Текстуры дорожного покрытия — это отклонения от плоской и гладкой поверхности, влияющие на взаимодействие транспортного средства и шин. Текстура дорожного покрытия делится на: микротекстуру с длиной волны от 0 мм до 0,5 миллиметров (0,020 дюйма), макротекстуру с длиной волны от 0,5 миллиметров (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 (MiTx) — это общий термин для обозначения кристаллографических параметров материала и других аспектов микроструктуры, таких как морфология, включая распределение размеров и форм; химический состав; а также ориентация и взаимосвязи кристаллов [1]
В то время как прогиб подвески транспортного средства и динамические нагрузки на шины зависят от более длинных волн ( шероховатости ), текстура дороги влияет на взаимодействие между дорожным покрытием и отпечатком шины. Микротекстура имеет длины волн короче 0,5 мм. Она относится к поверхности связующего вещества, заполнителя и загрязняющих веществ, таких как резиновые отложения от шин.
Смесь дорожного материала способствует сухую дорожную поверхность трения. Обычно дорожные агентства не контролируют смесь напрямую, а косвенно с помощью испытаний на трение тормозов . Однако трение также зависит от других свойств поверхности, таких как макротекстура.
Макротекстура (MaTx) является отчасти желаемым свойством, а отчасти нежелательным свойством. Короткие волны MaTx, около 5 мм, действуют как акустические поры и снижают шум шин/дороги. С другой стороны, длинные волны MaTx увеличивают шум. MaTx обеспечивают сцепление на мокрой дороге, особенно на высоких скоростях. Чрезмерный MaTx увеличивает сопротивление качению и, следовательно, расход топлива и выбросы CO2 , способствуя глобальному потеплению . Правильные дороги имеют MaTx около 1 мм средней глубины профиля.
Макротекстура — это семейство волнообразных характеристик дорожной поверхности. В то время как прогиб подвески транспортного средства и динамические нагрузки на шины зависят от более длинных волн (шероховатости), текстура дороги влияет на взаимодействие между поверхностью дороги и отпечатком шины. Макротекстура имеет длины волн от 0,5 мм до 50 мм.
Дорожные службы отслеживают макротекстуру, используя измерения, проводимые с помощью лазерных измерителей скорости на шоссе или инерциальных профилометров.
Мегатекстура (MeTx) является результатом износа и разрушения дорожного покрытия, вызывая шум и вибрацию. Мегатекстура имеет длину волны от 50 мм до 500 мм. Некоторые примеры повреждений дороги с большим количеством MeTx — это выбоины, стиральные доски (часто встречаются на грунтовых дорогах) и неравномерные морозные пучения. MeTx ниже 0,2 мм считается нормальным на хороших дорогах.
MaTx и MeTx измеряются с помощью лазерных/инерционных профилографов . Поскольку MiTx имеет такие короткие волны, его предпочтительно измерять с помощью испытаний сухого трения тормозов, а не профилирования. Профилографы, которые регистрируют текстуру как в левом, так и в правом пути колеса, могут использоваться для определения участков дороги с опасным раздельным трением .
Профилограф — это устройство, используемое для измерения шероховатости поверхности дорожного покрытия. В начале 20 века профилографы представляли собой низкоскоростные катящиеся устройства (например, катящиеся линейки ). Сегодня многие профилографы представляют собой современные высокоскоростные системы с лазерным датчиком высоты в сочетании с инерциальной системой, которая создает крупномасштабную опорную плоскость. Он используется строительными бригадами или сертифицированными консультантами для измерения шероховатости эксплуатируемых дорожных сетей, а также до и после фрезерования гребней и слоев дорожного покрытия. Современные профилографы — это полностью компьютеризированные приборы.
Данные, собранные профилографом, используются для расчета Международного индекса шероховатости (IRI), который выражается в единицах дюйм/миля или мм/м. Значения IRI варьируются от 0 (эквивалентно езде по стеклянной пластине) до нескольких сотен дюймов/миля (очень неровная дорога). Значение IRI используется для управления дорогами с целью мониторинга безопасности и качества дорожного движения. [2]
Многие дорожные профилографы также измеряют поперечный уклон покрытия , кривизну , продольный градиент и колею . Некоторые профилографы делают цифровые фотографии или видео во время профилирования дороги. Большинство профилографов также регистрируют положение, используя технологию GPS . Еще одним распространенным вариантом измерения являются трещины . Некоторые системы профилографов включают в себя георадар , используемый для регистрации толщины асфальтового слоя. [3]
Другой тип системы профилографа предназначен для измерения текстуры поверхности дороги и того, как она соотносится 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, за исключением лабораторных условий. Мегатекстура измеряется с использованием аналогичного метода профилирования, как при получении значений IRI, в то время как макротекстура — это измерение отдельных вариаций дороги в пределах небольшого интервала в несколько сантиметров. Например, дорога, на которой сверху нанесен гравий, а затем нанесен асфальтовый уплотнительный слой, будет иметь высокую макротекстуру, а дорога, построенная из бетонных плит, будет иметь низкую макротекстуру. По этой причине бетон часто рифленый или шероховатый сразу после укладки на дорожное полотно, чтобы увеличить трение между шиной и дорогой.
Оборудование для измерения макротекстуры в настоящее время состоит из дальномерного лазера с чрезвычайно малым 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 могут быть использованы для расчета зависящей от скорости части трения между типичными автомобильными шинами и дорожным покрытием как в сухих, так и в мокрых условиях. Микротекстура также влияет на трение.
Боковое трение и поперечный уклон являются ключевыми силами реакции, действующими для удержания автомобиля на повороте в устойчивом поперечном положении, в то время как он подвергается воздействию выходящих сил, возникающих из-за скорости и кривизны. Поперечный уклон и кривизна могут быть измерены с помощью дорожного профилографа, и в сочетании с измерениями, связанными с трением, могут быть использованы для выявления неправильно наклоненных кривых , которые могут увеличить риск дорожно-транспортных происшествий.
Профилометры дорожного покрытия (также известные как профилографы , которые использовались в знаменитом дорожном тесте AASHO 1958-1960 годов ) используют лазер для измерения расстояния (подвешенный примерно в 30 см от покрытия) в сочетании с одометром и инерциальным блоком (обычно акселерометром для обнаружения движения транспортного средства в вертикальной плоскости), который устанавливает движущуюся опорную плоскость, к которой интегрируются расстояния лазера. Инерционная компенсация делает данные профиля более или менее независимыми от скорости транспортного средства-профилометра во время измерений, при условии, что транспортное средство не делает больших изменений скорости и скорость поддерживается выше 25 км/ч или 15 миль/ч. Система профилометра собирает данные на обычных скоростях шоссе, отбирая отметки поверхности с интервалами 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 единицах дюйм/миля или мм/м. Значения IRI варьируются от 0 (эквивалентно езде по стеклянной пластине) до нескольких сотен дюймов/миля (очень неровная дорога). Значение IRI используется для управления дорогами с целью мониторинга безопасности и качества дорожного движения.
Многие профилировщики также измеряют поперечный уклон покрытия , кривизну , продольный градиент и колею . Некоторые профилировщики делают цифровые фотографии или видео во время профилирования дороги. Большинство профилировщиков также регистрируют положение, используя технологию GPS . Еще один довольно распространенный вариант измерения — трещины . Некоторые системы профилометров включают в себя георадар , используемый для регистрации толщины слоя асфальта .
Другой тип профилометра предназначен для измерения текстуры поверхности дороги и того, как она соотносится 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, за исключением лабораторных условий. Мегатекстура измеряется с использованием аналогичного метода профилирования, как при получении значений IRI, в то время как макротекстура — это измерение отдельных вариаций дороги в пределах небольшого интервала в несколько сантиметров. Например, дорога, на которой сверху нанесен гравий, а затем нанесен асфальтовый уплотнительный слой, будет иметь высокую макротекстуру, а дорога, построенная из бетонных плит, будет иметь низкую макротекстуру. По этой причине бетон часто рифленый или шероховатый сразу после укладки на дорожное полотно, чтобы увеличить трение между шиной и дорогой.
Оборудование для измерения макротекстуры в настоящее время состоит из дальномерного лазера с чрезвычайно малым 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 могут быть использованы для расчета зависящей от скорости части числа трения между типичными автомобильными шинами и дорожным покрытием. Макротекстура также дает информацию о разнице между сухим и мокрым дорожным трением. Однако макротекстуру нельзя использовать для расчета соответствующего числа трения, поскольку на трение влияет также микротекстура.
Боковое трение и поперечный уклон являются ключевыми силами реакции, действующими для удержания автомобиля на повороте в устойчивом поперечном положении, подвергаясь воздействию возбуждающих сил от скорости и кривизны. Поскольку трение сильно зависит от макротекстуры и текстуры, поперечный уклон, а также кривизну можно измерить с помощью дорожного профилировщика, поэтому дорожные профилировщики очень полезны для определения неправильно наклоненных кривых, которые могут представлять опасность для автотранспортных средств.