Текстура дороги

Текстуры дорожного покрытия — это отклонения от плоской и гладкой поверхности, влияющие на взаимодействие транспортного средства и шины. Текстура дорожного покрытия делится на: микротекстуру с длиной волны от 0 мм до 0,5 мм (0,020 дюйма), макротекстуру с длиной волны от 0,5 мм (0,020 дюйма) до 50 миллиметров (2,0 дюйма) и мегатекстуру с длиной волны от 50 миллиметров (2,0 дюйма) до 500. миллиметров (20 дюймов).

Микротекстура

параметров материала Микротекстура (MiTx) — это общий термин для обозначения кристаллографических и других аспектов микроструктуры: таких как морфология , включая распределение размеров и форм; химический состав; и кристаллическая ориентация и взаимоотношения ^[1]

В то время как на прогиб подвески автомобиля и динамические нагрузки на шины влияют более длинные волны ( неровность ), текстура дороги влияет на взаимодействие между поверхностью дороги и следом шины. Микротекстура имеет длину волны короче 0,5 мм. Это относится к поверхности связующего, заполнителя и загрязнений, таких как отложения резины из шин.

Смесь дорожного материала способствует трению с сухой дорожной поверхностью. Обычно дорожные агентства не контролируют смесь напрямую, а косвенно, проводя испытания на сцепление тормозов . Однако трение также зависит от других свойств поверхности, таких как макротекстура.

Макротекстура

Макротекстура (MaTx) является частично желаемым свойством, а частично нежелательным. Короткие волны MaTx, около 5 мм, действуют как акустические поры и снижают шум от шин и дороги. С другой стороны, длинноволновые MaTx увеличивают шум. MaTx обеспечивает сцепление с мокрой дорогой, особенно на высоких скоростях. Чрезмерное использование MaTx увеличивает сопротивление качению и, следовательно, увеличивает расход топлива и выбросы CO ₂ , способствуя глобальному потеплению . На нормальных дорогах средняя глубина профиля MaTx составляет около 1 мм.

Макротекстура — это семейство волнообразных характеристик дорожного покрытия. В то время как более длинные волны (неровность) влияют на прогиб подвески автомобиля и динамические нагрузки на шины, текстура дороги влияет на взаимодействие между поверхностью дороги и следом шины. Макротекстура имеет длины волн от 0,5 мм до 50 мм.

Дорожные агентства контролируют макротекстуру, используя измерения, полученные с помощью лазера скорости шоссе или инерционных профилометров.

Мегатекстура

Мегатекстура (MeTx) возникает в результате износа и повреждения дорожного покрытия, вызывая шум и вибрацию. Мегатекстура имеет длины волн от 50 мм до 500 мм. Некоторыми примерами дорожных повреждений с большим количеством MeTx являются выбоины, стиральные доски (часто встречаются на грунтовых дорогах) и неравномерные морозные пучения. Среднеквадратичное значение MeTx ниже 0,2 мм считается нормальным на нормальных дорогах.

Измерение

MaTx и MeTx измеряются с помощью лазерных/инерциальных профилографов . Поскольку у MiTx очень короткие волны, их предпочтительно измерять с помощью испытаний тормозов на сухом трении, а не путем профилирования. Профилографы, записывающие текстуру как на левом, так и на правом колесе, могут использоваться для выявления участков дороги с опасным трением при расколе .

Профилограф

Профилограф . – это прибор, используемый для измерения шероховатости поверхности дорожного покрытия В начале 20 века профилографы представляли собой низкоскоростные прокатные устройства (например, прокатные линейки ). Сегодня многие профилографы представляют собой усовершенствованные высокоскоростные системы с лазерным датчиком высоты в сочетании с инерциальной системой, которая создает крупномасштабную базовую плоскость. Он используется строительными бригадами или сертифицированными консультантами для измерения неровностей эксплуатируемой дорожной сети, а также до и после фрезерования гребней и верхнего слоя дорожного покрытия. Современные профилографы представляют собой полностью компьютеризированные приборы.

Данные, собранные профилографом, используются для расчета Международного индекса шероховатости (IRI), который выражается в дюймах/милю или мм/м. Значения IRI варьируются от 0 (эквивалент движения по стеклянной пластине) до нескольких сотен дюймов на милю (очень неровная дорога). Значение IRI используется в управлении дорогами для мониторинга проблем безопасности и качества дорожного движения. ^[2]

Многие дорожные профилографы также измеряют поперечный уклон , кривизну , продольный уклон и колею тротуаров . Некоторые профилографы делают цифровые фотографии или видео во время профилирования дороги. Большинство профилографов также записывают положение, используя технологию GPS . Еще один распространенный вариант измерения — трещины . Некоторые профилографические системы включают в себя георадар , используемый для регистрации толщины слоя асфальта . ^[3]

Другой тип профилографической системы предназначен для измерения текстуры поверхности дороги и того, как она связана с коэффициентом трения и, следовательно, с сопротивлением скольжению . Текстура тротуара разделена на три категории; мегатекстура, макротекстура и микротекстура. Микротекстуру в настоящее время невозможно измерить напрямую, кроме как в лаборатории. Мегатекстура измеряется с использованием аналогичного метода профилирования, что и при получении значений IRI, тогда как макротекстура представляет собой измерение отдельных вариаций дороги в пределах небольшого интервала в несколько сантиметров. Например, дорога, сверху усыпанная гравием, а затем асфальтовое уплотняющее покрытие, будет иметь высокую макротекстуру, а дорога, построенная из бетонных плит, будет иметь низкую макротекстуру. По этой причине бетон часто подвергают бороздкам или шероховатостям сразу после укладки на дорожное полотно, чтобы увеличить трение между шиной и дорогой.

Оборудование для измерения макротекстуры в настоящее время состоит из лазера для измерения расстояний с чрезвычайно маленьким размером пятна (< 1 мм) и систем сбора данных, способных регистрировать возвышения, расположенные на расстоянии 1 мм или меньше. Частота дискретизации обычно превышает 32 кГц. Данные макротекстуры можно использовать для расчета зависящей от скорости части трения между типичными автомобильными шинами и поверхностью дороги как в сухих, так и влажных условиях. Микротекстура также влияет на трение.

Боковое трение и поперечный уклон являются ключевыми силами реакции, которые удерживают транспортное средство на повороте в устойчивом боковом положении, в то время как на него действуют выходящие силы, возникающие из-за скорости и кривизны. Поперечный уклон и кривизну можно измерить с помощью дорожного профилографа, а в сочетании с измерениями, связанными с трением, можно использовать для выявления неправильного поворота кривых , что может увеличить риск дорожно-транспортных происшествий.

Профилометрия дорог

Профилометры дорожного покрытия (также известные как профилографы , которые использовались в знаменитых дорожных испытаниях AASHO 1958-1960 годов ) используют лазер для измерения расстояния (подвешенный примерно в 30 см от дорожного покрытия) в сочетании с одометром и инерционным устройством (обычно акселерометром для обнаружения движения транспортного средства) . в вертикальной плоскости), который устанавливает движущуюся опорную плоскость, к которой интегрируются лазерные расстояния. Инерционная компенсация делает данные профиля более или менее независимыми от того, какую скорость имело транспортное средство с профилометром во время измерений, при условии, что транспортное средство не делает больших изменений скорости и поддерживает скорость выше 25 км/ч или 15 миль в час. Система профилометра собирает данные на обычных скоростях шоссе, проверяя возвышения поверхности с интервалом 2–15 см (1–6 дюймов), и требует высокоскоростной системы сбора данных, способной получать измерения в килогерцовом диапазоне.

Данные, собранные профилометром, используются для расчета Международного индекса шероховатости (IRI), который выражается в дюймах/милю или мм/м. Значения IRI варьируются от 0 (эквивалент движения по стеклянной пластине) до нескольких сотен дюймов/миль (очень неровная дорога). Значение IRI используется в управлении дорогами для мониторинга проблем безопасности и качества дорожного движения.

тротуара Многие профилометры также измеряют поперечный уклон , кривизну , продольный уклон и колейность . Некоторые профайлеры делают цифровые фотографии или видео во время профилирования дороги. Большинство профилировщиков также записывают местоположение, используя технологию GPS . Еще один довольно распространенный вариант измерения – трещины . Некоторые профилометрические системы включают в себя георадар , используемый для регистрации толщины слоя асфальта .

Другой тип профилометра предназначен для измерения текстуры поверхности дороги и того, как она связана с коэффициентом трения и, следовательно, с сопротивлением скольжению . Текстура дорожного покрытия делится на три категории: мегатекстура, макротекстура и микротекстура. Микротекстуру в настоящее время невозможно измерить напрямую, кроме как в лаборатории. Мегатекстура измеряется с использованием аналогичного метода профилирования, что и при получении значений IRI, тогда как макротекстура представляет собой измерение отдельных вариаций дороги в пределах небольшого интервала в несколько сантиметров. Например, дорога, сверху усыпанная гравием, а затем асфальтовое уплотняющее покрытие, будет иметь высокую макротекстуру, а дорога, построенная из бетонных плит, будет иметь низкую макротекстуру. По этой причине бетон часто подвергают бороздкам или шероховатостям сразу после укладки на дорожное полотно, чтобы увеличить трение между шиной и дорогой.

Оборудование для измерения макротекстуры в настоящее время состоит из лазера для измерения расстояний с чрезвычайно маленьким размером пятна (< 1 мм) и систем сбора данных, способных регистрировать возвышения, расположенные на расстоянии мм или меньше друг от друга. Частота дискретизации обычно превышает 32 кГц. Данные макротекстуры можно использовать для расчета зависящей от скорости части числа трения между типичными автомобильными шинами и поверхностью дороги. Макротекстура также дает информацию о разнице между сцеплением на сухой и мокрой дороге. Однако макротекстуру нельзя использовать для расчета соответствующего числа трения, поскольку микротекстура также влияет на трение.

Боковое трение и поперечный уклон являются ключевыми силами реакции, которые удерживают автомобиль на повороте в устойчивом боковом положении, в то же время подвергаясь воздействию возбуждающих сил, связанных со скоростью и кривизной. Поскольку трение сильно зависит от макротекстуры и текстуры, поперечный уклон, а также кривизну можно измерить с помощью профилометра, поэтому профилометры очень полезны для выявления кривых с неправильным уклоном, которые могут представлять опасность для автомобилей.

См. также

Ссылки

^ Определение микротекстуры и его применение (второе издание), В. Рэнделл, 2003 г.
^ «Глава 2 — Достижение высокого уровня гладкости бетонных покрытий без ущерба для долгосрочных характеристик, октябрь 2005 г. — FHWA-HRT-05-068» . www.fhwa.dot.gov . Проверено 23 июня 2022 г.
^ «Часто задаваемые вопросы по инерционным профилометрам» . Проверено 23 июня 2022 г.

[1] Определение микротекстуры и его применение (второе издание), В. Рэнделл, 2003 г.

[2] «Глава 2 — Достижение высокого уровня гладкости бетонных покрытий без ущерба для долгосрочных характеристик, октябрь 2005 г. — FHWA-HRT-05-068» . www.fhwa.dot.gov . Проверено 23 июня 2022 г.

[3] «Часто задаваемые вопросы по инерционным профилометрам» . Проверено 23 июня 2022 г.

[1]

[2]

[3]