瀝青混合料表面構(gòu)造圖像評(píng)價(jià)方法及抗滑降噪性能預(yù)測(cè)研究.pdf

1、路面抗滑性能直接關(guān)系著道路行車(chē)安全性；且輪胎與路面之間的噪聲，隨著行車(chē)速度的不斷提高，已成為道路交通噪聲的主要聲源。路面表面構(gòu)造水平及分布特性直接影響路面抗滑降噪性能，而現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定的路面表面構(gòu)造評(píng)價(jià)方法，雖然可以很好地測(cè)試瀝青混合料表面構(gòu)造整體水平，但不能反映與抗滑降噪功能緊密相關(guān)的表面構(gòu)造分布特性。且現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法，基本屬于體積設(shè)計(jì)法，在體積指標(biāo)滿足要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使瀝青混合料滿足高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及水

2、穩(wěn)性等路用性能要求后，即完成配合比設(shè)計(jì)；未涉及瀝青混合料表面抗滑性能及噪聲水平，難以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)路面行車(chē)安全及環(huán)保低噪聲的要求。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的路面表面構(gòu)造測(cè)試方法的不足，圍繞為基于抗滑降噪功能的瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計(jì)提供必要的理論基礎(chǔ)，對(duì)運(yùn)用圖像處理技術(shù)及頻譜分析的瀝青混合料二維表面構(gòu)造評(píng)價(jià)方法，依據(jù)表征空隙、集料及瀝青膠漿等瀝青混合料組成的設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)的表面構(gòu)造水平及分布預(yù)測(cè)，以及基于表面構(gòu)造特性的

3、瀝青混合料表面抗滑性能及噪聲水平預(yù)測(cè)等方面，展開(kāi)深入系統(tǒng)的研究。⑵利用圖像處理技術(shù)及頻譜分析方法，研發(fā)了瀝青混合料二維表面構(gòu)造測(cè)試評(píng)價(jià)系統(tǒng)2D-ITAM（2 Dimension Image-based Texture Analysis Method）。2D-ITAM能夠從斷面掃描圖像中，識(shí)取瀝青混合料二維表面構(gòu)造線；并依據(jù)頻譜分析理論，從二維表面構(gòu)造頻率譜中，計(jì)算得出表征瀝青混合料表面構(gòu)造水平及分布特性的不同波長(zhǎng)處倍頻程指數(shù)。通過(guò)將2D

4、-ITAM測(cè)試結(jié)果與傳統(tǒng)宏觀及微觀構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，驗(yàn)證了2D-ITAM用于評(píng)價(jià)瀝青混合料表面構(gòu)造水平及分布特性的可行性及測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。該系統(tǒng)為準(zhǔn)確、客觀地評(píng)價(jià)瀝青混合料表面構(gòu)造水平及分布特性，提供了一種測(cè)量精度高、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、易于推廣的新方法。⑶利用iPas（Image Processing and Analysis System）圖像處理軟件，從瀝青混合料斷面掃描圖像中，分析得出了影響表面構(gòu)造的瀝青混合料內(nèi)部集

5、料規(guī)則度及分布方向角正弦值等結(jié)構(gòu)參數(shù)。使用分形維數(shù)，定量地表征了集料級(jí)配的本質(zhì)分布特性；使用Weibull分布擬合的集料級(jí)配曲線，得到了表征集料顆粒粒徑整體大小水平的參數(shù)D90。同時(shí)，提出了表征瀝青混合料表面構(gòu)造整體特性的特征波長(zhǎng)及特征波水平兩個(gè)指標(biāo)。最后，通過(guò)分析瀝青混合料中空隙、集料及瀝青膠漿這三組成部分的表征參數(shù)與表面構(gòu)造特征波水平之間的相關(guān)性，構(gòu)造了表征瀝青混合料設(shè)計(jì)特性的合理參數(shù)指標(biāo)；并建立了依據(jù)表征空隙、集料及瀝青膠漿等瀝青

6、混合料組成的設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)的表面構(gòu)造水平及分布預(yù)測(cè)模型。⑷針對(duì)安裝有Anti-lock Brake System(ABS)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛，為了建立了瀝青混合料表面抗滑性能預(yù)測(cè)模型，論文使用動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)摩擦系數(shù)測(cè)試儀，測(cè)試了不同滑移速度下的瀝青混合料表面摩擦系數(shù)；并依據(jù)安裝有ABS系統(tǒng)車(chē)輛制動(dòng)特性的分析，利用摩擦系數(shù)隨滑移速度的變化關(guān)系模型，Rado模型，推演出不同路面設(shè)計(jì)最佳滑移速度下的摩擦系數(shù)。運(yùn)用“希爾伯特黃變換”理論，計(jì)算得到了瀝

7、青混合料表面輪胎有效接觸構(gòu)造。通過(guò)瀝青混合料表面摩擦系數(shù)產(chǎn)生機(jī)理分析，提出了基于抗滑性能的瀝青混合料表面構(gòu)造倍頻程指數(shù)。進(jìn)而建立了基于表面構(gòu)造特性的瀝青混合料摩擦系數(shù)預(yù)測(cè)模型。⑸利用課題組自行研發(fā)的室內(nèi)輪胎加速下滾噪聲測(cè)試法，分別測(cè)試了不同速度下的瀝青混合料噪聲水平。在Neithalath模型的基礎(chǔ)上，建立了基于微觀結(jié)構(gòu)的多孔瀝青混合料吸聲系數(shù)預(yù)測(cè)模型；并提出了表征瀝青混合料整體吸聲特性的指標(biāo)，即由20Hz到1600Hz范圍內(nèi)所有1/3