加轮胎的湿地抓地力,减少了湿地驾驶中风险最大的水滑效应。UC6的主沟槽深度达到了7.73mm,可见其排水能力的强大。UltraContact~(TM)UC6还采用了钻石切割花纹技术,能够防止轮胎花纹块在短距离刹车时