[發明專利]道路表面三維構造的評價方法

有效

• 申請號: 201210210455.7
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102749048A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 韓森;徐鷗明;劉亞敏;劉延強;趙晶;邵鵬康;彭鑫;高妮妮
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30;G01B11/22;G01N21/00
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

技術領域

本發明涉及一種工程檢測方法，具體涉及到結合幾何學對瀝青路面三維構造進行評價的方法。

背景技術

瀝青路面宏觀構造是指路面水平方向波長在0.5~50mm范圍內的構造，表征的是路面水平的凹凸程度，由路面表面裸露集料之間的間隙構成，受粗集料顆粒形狀、粒徑、間距、耐磨性以及瀝青用量和級配設計的影響較大。

宏觀構造對路面使用品質的影響是多方面的，因其有利于抗滑性能和視覺性能的改善而對安全性有較大的貢獻。宏觀構造可以造成輪胎橡膠變形和遲滯能量損失而產生摩擦力，但更重要的是它可以在輪胎與路面的接觸面上提供有效的積水宣泄通道，使輪胎與路面處于“干燥接觸”狀態，因而能減緩路面抗滑力在高車速下的衰減，并能抑制水漂現象的發生。宏觀構造對視覺性能的改善有兩個方面：一方面是因其有利于排水而能抑制濺水和噴霧，從而提高能見度。雨天行車的能見度常因前方車輛輪胎或輪胎與路面界面上甩出的水滴以及車旁、車后隨車而行的水霧有大幅度的下降。據估計由此引起的事故約占濕路面傷害事故的10%；另一方面，良好的宏觀構造能夠使路面形成漫反射或維持最低水平的鏡面反射，使能見度提高。在夜晚漫反射可以減少對面車燈的眩光，改善路燈照明的均勻度，而在白天，則可以降低反光所引起的視覺不舒適感。

宏觀構造對于提高下雨天路面的抗滑性能，尤其是車輛高速行駛時的路面抗滑性起了重要作用。因此，當路面的設計行車速度大于80km/h時，良好的宏觀構造可以防止車輛打滑而產生交通事故。除了提高下雨天路面的抗滑性能，宏觀構造還是影響輪胎/路面摩擦力和行車水霧的重要因素。

目前現行規范中用于評價瀝青路面宏觀構造的指標主要有兩種，即路面平均構造深度（MTD）和平均斷面深度（MPD）。

路面平均構造深度（MTD）通常采用鋪砂法獲得，但通過鋪砂法測試路表構造深度用于評價路面抗滑力的缺陷很明顯：首先，構造深度僅是一個平均的評價指標，無法正確判斷具有相同構造深度的路面紋理結構之間的差異；其次，鋪砂法裝入砂的密實程度無法統一，鋪砂沒有明確的標準，測試結果受人為因素影響較大，不同的人測試結果可能存在較大的差異；除此之外，鋪砂法是一個靜態的測量過程，無法準確模擬輪胎與路面之間的動態作用過程。因而采用MTD評價瀝青路面抗滑性能時具有很大的局限性和不合理性。

平均斷面深度（MPD）是通過路面表面斷面輪廓線計算得到，但其測試過程一般需要專門的設備，價格昂貴，操作較為復雜。另外MPD值是一種二維評價指標，不能全面、準確地反映路表構造情況，用于評價表面構造的三維特征比較片面。

隨后許多學者借助三維幾何特征參數來評價道路表面的粗糙度，包括算術平均偏差、最大高度、輪廓均方根偏差、輪廓最大峰高、輪廓最大谷深、輪廓支承面積、曲面偏斜率等，高達17個評價參數。而對于某粗糙面幾何特征的三維評價，鑒于參數數目眾多，往往需要從中選擇若干個具有代表性的參數進行評價，這樣就可能造成比較片面的評價，而不能全面、準確地反映粗糙面的三維構造狀況。因此提出一種行之有效的方法和指標來評價路面宏觀構造是非常必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中的評價方法存在片面性、精度較低、誤差較大的缺陷，提出一種全面、精確的路面三維構造評價方法。

本發明解決技術問題的技術方案是道路表面三維構造的評價方法由以下步驟實現：

1）重建道路表面的三維構造，在XYZ坐標上獲取三維構造圖像以及三維坐標值，精確到0.0001mm；

2）對三維構造圖像在XOY面上的投影區域進行正方形網格劃分；網格大小為0.001mm*0.001mm～1mm*1mm；每個正方形網格的四個頂點在三維構造圖像上的對應區域為單元網格；

3）根據三維坐標值計算單元網格中的傾斜平面外法向與豎直方向的夾角α，并累加所有網格單元中的α，得到三維構造圖像的三維傾角θ：

θ=1mΣi=1m(α)i]]>（式Ⅰ）