[发明专利]道路表面三维构造的评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程检测方法，具体涉及到结合几何学对沥青路面三维构造进行评价的方法。

背景技术

沥青路面宏观构造是指路面水平方向波长在0.5~50mm范围内的构造，表征的是路面水平的凹凸程度，由路面表面裸露集料之间的间隙构成，受粗集料颗粒形状、粒径、间距、耐磨性以及沥青用量和级配设计的影响较大。

宏观构造对路面使用品质的影响是多方面的，因其有利于抗滑性能和视觉性能的改善而对安全性有较大的贡献。宏观构造可以造成轮胎橡胶变形和迟滞能量损失而产生摩擦力，但更重要的是它可以在轮胎与路面的接触面上提供有效的积水宣泄通道，使轮胎与路面处于“干燥接触”状态，因而能减缓路面抗滑力在高车速下的衰减，并能抑制水漂现象的发生。宏观构造对视觉性能的改善有两个方面：一方面是因其有利于排水而能抑制溅水和喷雾，从而提高能见度。雨天行车的能见度常因前方车辆轮胎或轮胎与路面界面上甩出的水滴以及车旁、车后随车而行的水雾有大幅度的下降。据估计由此引起的事故约占湿路面伤害事故的10%；另一方面，良好的宏观构造能够使路面形成漫反射或维持最低水平的镜面反射，使能见度提高。在夜晚漫反射可以减少对面车灯的眩光，改善路灯照明的均匀度，而在白天，则可以降低反光所引起的视觉不舒适感。

宏观构造对于提高下雨天路面的抗滑性能，尤其是车辆高速行驶时的路面抗滑性起了重要作用。因此，当路面的设计行车速度大于80km/h时，良好的宏观构造可以防止车辆打滑而产生交通事故。除了提高下雨天路面的抗滑性能，宏观构造还是影响轮胎/路面摩擦力和行车水雾的重要因素。

目前现行规范中用于评价沥青路面宏观构造的指标主要有两种，即路面平均构造深度（MTD）和平均断面深度（MPD）。

路面平均构造深度（MTD）通常采用铺砂法获得，但通过铺砂法测试路表构造深度用于评价路面抗滑力的缺陷很明显：首先，构造深度仅是一个平均的评价指标，无法正确判断具有相同构造深度的路面纹理结构之间的差异；其次，铺砂法装入砂的密实程度无法统一，铺砂没有明确的标准，测试结果受人为因素影响较大，不同的人测试结果可能存在较大的差异；除此之外，铺砂法是一个静态的测量过程，无法准确模拟轮胎与路面之间的动态作用过程。因而采用MTD评价沥青路面抗滑性能时具有很大的局限性和不合理性。

平均断面深度（MPD）是通过路面表面断面轮廓线计算得到，但其测试过程一般需要专门的设备，价格昂贵，操作较为复杂。另外MPD值是一种二维评价指标，不能全面、准确地反映路表构造情况，用于评价表面构造的三维特征比较片面。

随后许多学者借助三维几何特征参数来评价道路表面的粗糙度，包括算术平均偏差、最大高度、轮廓均方根偏差、轮廓最大峰高、轮廓最大谷深、轮廓支承面积、曲面偏斜率等，高达17个评价参数。而对于某粗糙面几何特征的三维评价，鉴于参数数目众多，往往需要从中选择若干个具有代表性的参数进行评价，这样就可能造成比较片面的评价，而不能全面、准确地反映粗糙面的三维构造状况。因此提出一种行之有效的方法和指标来评价路面宏观构造是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的评价方法存在片面性、精度较低、误差较大的缺陷，提出一种全面、精确的路面三维构造评价方法。

本发明解决技术问题的技术方案是道路表面三维构造的评价方法由以下步骤实现：

1）重建道路表面的三维构造，在XYZ坐标上获取三维构造图像以及三维坐标值，精确到0.0001mm；

2）对三维构造图像在XOY面上的投影区域进行正方形网格划分；网格大小为0.001mm*0.001mm～1mm*1mm；每个正方形网格的四个顶点在三维构造图像上的对应区域为单元网格；

3）根据三维坐标值计算单元网格中的倾斜平面外法向与竖直方向的夹角α，并累加所有网格单元中的α，得到三维构造图像的三维倾角θ：

θ=1mΣi=1m(α)i]]>（式Ⅰ）