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《SMA路面結(jié)冰規(guī)律與預警閾值研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、◎s一?一一SMA路面結(jié)冰規(guī)律與預警閾值研究王晨薇1，葉軒宇2，王寧1，鄺德偉3(1．同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室，上海201804；2．江西贛粵高速公路股份有限公司，江西南昌330025；3．江西省交通工程集團有限公司，江西南昌330025)摘要：道路結(jié)冰威脅行車安全，引發(fā)交通事故，造成重大損失。路面結(jié)冰對于道路交通安全的影響主要體現(xiàn)在路面摩擦因數(shù)的降低上，為準確預測結(jié)冰時機，目前主要以擺式儀法測量路面摩擦因數(shù)。采用室內(nèi)試驗模擬我國南方地區(qū)冬季sMA路面結(jié)冰過程，分析路面結(jié)冰規(guī)律，建立了結(jié)冰路面擺值與溫度、降水量以及干燥路面擺值之間的
2、回歸模型；確定了用于判斷路面是否出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象的相對摩擦因數(shù)閾值。結(jié)果顯示：路面薄冰的摩擦因數(shù)約為o．635一o．645；存在一臨界溫度，當試驗溫度高于臨界溫度時，路面摩擦因數(shù)隨時間呈緩慢上升最后達到穩(wěn)定；當試驗溫度低于臨界溫度時，路面摩擦因數(shù)隨時間呈緩慢下降最后達到穩(wěn)定。并且降水量越小，兩級變化規(guī)律越顯著。關鍵詞：sMA瀝青路面；路面結(jié)冰；擺式儀法；回歸模型；預警閾值0引言現(xiàn)階段全球氣候變化導致極端天氣增多，由此引發(fā)的道路交通安全問題受到人們的關注。其中冬季道路路面結(jié)冰造成的危害最為嚴重，尤其在我國南方無嚴寒冰雪地區(qū)，不僅存在很大的晝夜溫差，而且
3、在雨雪時氣溫較高，雨雪后氣溫降低，也會產(chǎn)生很大的溫差。在這樣的天氣條件下，路面極易形成薄冰，且薄冰不易被發(fā)現(xiàn)，并不能引起駕駛員注意而降低車速。因此，車輛打滑、追尾甚至沖出車道的交通事故時有發(fā)生，尤其是在橋梁、隧道、上下縱坡、彎道和風口路段等特殊路段，路面結(jié)冰的存在已經(jīng)嚴重威脅到了駕駛員以及乘客的生命和財產(chǎn)安全。據(jù)統(tǒng)計，雪天的公路事故率增加25％，傷亡率增加近一倍[1]。因此，建立道路結(jié)冰預警系統(tǒng)對于降低冬季道路交通維護成本、保障道路暢通、避免交通事故具有重要意義。國外對于道面結(jié)冰條件的研究開始較早。早在1992年，丹麥的Bent[2]主要考慮積水
4、(雪)、溫度和熱量收支情況，建立道面狀態(tài)預測模型。該模型可以實現(xiàn)3h以內(nèi)的高精度路面溫度預測，但前提是能夠得到精確的實際氣溫預報模型。1996年，Shao[33等通過采集7個國家41個路面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)，綜合分析認為當?shù)烂娲嬖诜e水(雪)且道面溫度低于o℃時，道面將產(chǎn)生結(jié)冰。同時，利用傳感器檢測路表溫度、氣溫、露點和風速，進行路面狀態(tài)的預測。但是預測結(jié)果對于不收稿日期：2016—12—15基金項目：江西省交通運輸廳科技項目(2014c0003)12上踢么姥N0．12017同類型的路面存在很大的差異。2002年，Samoduro—va[43發(fā)現(xiàn)對應不同類
5、型道面結(jié)冰，結(jié)冰條件也不盡相同，但共同條件是道面溫度低于o℃，道面存在積水，同時建立路面短時狀態(tài)預報模型。國內(nèi)對道面結(jié)冰特征及物理機制的研究近年來也有了較大的進展。2006年，鄧長菊等[51研究表明：道路結(jié)冰必須具備的兩個基本條件是降水和合適的路面溫度，且對于降雨天氣和降雪天氣，結(jié)冰溫度是不相同的。2007年，劉梅等口1發(fā)現(xiàn)降水性質(zhì)不同時，結(jié)冰條件中對氣溫的要求也不同，但地表最低溫度一般都要達到0℃以下。2010年，何小寧等口]得出地面路面結(jié)冰需要具備水、雪等氣象條件和地面溫度≤o℃，但這兩個條件都沒有實時觀測資料，因此要轉(zhuǎn)換為在實時觀測資料中有
6、的資料。2011年，李蕊等人[83介紹了湖北部分地區(qū)路面o℃低溫和路面積水兩個條件對結(jié)冰的產(chǎn)生和冰面的保持之間的關系。2012年，杜雪松，謝曉光等[9]在細化冬季不同冰雪路面狀態(tài)類型的基礎上，對粗、中、細三種表面粗糙狀態(tài)路面采用英式擺式摩擦因數(shù)測定儀測量了冬季干燥無雪、雪粒、雪粉、冰塊狀態(tài)下的路面摩擦因數(shù)。2013年，熊竹，秦杰君口o]針對水泥路面進行不同溫度和降水量條件下的室內(nèi)模擬路面結(jié)冰試驗，利用結(jié)冰率作為評價指標得出預警等級。但是，目前關于結(jié)冰預警的很多研究都是建立在結(jié)冰檢測上，且主要是針對北方的冰雪天氣，對南方冰雪天氣少有涉及。而南方的冰
7、雪天氣特征與北方有顯著差異，本文主要考慮我國南方地區(qū)的溫度和降水量，一s一?一◎并從結(jié)冰過程人手建立回歸模型，實現(xiàn)在結(jié)冰出現(xiàn)之前的真正意義上的預警。1數(shù)據(jù)采集方法與流程1．1試驗方法路面結(jié)冰對于行車安全的主要影響體現(xiàn)在降低路面摩擦因數(shù)，因此選取路面的摩擦因數(shù)作為主要的檢測指標是較為直觀合理的。在眾多路面摩擦因數(shù)測試方法[11]中，本文選用JTGE60一2008《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》[123中的瀝青路面抗滑性能檢測方法：擺式儀法。即利用擺式儀測得的擺值來表征路面摩擦因數(shù)。本文采用室內(nèi)模擬試驗的方法，選取溫度和降水量作為路面結(jié)冰的影響因素進行結(jié)
8、冰模擬，針對SMA瀝青路面進行不同溫度和降水量條件下的摩擦因數(shù)檢測試驗。試驗采用車轍板模擬SMA路面；采用溫控冷凍箱模擬冬季的環(huán)境溫度，
