行车安全性提升-铺面工程学

行车安全性与很多因素有关，路面的抗滑性是其中的一个方面。影响行车安全的路面因素包括路面的抗滑能力、水面漂滑、眩光等路面表面特性和一些路面损坏等。抗滑能力是指轮胎制动时沿路表面滑移时所受到的阻力，取决于轮胎-路面之间的摩擦力和附着力，而摩擦力、附着力的大小又与路表面的微观构造深度、宏观构造深度、路面潮湿状况和行车速度等因素有关。其中，微观构造深度和宏观构造深度又与集料本身的特性、混合料级配设计和路面平整度有关，参见图1-2和图9-13。

在雨天，当车辆向前行驶时，轮胎、水膜、路面之间的接触情况如图7-36所示［12］。图中存在三个区域：

图7-36　轮胎、水膜、路面之间的接触情况

区域Ⅰ：在接触前部，为完全上浮区。在此区域内，水的流体压力足以把胎面浮起，并使之与路面完全脱离；

区域Ⅱ：表示水流大量流散但仍然留有一层水膜的不完全接触区，胎面与路面部分隔开，呈若即若离状态；

区域Ⅲ：在接触后部，是胎面完全接触路面的区域。

随着车辆行驶速度的变化，上述三个区域的大小也会发生变化。随着行驶速度的提高，区域Ⅰ与区域Ⅱ就会沿接触长度方向扩展，直到胎面与路面呈完全滑水状态。为了在高速行车时能及时挤走路表水，保证区域Ⅲ有足够的接触面积，一方面轮胎胎面花纹要提供排水通路，另一方面路表面的粗构造也要提供足够的排水通路。车速越高以及/或者水膜越厚，区域Ⅲ的接触面积越小，路表面的抗滑能力便下降得越多，如图7-37所示［13］。当路表的粗构造深度下降到一定程度后，或行车速度达到一定程度后，区域Ⅱ和区域Ⅲ可能消失，且在轮胎和路面之间形成连续水膜，由此可能产生车轮在水面上漂浮滑移的漂滑现象。一般认为当行车速度大于75 km/h时，就可能产生漂滑现象。所以，粗构造在雨天的作用主要是提供轮胎与路面之间的排水通路，以提高出现漂滑的临界行车速度［14］；或当路面积水深度达5 mm以上时，较高车速时就会存在漂滑的潜在可能。

在高速行车时，路表面的粗构造（粗纹理）和细构造（细纹理）（表7-3）对于行车安全都起着十分重要的作用，尤其在下雨时。当路表面粗构造深度较小时，轮胎胎面与路表面之间的水来不及排除，故在胎面与路表面之间形成水膜，使轮胎在水面上漂滑。所以，在高速行车的路表面，应通过材料设计或构造措施形成表面粗构造以迅速排除表面水，尽可能使胎面与路面表面的细构造充分接触，以提供较大的附着抗滑能力。不仅如此，粗构造的迅速排水作用还减少了高速行车时车辆后方的溅水和喷雾，从而保护了后面车辆的行车条件，增加了行驶安全性。在低速行车时，路面表面的细构造相比粗构造起着更为重要的作用。图7-38的结果证实了这一点［14］。此外，具有良好宏观构造的沥青路面，由于集料凸出的不规则棱角，使光线产生散光反射，而不会形成镜面反射，这有利于雨天、夜间行车。

图7-37　不同水深时摩阻系数与车速的关系

（构造深度0.7 mm。实线——粗构造的混凝土表面，虚线——已磨光的混凝土表面）

表7-3　用于描述路表纹理的术语［15］

图7-38　路表面构造特性对抗滑能力的影响(www.xing528.com)

可以看出，不管是高速还是低速行车，细构造都是十分关键的。路表面的细构造主要通过集料的选择来实现，坚硬、耐磨、表面纹理粗糙的集料所组成的路面材料将提供更为理想的路面细构造，而粗构造一般通过材料的级配组成设计或表面拉毛、刻槽等措施来实现。研究表明，采用锁轮拖车法测得的抗滑行能力对行车速度比较敏感，是粗构造深度的函数，该函数可以表示为［1］：

式中　SNV——速度V时的抗滑指数；

SN0——静态抗滑指数，与细构造深度直接相关；

PNG——路表面构造深度的函数，PNG=0.45·MD 0.45；

MD——平均构造深度。

抗滑性能的衰变与集料的硬度、耐磨性和磨耗层材料级配所提供的构造深度的变化有关。事实上，交通量的大小可能主要影响集料磨光值和集料表面纹理，而轴载的轻重及路面所处的环境等因素可能更多地影响路面表面的宏观构造深度［1］，因此要准确把握由此带来的衰变规律是比较困难的。

路面的潮湿状态对路面的抗滑性能具有显著影响。图7-39［14］、图7-40［16］表明，潮湿状态下路表面的抗滑能力较干燥状态下的抗滑能力显著降低，特别是在高速行车的条件下。

图7-39　路面潮湿状况对抗滑能力的影响

图7-40　路表面抗滑性随天气的变化

路面不平整将影响路面的行车安全，尤其是车辙和坑槽。车辙的存在不利于路表水的横向排除，从而不利于行车安全。冬天，车辙处容易结冰，易对行车安全造成危害。当然，坑槽的存在对行车安全也有较大的影响。

路面特性只是交通事故风险的肇因之一，在多数场合不是主要肇因，其他因素（如道路几何状况、气候、交通量、行车速度以及驾驶员自身的原因等）往往是导致交通事故的更为常见的因素。不过，从路面的角度来说，提供适当的抗滑能力显然是十分必要的。