汽车试验场试验道路的抗滑性能（上）

在汽车、路桥、交通行业，车与路密不可分，两者相互依赖，互补和促进。试验道路是汽车试验场重要组成部分，它不同于社会道路，试验道路往往具有更高规格、更加特殊、更为精细的并含有特殊目的设计与施工。众多汽车试验场中，因建设的目的与侧重的内容不同，并受因地制宜的影响，各汽车试验场的试验道路都表现出一定差异。

然而，除了部分设置有特殊构造物进行特定试验的试验道路，一般用作试验车辆正常行驶的道路也遵循于城市道路或者公路的设计和施工原则。而公路工程相关的朋友往往知道，路基路面的基本性能主要包含五点：承载能力、稳定性、耐久性、表面平整度、路面抗滑性。五个基本性能中与汽车试验关联最为直接的就是路面的抗滑性能。

顾名思义，路面抗滑性指路面表面抗滑能力的大小。在平时开车过程中，我们对路面的期望是开阔平整，但不宜光滑。如果路面过于光滑，车轮与路面之间缺乏足够的附着力或摩擦力，雨天高速行车、紧急制动、突然起动或爬坡、转弯时，车轮易产生空转或打滑，致使行车速度降低，甚至失控引起严重的交通事故。

主流的观点认为：路面的抗滑性能，在低速行车时，主要取决于集料表面的微观纹理；在高速行车时，主要取决于路面表面的宏观纹理。路面表面的抗滑能力可以通过采用坚硬、耐磨、表面粗糙的粒料组成路面表层材料来实现，有时也可以采用一些工艺措施来实现，如水泥混凝土路面的刷毛或刻槽等。此外，路面上的积雪、浮冰或污泥等，也会降低路向的抗滑性能，必须及时予以清除。

更详细一步的探讨路面抗滑性能，我们无法避开探讨轮胎与路面之间的摩擦形成机理、轮胎－路面附着特性及相互作用。这些涉及到专业的学术内容，如轮胎与路面间的范德华力作用，轮胎与路面间的黏附力，胎面橡胶的弹性变形和路面上小尺寸微凸体的微切削作用。过于专业和学术，难度过大。我个人也难以理解和消化。所以本推文仅从工程应用汽车试验场试验路面检测和使用方面进行整理和概述。

正是因为抗滑性能难以表征，故而在日常工作中，我们经常听到诸如摩擦系数 、路面横向力系数、构造深度、路面粗糙度、路面附着系数 、峰值制动系数等名词，对于不熟悉该领域的人来说可能会感到一头雾水。下面我们逐一探讨：

1、道路摩擦系数 surface friction coefficient：

对于道路摩擦系数，我更认可的定义为“测试仪器部件与路面接触产生的摩擦力和测试仪器部件法向压力的比值。”因为实际工程测试的仪器并不完全为完整的轮胎，仅定义为轮胎与路面间的摩擦并不准确。比如常用的英式摆式摩擦系数仪（下简称“摆式仪”）即为特制的标准橡胶滑块。

道路摩擦系数的主要应用在公路工程领域，我国交通运输部发布的《公路工程质量检验评定标准》中，对于沥青面层的抗滑能力实测项目为道路摩擦系数和构造深度。而摩擦系数测定方法为两种，一种是摆式仪的摆值BPN20，另一种为横向力系数测定车测出的横向力系数SFC。

摆式仪为英国科学和工业研究部公路研究实验室（TRL）所研发成果，对公路工程领域道路的安全性具有杰出贡献。摆式仪是动力摆冲击型仪器。它是根据“摆的位能损失等于安装于摆臂末端橡胶片滑过路面时，克服路面等摩擦所做的功”这一基本原理研制而成。

横向力（摩擦）系数测定车，是测定轮与行车方向呈7.5°-20°，且以一定速度在潮湿路面行驶时（注：测试路面应为干燥路面，测试时仪器会进行洒水），试验轮受到的侧向摩擦力与作用在试验轮上的载重之比值，即为横向力系数SFC，也称侧向力系数。目前我国已普遍使用横向力系数测试系统作为高等级公路抗滑能力的检测设备，测试方法称偏转轮拖车法，常见的拖车又分为“单轮式”和“双轮式”，双轮式测试数据需进行转换。横向力系数除了用在抗滑能力的表征上，还用于道路平面设计。如道路平面线形中最小圆曲线半径的计算公式为：Rmin=V²/127（μ±i），其中μ值即为横向力系数。

此外，还可使用动态旋转式摩擦系数测试仪（简称 DF 仪，日美常用）测试路面的摩擦系数，DF仪测试结果稳定，测量值与其它类型摩擦系数值具有良好的相关性关系，是单点摩擦系数测试的较好选择。

2、构造深度 surface texture depth：

路面表面的构造深度是指一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度。主要用于评定路面表面的宏观粗糙度、排水性能及抗滑性。构造深度（TD）也称纹理深度，和路面摩擦系数都是评价路表抗滑性能的专业技术指标，但是构造深度和摩擦系数所表征的作用不同，两者不能互相代替。

对于构造深度的测量往往有手工铺砂法、电动铺砂法、车载式激光构造深度仪器测量法。手工铺砂法是工程常用方法，受人工操作影响大。而电动铺砂法和手工铺砂法原理类似，但操作繁琐。两者测量的数值也需要进行换算。

基于铺砂法的缺陷，汽车试验场试验道路的构造深度检测大多转向使用车载式激光测量。如ISO10844:2021通过噪声测试道路技术要求94后的14版本和21版本对于路表纹理的测量均推荐使用非接触式的激光等。ISO10844-1994版本中对于道路表面的纹理测试使用手工铺砂法

ISO10844-2021版本中对于道路表面的纹理测试为ISO 13473

而激光构造深度仪的测试结果也存在 SMTD、MPD、PD、ETD等几种不同算法，其中：

SMTD全称为 Sensor MeasuredTexture Depth（传感器测量构造深度）

PD全称Profile Depth（断面深度）

MPD全称为Mean Profile Depth（剖面深度）

ETD全称Estimated Texture Depth（估算构造深度）

我国规定采用的参数为SMTD。其传统铺砂法的测量结果 ( TD) 具有良好的线性相关性。

摩擦系数和构造深度又经常一并用来表示路面粗糙度【surface roughness】，指的是路表面骨料的棱角阻止轮胎滑动的能力。属于土木工程名词，但在工程领域，所用面也并不广泛。