[发明专利]一种路表纹理的表征方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路路面，特别是路表纹理的表征。

背景技术

路面抗滑性能与路面噪声性能均是路面所应提供的最重要的安全性能，一直以来受到了重点关注。这两种性能都通过轮胎与路面的相互作用来实现，因此，为了提高这两种性能以提高行车的安全性和舒适性，轮胎工业界通过高安全、低噪声的轮胎设计来实现，而道路工程界则通过路面混合料的优化设计来实现。

就路面的抗滑性能与路面的噪声性能而言，与路面直接相关的要素是路表面的纹理形貌，即路表形貌的差异会直接导致路面抗滑性能与噪声性能的变化。因此，适当的路表纹理表征方法，有助于深入理解路面纹理与抗滑性能、噪声性能的关系，也有助于路表混合料材料组成的优化设计。

根据路表纹理的水平波长λ，路表纹理可分为微观纹理(0-0.5mm)、宏观纹理(0.5-50mm)、粗大纹理(50-500mm)和路面不平度(>500mm)。常用路表纹理的表征方法有以下几种：(1)平均构造深度(MTD)，常采用铺砂法测定。但是MTD与路面的抗滑性能、路面噪声性能的关联性不好，主要原因在于：MTD虽然在一定程度上考虑了纹理的三维特征，但其测定时易受人为因素的影响。(2)平均断面深度(MPD)，常采用激光测试系统来获得。MPD由路面断面各个点的纵向坐标计算得出：式中h₁、h₂分别为基准线(100mm)前、后半周期内路面断面纵坐标的峰值(mm)，h为基准线(100mm)内路面断面纵坐标的中线(mm)。现有研究表明，路表纹理MPD越大，路面摩擦系数越大，低频(1000Hz以下)噪声也越大，但这种关系的关联性不高。究其原因，主要是MPD仅是路面断面纵坐标的某种平均(一维尺度)，无法很好地涵盖路表纹理的三维特征。(3)纹理水平(TL)。经线性扫描得到路面的波长与波幅后，将纹理波长按照1/3倍频带进行分类。计算各类别纹理高度的均方根值，与设定的参考值进行对比计算，表征纹理波幅变化的剧烈程度。纹理水平(TL)的计算公式为：TL＝20lg(a_λ/a_ref)_，式中a_λ为路面纹理高度均方根值(m)，a_ref为路面纹理高度参考值(10^-6m)。TL与噪声频谱具有一定的关系。但总体而言，虽然同时考虑了纹理的波长及波幅(二维尺度)，但TL与路面抗滑、噪声性能的关联性不强。

据上所述，现有路表纹理表征方法，如MPD和TL分别从一维、二维尺度上表征了路表的纹理特征，由于缺乏三维信息，导致其与路面抗滑性能、路面噪声关联性不好；MTD虽然在一定程度上考虑了路表纹理的三维信息，但其不能很好地表征不同纹理深度的分布特征，且其测试时易受人为因素的影响。因此，上述这些表征方法均不能很好地表征路表纹理的三维特征，也无法给路表混合料的材料组成设计提供有益参考。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种新的路表纹理表征方法，用于解决现有的路表纹理表征方法无法很好地表征路表纹理的三维特征的技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明利用路表纹理的三维扫描信息，获得不同纹理深度的累积率，以此更好地表征路表的三维纹理特征。

本发明采用的具体的技术方案为：

一种路表纹理的表征方法，包括顺序执行的以下步骤：

步骤1、采用三维扫描仪扫描路面的表面，获取路表纹理三维点云；

步骤2、确定路表纹理三维点云的竖向基准计算平面的竖向坐标Z₀，舍弃位于竖向基准计算平面竖直上方的点云，其余点云的纹理深度为该竖向基准计算平面与点云之间的垂直距离；

步骤3、计算纹理深度为i mm对应的点云竖向坐标Z_i＝Z₀-i；

步骤4、确定纹理深度小于i mm的点云面积A_i；

步骤5、确定路表纹理三维点云竖向基准计算平面的面积A₀；

步骤6、计算纹理深度小于i mm的纹理深度累积率CR_i＝A_i/A₀×100，并以此来表征路表纹理。

进一步的，在本发明中，步骤2中，路表纹理三维点云的竖向基准计算平面的竖向坐标Z₀按照如下步骤获得：