一种雨天沥青路面安全停车视距计算方法技术

本发明专利技术公开了一种雨天沥青路面安全停车视距计算方法，该方法包括以下步骤：1、在考虑降雨强度与路面合成坡度的基础上，推导了合理的水膜厚度理论公式；2、根据实测数据回归出路面抗滑指标摆值即BPN值随水膜厚度变化的函数关系式；再次结合水膜厚度理论公式与回归函数关系式，推导出BPN值与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式；3、借助纵向摩擦系数这一指标建立BPN与停车视距的函数关系式；4、结合步骤二、步骤三所得关系式，推导出雨天沥青路面安全停车视距与降雨强度和路面合成坡度的直接关系式。本发明专利技术适用于雨天沥青路面安全停车视距的计算，可有效解决雨天水膜厚度测量困难及雨天车辆安全行驶的问题，操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种雨天沥青路面安全停车视距计算方法
本专利技术涉及一种雨天沥青路面安全停车视距计算方法，属于雨天沥青路面安全行驶

技术介绍
当路面处于潮湿状态时，轮胎与路面之间会形成一层水膜，阻隔了两者的接触，在动水压力作用下，轮胎与路面之间的附着系数变小，路面抗滑性能下降，易出现车辆滑水现象，导致汽车制动距离变长，所以雨天是交通事故的高发期。因此研究降雨对路面抗滑性能影响、提高雨天道路行车安全，是迫切需要解决的问题。水膜是造成雨天路面抗滑性能下降的重要因素，水膜厚度主要与降雨强度、路面坡度和坡长有关。国内外学者通过大量研究发现，道路摩擦系数随水膜厚度增加而减小，且同一水膜厚度下，新路面的抗滑性能优于旧路面。目前的研究大多把水膜厚度作为路面抗滑性能的直接评价指标，然而雨天路面水膜厚度不易直接测得，且已知的水膜厚度公式大多没有考虑纵横坡度影响，造成计算精度下降。因此以水膜厚度作为媒介，建立降雨强度及合成坡度与抗滑指标以及道路安全停车视距的直接关系，对于确定雨天安全停车视距和抗滑指标检测修正值具有重要价值，对保障雨天安全行驶至关重要。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种雨天沥青路面安全停车视距计算方法，该计算方法考虑降雨强度和路面合成坡度因素，目的是提出基于降雨影响的新建道路抗滑指标检测的修正值，针对全国各地区降雨强度，有效安全地确定雨天沥青路面停车视距，确保行驶安全性。技术方案：本专利技术提供了一种雨天沥青路面安全停车视距计算方法，该计算方法考虑降雨强度和路面合成坡度，包括以下步骤：步骤一、建立沥青路面水膜厚度与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式；步骤二、根据沥青路面不同水膜厚度情况下的摩擦系数实测值，回归出抗滑指标摆值即BPN值随沥青路面水膜厚度的变化函数关系式，并结合步骤一的函数关系，推导出BPN值与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式；步骤三、借助纵向摩擦系数这一指标建立BPN与停车视距的函数关系式：首先根据沥青路面有效BPN值和与有效BPN值相对应的纵向摩擦系数实测值，回归出BPN值和纵向摩擦系数的函数关系式，其次结合公路停车视距公式得出BPN值与停车视距的函数关系式；步骤四、结合步骤二所得BPN值与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式、步骤三得到的BPN值与停车视距的函数关系式，推导出雨天沥青路面安全停车视距与降雨强度和路面合成坡度的直接关系式。其中：步骤一所述的沥青路面水膜厚度与降雨强度和合成坡度的函数关系式如下：其中：h—水膜厚度，m；υ—水的动力粘度，m2/s；ψ—沥青路面径流系数；I—降雨强度，mm/min；F—路面汇水面积，km2；g—重力加速度，m/s2；i0—路面合成坡度。水膜厚度的理论公式根据水文学理论和水力学公式推导。步骤二所述的根据沥青表面不同水膜厚度情况下的摩擦系数实测值中，水膜厚度利用遥感式路面状况传感器测量，不同水膜厚度覆盖情况下的BPN值利用摆式摩擦仪测量。步骤二所述的BPN值与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式，将降雨强度数据带入该计算公式，得到基于降雨强度和路面合成坡度影响的沥青路面BPN检测要求值。步骤三所述的有效BPN值采用摆式摩擦仪测量，与有效BPN值相对应的纵向摩擦系数利用SAFGA摩擦测试车测定。步骤三所述的公路停车视距公式如下：式中：ST为公路停车视距，m；S1为司机反应时间行驶的距离，m；SZ为制动距离，m；S0为安全距离，取5～10m；VX为行驶速度，km/h；f1为纵向摩阻系数。步骤四所述的雨天沥青路面安全停车视距与降雨强度和路面合成坡度的直接关系式中，将各地区雨天降雨强度数据带入，得到相应地区降雨强度和路面合成坡度条件下道路安全停车视距的修正建议。所述的各地区雨天降雨强度数据为依据我国五年一遇降雨强度等值线图提取各地区平均降雨强度数据。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优势：(1)本专利技术建立降雨强度与沥青路面抗滑性能评价指标BPN的直接关系式，解决了雨天沥青路面水膜厚度难以测量的问题，考虑降雨和路面合成坡度的影响并对新建路面BPN检测值进行了修正，简单易行，得到合理的雨天路面抗滑性能评价指标，为指导道路工程检测提供了参考；(2)建立降雨强度与道路安全停车视距的直接关系式，可简单、有效且准确地计算出全国各地区不同降雨强度下道路停车视距建议值，以保证车辆在雨天安全行驶。附图说明图1为实施例1中新建SMA-13路面BPN值与水膜厚度的对数回归曲线示意图。具体实施方式以下通过特定的具体事例对本专利技术的实施方法做进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1以我国东南地区新建SMA-13路面为例，具体步骤为：步骤一、根据水文学理论和水力学公式推导了水膜厚度理论公式，建立沥青路面上水膜厚度与降雨强度及合成坡度的函数关系式，如函数关系式1-1所示：其中：h—水膜厚度，m；υ—水的动力粘度，m2/s；ψ—沥青路面径流系数；I—降雨强度，mm/min；F—路面汇水面积，km2；g—重力加速度，m/s2；i0—路面合成坡度。步骤二、对新建SMA-13试验路面进行测量，在路面测试区域加水模拟降雨，形成不同的水膜厚度，利用遥感式路面状况传感器测量沥青表面的水膜厚度，利用摆式摩擦仪测量在不同厚度水膜覆盖情况下的BPN值，实测数据如下表1所示；表1东南地区新建SMA-13路面不同水膜厚度下的BPN值水膜厚度/mm0(0.001)0.20.40.60.811.21.52345BPN值74.658.25351.449.849.847.849494950.250.8为进行对数关系推导，假定水膜厚度最小值为0.001mm，同时水膜厚度过大不能真实反映路面的实际状态，且当水膜厚度大于2mm时，测量BPN值出现反弹现象，此时除了摆式仪摆下橡胶摩擦块外，水还接触到摆的边缘，后续回归仅使用不大于2mm的数据。BPN值与水膜厚度的回归曲线如图1所示，对图中数据进行回归，得到新建SMA-13路面BPN随水膜厚度变化的回归函数关系式2-1：BPN＝-3.594ln(h)+50.073(R2＝0.9791)2-1结合步骤一所推导的函数关系式1-1，可得新建SMA-13路面BPN值随降雨强度与路面合成坡度的函数关系式2-2：步骤三、根据AASHTO停车视距模型，道路停车视距可由函数关系式3-1求得：式中：ST为道路停车视距，m；S1为司机反应时间行驶的距离，m；SZ为制动距离，m；S0为安全距离，取5～10m，此处取S0＝10m；VX为行驶速度，km/h；f1为路面与轮胎之间的纵向摩阻系数。在测试路段上分别采用摆式仪和SAFGA摩擦测试车，测定了66组有效BPN值和纵向摩擦系数值，通过回归分析，建立了两者的函数关系式3-2：BPN＝95.93f1+5.245(R2＝0.9527)3-2联立函数关系式3-1和3-2，得出BPN与停车视距的函数关系式3-3：步骤四、结合步骤二得到的函数关系式2-2和步骤三得到的函数关系式3-3，得出雨天沥青路面安全停车视距与降雨强度和路面合成坡度的直接关系式4-1：考虑到降雨强度对BPN值影响最为显著，远大于其他参数，故在确定路面参数的前提下，着重研究降雨强度对SMA-13新路面停车视距影响，选取F＝3.75m2＝3.75×10-6km2，横本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雨天沥青路面安全停车视距计算方法，其特征在于：该计算方法考虑降雨强度和路面合成坡度，包括以下步骤：步骤一、建立沥青路面水膜厚度与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式；步骤二、根据沥青路面不同水膜厚度情况下的摩擦系数实测值，回归出抗滑指标摆值即BPN值随沥青路面水膜厚度的变化函数关系式，并结合步骤一的函数关系，推导出BPN值与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式；步骤三、借助纵向摩擦系数这一指标建立BPN与停车视距的函数关系式：首先根据沥青路面有效BPN值和与有效BPN值相对应的纵向摩擦系数实测值，回归出BPN值和纵向摩擦系数的函数关系式，其次结合公路停车视距公式得出BPN值与停车视距的函数关系式；步骤四、结合步骤二所得BPN值与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式、步骤三得到的BPN值与停车视距的函数关系式，推导出雨天沥青路面安全停车视距与降雨强度和路面合成坡度的直接关系式。

【技术特征摘要】
1.一种雨天沥青路面安全停车视距计算方法，其特征在于：该计算方法考虑降雨强度和路面合成坡度，包括以下步骤：步骤一、建立沥青路面水膜厚度与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式；步骤二、根据沥青路面不同水膜厚度情况下的摩擦系数实测值，回归出抗滑指标摆值即BPN值随沥青路面水膜厚度的变化函数关系式，并结合步骤一的函数关系，推导出BPN值与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式；步骤三、借助纵向摩擦系数这一指标建立BPN与停车视距的函数关系式：首先根据沥青路面有效BPN值和与有效BPN值相对应的纵向摩擦系数实测值，回归出BPN值和纵向摩擦系数的函数关系式，其次结合公路停车视距公式得出BPN值与停车视距的函数关系式；步骤四、结合步骤二所得BPN值与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式、步骤三得到的BPN值与停车视距的函数关系式，推导出雨天沥青路面安全停车视距与降雨强度和路面合成坡度的直接关系式。2.如权利要求1所述的一种雨天沥青路面安全停车视距计算方法，其特征在于：步骤一所述的沥青路面水膜厚度与降雨强度和路面合成坡度的函数关系式如下：其中：h—水膜厚度，m；υ—水的动力粘度，m2/s；ψ—沥青路面径流系数；I—降雨强度，mm/min；F—路面汇水面积，km2；g—重力加速度，m/s2；i0—路面合成坡度。3.如权利要求1所述的一种雨天沥青路面安全停车视距计算方法，其特征在于：步骤二所述的根据沥青表面不...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小兵，刘晗，王俊天，丁建明，赵蓉龙，陈素华，童金虎，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32