排水性沥青路面抗滑性能测试分析

时正凯，陈 锋

(1. 淮安市交通工程质量监督站 淮安市 212006；2.南京航空航天大学 南京市 210016 )

排水性沥青路面抗滑性能测试分析

时正凯1，陈 锋2

(1. 淮安市交通工程质量监督站 淮安市 212006；2.南京航空航天大学 南京市 210016 )

大孔隙结构的排水性沥青路面可以及时排除路表水，提升雨天行车安全性。对当前排水性沥青路面抗滑性能测试方法存在问题进行分析，提出采用现场刹车距离试验评定其刹车性能，并结合实际工程的行车能见度、道路安全事故发生率等来评定排水性沥青路面的行车安全性。测试结果表明：排水性沥青路面可以有效缩短刹车距离，提高雨天行车的能见度，降低道路的交通事故率，具有良好的安全性能。

排水性沥青路面；抗滑性能；测试方法；刹车距离；能见度

路表水是雨天事故的主要危险源，及时有效地排除路面水成为提高雨天路面行车安全的必然选择[1]。排水沥青路面采用20%左右空隙率骨架-空隙结构的沥青混合料做上面层，可以通过路面横坡利用自身的大孔隙结构在沥青混合料内部行成横向排水通道，将路表水排到路面两侧，显著减少路表水的积蓄[2]。但由于排水性沥青路面的结构不同，需要对路面抗滑性能进行分析，确定排水性沥青路面的行车安全性。

1 当前排水性沥青路面抗滑性能的测试方法

1.1 摆值的表征问题

排水沥青路面表面粗糙，构造深度基本上在2.0～3.0mm范围，在PAC13为代表的排水沥青路面抗滑测试中，用摆式仪测定摩擦系数多在60BPN左右；而密级配沥青混凝土表层的构造深度多在0.5～0.8mm，摩擦系数多在65BPN上下[3]。排水路面的构造深度远大于密级配表面层，其摆值却可能小于密级配。表征路面抗滑性能的摆值BPN(摩擦系数f的100倍)指标，其计算依据为能量守恒原理，摆锤从左到右的摆动过程中，滑溜器与路面接触面摩擦产生位能损失。摆动过程中，摆锤质量m和摆对接触面的径向压力N是经过标定的，摆锤的位能损失仅与摩擦接触长度L有关。试验过程中，L均调整为标准值126mm，而不同路面结构的纹理、空隙率等不同，使得路表与摆式仪的实际有效接触长度不同。对空隙率在20%左右的排水沥青路面表面来说，其与滑溜器的实际接触长度要小于密实的混凝土类表层。因此，用摆式仪按照规范方法测定的BPN的方法不能很好地反映出排水路面的实际抗滑性能。

交通部公路科研所研发了光电式摆式摩擦系数测定仪，实现摆式仪压力和接触长度的自动测试并通过程序处理示值，能够解决现场压力标定欠缺、接触长度调整不准的问题，并减少人为因素干扰。光电式摩擦系数测试仪由高分辨率自动力传感器、角速度编码器、数据采集和处理系统等部分组成，保持与现有摆式仪完全一致的测试原理。但针对排水沥青混合料的情况，为消除橡胶片与表面空隙部分实际未完全挤压摩擦产生的影响，可通过实时压力积分编程的模型来进一步表征排水沥青表层的摩擦系数。

1.2 排水路面的雨天抗滑功能

雨天道路安全事故的主要原因是高速行车时车辆轮胎与密级配路面之间存在一定厚度的水膜，导致路面抗滑能力迅速下降，目前测试方法没有充分反映该因素的影响。抗滑性能好是排水沥青路面的最突出优势，特别是在有水条件下[4]。为研究这一问题，使用摆式摩擦系数测定仪对AC-13密级配沥青混凝土路面和排水沥青路面(PAC-13)在干燥(不洒水)与潮湿状态下的摆值进行对比测试，潮湿状态为喷水壶洒水不间断条件(通常的摆式仪测试只是测试前喷洒湿润表面)。结果表明，两种路面摩擦系数的衰减幅度分别为41%和25%(见图1)，可见排水沥青路面雨天安全特性的优异。

1.3 排水路面抗滑功能的其他测试方法比较

对沥青路面抗滑性能的测试还可以采用动态摩擦系数测定仪和SCRIM，两种测试仪器对不同的路面摩擦系数进行测试，并与摆式仪、构造深度的测试结果进行对比，具体测试结果见表1。

表1 不同摩擦系数测试设备测试的各种路面摩擦系数

由表1的测试结果可知，各仪器仍然存在与摆式仪类似的问题，主要是这些抗滑测试设备均采用了与摆式仪类似的原理，即以测试面固定的测试长度进行摩擦系数计算，而测试面一般为平面橡胶块，无法反应由于各自纹理、构造深度不同带来的与轮胎花纹与刹车之间的嵌挤作用，反应出的数据规律与摆式仪是类似的。摆值表征石料磨光值、微观构造，而构造深度可以表征混合料依靠与轮胎嵌挤实现的抗滑性能。

为体现排水路面这种依靠大构造提高抗滑性能的路面形式，建议采用综合摆值与构造深度两参数为基础建立的加权抗滑参数来表征路面的抗滑性能，并通过现场刹车性能的测试进行验证。特别是双层排水沥青路面，上面层采用的小粒径，其构造深度较小，摆值较大，反应了两者作为抗滑指标的综合性。对此，在尚无有效验证手段的情况下，建议两者各取50%的权重，以与实际制动距离反应的抗滑性能匹配。

2 不同类型沥青路面的现场刹车距离测试

排水沥青路面与常规密级配沥青路面的区别在于通车一年左右时仍无法采用摆式摩擦系数仪准确评价其差别[5]。轮胎对排水沥青路面具有较强的附着能力，为此，考虑采用实测刹车距离的方法来验证排水性沥青路面抗滑性能的实际效果。

2.1 PAC-13与AC-13的刹车距离对比

为分析不同环境下排水路面和密级配沥青路面的抗滑性能，分别在晴天与中等降雨条件下，采用现代途胜SUV车对安徽宣宁高速公路排水沥青路面示范段和AC-13密级配沥青路面的刹车距离进行测试，测试结果见表2。

测试时，在车辆行驶速度达到设计的稳定车速后、至测试起点(两侧旗帜标志与反光镜齐平)摘挡、急刹(一脚踩到底，重复4次)，刹车停稳后测试反光镜距刹车起点(旗帜处)的距离，即为该速度下的刹车距离。

表2 排水路面与普通路面刹车距离测试对比表

由表2的测试结果可知：

(1)在路面干燥情况下，排水路面比AC混凝土路面也能缩短刹车距离，从50km/h到100km/h随着车速增高，缩短距离从2.3m增大到6m，说明排水路面的“大构造”对车辆制动效果显著，可有效减少追尾、碰撞等交通事故；且车速越高缩短的距离越大。

(2)中等雨天条件下(普通路面路表刚形成流水状态)，从50km/h到120km/h随着车速增高，排水路面比普通路面刹车距离缩短1～12m，变化幅度为8%～18%，车速越高缩短的距离越大。

(3)无论哪种路面、路面是否湿滑，在车速90km/h附近刹车距离有显著增加的拐点。

普通路面(AC-13)在中等雨天条件下(路表有水、但尚未形成明显流水状态)，从50km/h到100km/h随着车速增高，刹车距离比晴天延长2～6m，变化幅度为10%～37%，而排水路面变化幅度则为10%～62%，说明其雨天缩短刹车效果显著。

2.2 双层排水沥青路面与SMA-13的对比

依托遂资高速公路双层排水沥青路面试验段，进行了PAC10与SMA-13的刹车对比试验。试验采用别克GL8商务车，在测试速度定速巡航行驶、至测试起点急刹(一脚踩到底，重复4次)，雨天测试时普通路面(SMA)表面湿滑，但尚未形成水流，排水路面表面略潮湿、无水膜，不同测试车速的路面刹车性能测试结果见表3。

表3 遂资高速公路两种路面结构刹车测试结果

对比表3的试验结果可知：

(1)排水沥青路面在雨天按照不超速的110km/h控制行车，在紧急状态需要急刹状态下，比抗滑性能较高的SMA路面刹车距离可缩短12m。在高速公路上雨天行车，车速达到100km/h后，这个效果可以避免大多数躲闪不及造成的碰撞类交通事故(往往是几米的偏差)。

(2)越是低速的刹车，排水沥青路面缩短刹车距离的幅度越大。30～50km/h时，平均可以缩短40%左右的刹车距离，这对城市道路应用排水路面、跟车行驶防止追尾类交通事故会非常有效。

3 排水沥青路面与普通路面雨天行车能见度对比

排水沥青路面的雨天安全优势之一就体现在消除或减少跟车水雾，从而为驾驶员跟车行驶提供清晰的视野，及早发现前方可能存在的异常情况，采取变换车道、适时制动等相应车辆操控措施[6]。

为研究排水沥青路面与普通路面雨天跟车行驶的能见度差别，采取定速行驶下对驾驶员人工调查的方法进行了相关试验。具体方法为：

(1)在中分带，同样车速下向前行驶，拍照人工判别前方车辆的可识别距离，判别以路上标线及车辆轮廓的清晰可视为标准。

(2)同等降雨下跟车行驶拍摄视频，在室内根据视频人工辨别前方可视距离情况。

为此，在宣宁高速、盐通高速和永武高速等不同路段对排水沥青路面与普通路面雨天行车状况进行评定。在宣宁高速，普通AC路面路表水膜厚度达到3mm，排水路面路表基本无水膜，跟车行驶基本无水雾干扰，相比之下，普通路面车子溅水如“腾云驾雾”一般，车速高后行驶及跟车行驶都非常危险。

实际调查以驾驶员观看视频的人工分析和感受判断为准，距离为同标准估算、有桩号位置的进行准确统计。根据实际测试情况，将各路段的测试结果进行汇总，见表4。

表4 不同路段普通路面与

由表4的调查结果可知：

(1)从跟车行驶的角度，直到大雨级别，排水沥青路面可以将前方识别距离提高5倍以上，有时甚至比例更高。

(2)车速越高、降雨强度越大，普通路面与排水路面的能见度差距越大。

具体调查时还发现，水雾弥漫导致对路面标线、护栏和标志牌以及车辆本身的可视度大幅下降，跟车在100m以内时，前车水雾将大量微小水珠抛洒后落到后车前挡风玻璃上，直接导致后车司机视线受阻，须加大雨刷使用才可换取短时间的“视觉清晰”，这对驾驶员的路况判断带来极大威胁。

4 排水沥青路面通车后路况和交通事故情况

为充分调研不同路面形式对道路行车安全性的影响，特别是国际上高度认可的排水沥青路面在我国实施后是否有显著的高安全特性，对江苏盐通高速公路，江苏宁杭高速公路和江西永武高速公路等三条高速公路进行了全面的跟踪回访。

统计数据表明，三条高速公路总事故率排水路面比普通路面平均降低23.9%，晴天事故率平均降低13.7%，雨天事故率平均降低46.7%，雪天事故率平均降低38.7%。与普通路面相比，排水沥青路面晴天事故率相当，其次是雪天，而雨天降低事故率效果最为明显。总体来看，年限较久的排水沥青路面降低事故率效果低于年限较新的，同一路段其排水功能下降后，降低事故率的比例在下降[7]。

盐通高速公路的8年跟踪观测表明，在盐通高速公路重载(日交通量达到约3万辆)环境下，排水沥青路面与相邻的SMA路面表现出了相当的结构承载能力；且在无任何清洗养护情况下，路面排水功能仍然保持良好，雨天抗滑和消除行车水雾效果突出，这也是其能够持续降低交通事故率的主要原因。宁杭高速公路的排水性沥青路面使用情况良好，发生的交通事故较少，但普通路面有一事故高发段，主要系线形和坡度问题。因此，大力推广和应用排水性沥青路面对路面行车安全具有积极意义。

5 结论

(1)路面摩擦系数主要反映石料磨光值、微观构造，而构造深度可以反映混合料依靠与轮胎嵌挤实现的抗滑性能，建议采用综合摆值与构造深度两参数为基础建立的加权抗滑参数来表征路面的抗滑性能。

(2)摆式摩擦系数仪无法准确评价排水性沥青路面与常规密级配路面在较短时间内的区别，通过现场刹车试验实测刹车距离，可以较好地反映排水性沥青路面的实际抗滑性能。

(3)在不同天气条件下，相比AC沥青混凝土路面，排水性沥青路面的刹车距离更短，特别是在雨天的刹车效果显著。

(4)排水性沥青路面的大孔隙结构可以及时排除路表水，车辆行驶引起的水雾很少，在雨天的能见度较大，道路的交通事故率较低，具有良好的安全性能。

[1] 邹艳琴，陈博，陶家朴. 多孔排水沥青路面[J]. 筑路机械与施工机械化，2010(11):43-46.

[2] 张璠，杨军，卞凤兰. 排水性沥青路面的排水功能设计与实践[J]. 中外公路，2009(6):103-106.

[3] 亚森·肉孜，陈光亮.环保安全型沥青路面的抗滑性能分析[J]. 公路与汽运，2015(4):107-109.

[4] 董祥，张士萍，丁小晴. 沥青路面的纹理构造与抗滑性检测方法[J]. 铁道标准设计，2012(1):30-35.

[5] 邱轶. 排水性沥青路面在高架快速路上的应用效果[J]. 建筑施工，2014(6):739-740.

[6] 曹晓凤， 钱璞. 沥青路面抗滑性能分析[J]. 交通标准化，2011(15)：44-46.

[7] 吴限， 钱海涛. 排水性沥青路面长期使用性能的测试分析[J]. 交通科技，2015(5):88-90.

Analysis on Anti-Slide Performance Test of Drainage Asphalt Pavement

SHIZheng-kai1，CHENFeng2

(1.Traffic Engineering Quality Supervision Station of Huai'an，Huai'an 212006，China； 2.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China)

The drainage asphalt pavement with macropore structure can timely eliminate the water on the surface of pavement, so as to improve the traveling safety in rainy day. The analysis on issues existed in anti-slide performance test method of the current drainage asphalt pavement is made, and the assessment on its braking performance is put forward by adopting site braking distance test. And in combination with the travelling visibility of practice project, road safety accident rate and so on, the assessment on the travelling safety of drainage asphalt pavement is made. The test results show that: the drainage asphalt pavement can effectively shorten the braking distance, improve the visibility of travelling in rainy day, and reduce the traffic accident rate of road, thus having good safety performance.

Drainage asphalt pavement; Anti-slide performance; Test method; Braking distance; Visibility

1673-6052(2016)11-0053-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.11.015

U416.217

B