[发明专利]基于三维分形维数的沥青路面抗滑性的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种基于三维分形维数的沥青路面抗滑性的检测方法。

背景技术

研究发现，沥青路面抗滑性能的好坏对道路使用安全性非常重要。目前认为沥青路面抗滑性能是由沥青混合料颗粒间的宏观构造深度和集料表面自身的微观构造两方面提供，并且不同种类的构造深度对路面抗滑性影响不同。基于沥青路面纹理构造与抗滑性检测的方法可归纳为直接评价法和间接评价法两类。直接评价法是通过仪器测定路表的摩擦系数，常用的仪器设备有单点式、制动式和偏转轮式3种；间接评价法是通过测定沥青路面的构造深度，进而对路面抗滑性作出评价。基于宏观构造深度检测路面抗滑性的方法有体积法、断面法和流出法；基于微观构造的的抗滑性检测方法主要有两类，一是在现场近似测定路表微观构造的方法，包括立体摄影法、电子显微镜法和扫描法等，二是通过在实验室测定粗集料的磨光值等指标来简介评定其用于路表的微观纹理。上述常用的方法，多需要借助仪器设备才能完成对抗滑性的评价，存在着仪器设备要求严格，难以实现、测试成本高以及误差较大等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三维分形维数的沥青路面抗滑性的检测方法，本发明采用改进的立方体覆盖法计算路表微观构造的三维分形维数，并与摆式摩擦仪进行对比，分析三维分形维数与抗滑性间的关系。

本发明所采用的技术方案是，一种基于三维分形维数的沥青路面抗滑性的检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、抽取沥青路面三维微观构造，沥青路面为凸凹不平的曲面，以沥青路面的对面，即沥青路面三维微观构造的底面为二维XOY平面；

步骤2、在二维XOY平面上方放置一个正方体网格，设置立方体网格体的尺寸为δ，设立方体网格的底部四个顶点对应的4个高度分别为h(i，j)，h(i+1，j)，h(i，j+1)，h(i+1，j+1)，(1≤i，j≤n-1，n为每个边的量测点数)，统计覆盖区域δ×δ内的立方体个数；

步骤3、根据第i，j网格内立方体个数N_i，j，统计全部覆盖沥青路面三维微观重构面所需的立方体总数N(δ)；

步骤4、根据分形理论，求分形维数D；

步骤5、改变立方体的尺度δ重新去覆盖，依次计算出覆盖沥青路面三维微观重构面所需的立方体总数，求沥青路面的抗滑性。

本发明的特点还在于，

步骤2中统计出覆盖区域δ×δ内的立方体个数具体按照以下步骤实施：在二维XOY平面上方放置一个正方体网格，设置立方体网格体的尺寸为δ，设立方体网格的底部四个顶点对应的4个高度分别为h(i，j)，h(i+1，j)，h(i，j+1)，h(i+1，j+1)，(1≤i，j≤n-1，n为每个边的量测点数)，使用边长为δ的立方体对沥青路面三维微观构造曲面体去进行覆盖，统计出覆盖区域δ×δ内的立方体个数，即在第i，j网格内立方体个数N_i，j有：

N_i，j＝INT{δ^-1[max(h(i，j)，h(i，j+1)，h(i+1，j)，h(i+1，j+1))]+1]}

-INT{δ^-1[min(h(i，j)，h(i，j+1)，h(i+1，j)，h(i+1，j+1))]}。

步骤3中全部覆盖沥青路面三维微观重构面所需的立方体总数N(δ)为N(δ)=Σi,j-1n-1Ni,j.]]>

步骤4中根据分形理论，求分形维数D具体按照以下步骤实施：

根据分形理论，覆盖整个物体表面所得立方体数N(δ)与尺度δ之间关系为：

N(δ)～δ^-D(3)

上式中，D即为分形维数；将式3进行如下变化，即求得分形维数D；