横向力系数测试系统Mu-Meter MK6应用研究的探讨

横向力系数测试系统Mu-Meter MK6应用研究的探讨

1、前言

路面抗滑能力是指道路表面抵抗车辆行驶运营中产生滑行现象的一种能力，其物理意义即为路面的摩擦力。此项指标作为影响道路行车安全的重要因素之一，尤其在雨天影响更为显著。若公路抗滑能力不足，将在很大程度上增加雨天汽车产生滑移现象的几率，并可能导致车辆追尾、偏离车道、侧撞、对撞等因无法及时刹车而酿成的恶劣后果。为有效防止或降低此类意外事故的发生，对路面抗滑能力的检测工作就显得格外重要。道路运营主管部门可以通过定期或不定期对路面抗滑能力检测资料的收集，随时监控抗滑能力的变化情况，为有针对性地提出养护措施提供一定的依据。

2、研究意义

国内现行规程提出的评价路面抗滑性能的方法主要有手工铺砂法、电动铺砂法、激光构造深度仪法、摆式仪法和摩擦系数测试车法。其中，手工及电动铺砂法、激光构造深度仪法测定的是路面宏观构造深度，用以评价路面排水性能及抗滑性能。摆式仪法测定的是路面抗滑值，该方法只能反映车速较低时的路面抗滑性能，还因费时、费力、精度低、代表性差而无法满足高等级公路发展的需要。摩擦系数测试车测定的摩擦系数是一个综合性指标，它可以模拟高速行车状态下的最不利情况，并能连续测定路面摩擦系数，准确评价路面抗滑性能。国际上通行的路面摩擦系数测试车有两大类：一类以英国的SCRIM为代表，测定横向力系数；另一类以美国、日本等目前使用较为普遍的GripTester纵向摩擦系数测试车为代表。纵向摩擦系数主要表示车辆在路面上沿行车方向制动时的路面抗力，与制动距离关系最为密切；而横向力系数不但表示车辆在路面上的制动抗力，而且还表征车辆发生侧滑的抗力。因此，横向力系数更能反映路面的实际抗滑能力。

目前交通部制定的规范中对路面抗滑性能评价指标除构造深度和摆值外，主要以SCRIM型摩擦系数测定车测试结果（SFC）为评价指标。由于SCRIM型摩擦系数测定车价格非常昂贵（约60～70万美元），推广应用比较困难，国产SCRIM 测试车价格上较低（价值约120万人民币），但是性能不稳定，纵向摩擦系数测定车在实际反映雨天道路行车极易产生侧滑现象上与SCRIM型摩擦系数测定车

测试原理有一定的区别，因此有必要寻求测试原理与SCRIM型测试车相似、测试性能稳定、精度高、价格相对适中的摩擦系数测试设备，以适应我省高速公路交、竣工验收和运营期对横向摩阻力系数快速、连续检测的实际要求。

3、国内外研究现状

路面抗滑能力的检测方法有许多种类，但其基本原理可分为两大类，第一类为量测车辆运行至某特定速度下锁死轮胎（轴）所需制动力，若此制动力愈大表示摩擦力越大，显示轮胎与路面表面越不易产生滑行现象，即表示该路面的抗滑能力越好；第二类为使车辆运行至某特定速度下锁死轮胎（轴），量测车辆自刹车动作开始至车辆完全刹停间所滑行距离，以计算路面表面与轮胎间的摩擦系数，距离越短即表示路面抗滑性能越好。

目前，已开发使用的路面抗滑能力检测仪器依其原理可以分为：锁轮式、滑溜式（英国的GripTester）、偏摇式（或称偏转轮拖车法）、英式摆锤法（即我国规范中的摆式仪）以及日本动态摩擦测试仪（模拟滑溜式）。国内主要应用的主要是三类：滑溜式、偏摇式、英式摆锤法。英式摆锤法（即摆式摩擦仪）效率低下，精度不高，且存在很大的人为因素；英国生产的GripTester测试的指标属于纵向摩擦系数，测试原理属于锁定滑移，与我国规范规定有一定的差异；SCRIM 型摩擦系数测试车属于偏摇式测试原理，测试指标为横向摩阻力系数SFC，是国内规范要求的评价路面抗滑性能的重要指标。

英国采用Mu-Meter MK6测试机场飞机跑道时是有标准可遵循的，但用于道路的摩擦系数测试则无现成判别标准可言。

4、MK6设备工作性能

我院工程质量检测中心经多方权衡，从英国Douglas公司引进了Mu-Meter MK6（以下简称MK6）横向摩阻力测试系统，该系统与英国WDM公司生产的SCRIM测试车均属于偏摇式测试原理，能够客观反映路面的实际抗滑性能，该设备测试精度高，可以连续测试路面的横向力系数；相对英国WDM公司生产的SCRIM测试车（约60～70万美元）及国产SCRIM测试车（约120万人民币）而言，MK6测试设备价格仅约100万人民币，较为适中。鉴于上述情况，加强对MK6测试设备的研究及推广应用将具有良好的实际意义。

MK6测试系统主要由以下三个部分构成：测试车、输水系统和电子控制与

处理系统组成，由英国Douglas公司生产制造。MK6测试车的测试部件主要由撑地装置、减震装置、荷载传感器、距离传感器、测试轮等组成；输水系统由汽油发动机、水箱、流量控制器、四轮车底座等组成；电子测试系统运行的是信号的感应、调节、处理、记录、储存和屏幕显示，包括荷载单元、距离传感器编码器、装在拖车上的信号调节器和装在牵引车内的信号编集器和便携式计算机处理器等。MK6相关图片见图4-1～图4-6：

图4-1 MK6测试车整体外观图4-2 MK6测试车现场测试

图4-3 MK6测试车图4-4 MK6配置水箱

图4-5 MK6测试车俯瞰构造图图4-6 MK6测试车立面构造图MK6具有良好的重复性（即稳定性）。为证明此特性，选取如下测试方法：选取某条长约7km的测试路段，在某日上午对该路段连续测试2遍，并于当天

下午再次对该路段连续测试2遍，重复性测试结果见表4-1，重复性对比图见图4-7。

重复性测试结果（Mu）汇总表表4-1

图4-7 重复性对比图

图4-7中可以看出，同一路段分别测试了4次，测试结果在较小的范围内起伏，表4-1得到的最大变化率为2.7％，原因在于无法做到两次测试路段完全一致，故而结果有一定程度的微小波动，上下午两次测试Mu均值无变化，很好地证明了该设备具有良好的重复性，即设备测试性能稳定，完全可以进行大规模连续快速检测。

综上所述，与SCRIM型测试车相比，MK6横向摩阻力测试系统具有价格适中、性能稳定、灵敏度高，可适应在不同运营期各类公路对横向摩阻力系数快速、连续检测的客观需要，在路面抗滑性能测试方面有着良好的应用优势和广阔的发展前景，势必产生良好的社会效益和经济效益。