项目来源

国家自然科学基金(NSFC)

项目主持人

黄晓明

项目受资助机构

东南大学

立项年度

2017

立项时间

未公开

项目编号

51778139

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

61.00万元

学科

工程与材料科学-建筑与土木工程-道路与轨道工程

学科代码

E-E08-E0809

基金类别

面上项目

关键词

水漂机理 ; 沥青混合料类型选择 ; 轮胎—路面相互作用 ; 沥青路面 ; asphalt pavement ; mechanics of hydroplaning ; mixture type selection ; tyre-pavement interaction

参与者

陈小兵；朱晟泽；郑彬双；曹青青；刘修宇；马静雯；朱宇昊

参与机构

东南大学；南京邮电大学

项目标书摘要：道路表面抗滑特性是决定车辆行驶安全性的一项主要因素。沥青路面的抗滑特性与路面表面形貌特征、路面内部空隙结构特征、轮胎力学特性有关。雨天条件下流体在轮胎路面之间起到润滑作用，导致轮胎—路面之间的附着系数下降，当水膜厚度增加时，轮胎路面之间积水无法迅速排出，则会发生水漂现象，轮胎与路面之间的接触进一步降低，继而影响车辆行驶整体稳定性。路表水膜厚度是雨天影响路面抗滑特性的主要因素，不同类型路面受到不同沥青混合料的组成特征影响，在同一降雨量条件下积聚水膜厚度能力不同。本项目以沥青路面类型选择策略为研究对象，通过对沥青路面水漂机理、流体在空隙中的流动规律以及整车行驶稳定性的研究，建立沥青路面抗滑性能的评价体系，揭示车辆—流体—路面之间的相互作用，提出沥青路面抗滑参数与沥青混合料设计之间的关系，为路面设计和养护提供理论支撑。

Application Abstract: As an essential element affecting vehicle-driving safety,the skid resistance performance of asphalt pavement surface is related to pavement surface topography,internal void structure and tire mechanical properties.In rainy days,fluid attire-pavement interfacelubricates the tire-pavement contacting,which leads to the decrease of friction coefficient.When water film becomes thicker,fluid between tire and pavement cannot be discharged timely,which leads to hydroplaning.This phenomenon recedes the interaction between tire and pavement and furtherly decreasing the whole vehicle driving stability.Surface water film is the direct factor influencing pavement skid resistance.Under the impact of asphalt mixture compositions,there are differences among the water accumulation abilities of different asphalt pavements in identical rainy situation.In this project,asphalt pavement selection strategy is the research object.Through the study of asphalt pavement hydroplaning mechanics,water flow regularities in voids and whole vehicle driving stability,the evaluation system of pavement skid resistance is built and the tire-fluid-pavement coupling interaction is revealed.The relation between pavement skid resistance and asphalt mixture design is investigated,which could provide theoretical foundation for asphalt pavement design and maintenance.

项目受资助省

江苏省

项目结题报告(全文)

我国多数地区处于季风气候，雨雪天气较为频繁，雨雪天气的交通事故率比平时高出5倍以上。雨雪天气交通事故频发和路面抗滑能力不足息息相关，汽车数量的急剧增多、高速公路的大力发展都对公路沥青路面表面抗滑能力提出了更高的要求。路面的纹理特性与路面抗滑性能存在直接联系，良好的路面抗滑性能能够为高速行驶的车辆提供充足的摩擦力，保证车辆行驶过程中的安全性、舒适性。目前典型的路表纹理测量方法与表征参数是对路表纹理水平的均衡化，无法体现粗糙沥青路表纹理的分形特性，测量效率较低且存在不可控的纹理信息损失的情况。针对沥青路面轮胎水漂机理，本项目建立了基于沥青路面路表纹理信息的抗滑性能养护决策体系。在该决策体系中，考虑了路表纹理信息识别、轮胎路面间附着特性、空隙结构内水流动特征，并通过数值模拟与现场试验相结合的手段建立了沥青路面抗滑恢复技术决策模型。本项目从沥青路面纹理特征出发，基于环形三相机近景摄影测量原理开发了ACRP系统，实现了自动化沥青路面表面纹理图像实时采集与三维路面纹理形貌的重构；通过运用路表分形摩擦理论，编程计算得到路面功率谱曲线，对干燥、潮湿沥青路面的表面纹理、“抗滑无贡献区域”进行可视化，实现干燥、潮湿路面路表三维纹理貌重构；基于分形摩擦理论求解干燥、潮湿不同情况下胎/路间动摩擦系数，仿真分析干燥、潮湿条件下胎/路间附着特性变化规律。采用四参数随机生长法，实现了带有复杂孔隙和纹理的路面建模，并从水膜厚度、行车速度以及路面类型三个方面研究了沥青路面空隙所受动水压力的变化规律。利用开发的ACRP系统分析四种不同抗滑恢复技术下路表抗滑性能衰减规律及综合适用性；借助车辆动力学软件仿真求得不同工况下沥青路表抗滑阈值，进而采用BP神经网络算法建立了路表抗滑恢复技术决策模型，对在役沥青道路提供实时、快速、可视化的抗滑养护决策具有一定的应用价值。