摘 要

路面抗滑性能是评价路面使用性能的一项重要指标，我国规范采用横向力系数(SFC)作为路面抗滑性能的主要检测指标，因此横向力系数的准确测定具有重要意义。本文介绍了单轮式横向力系数测试系统(SCRIM)的组成、测试原理以及规范规定的测试结果修正方法，提出了我国现有规范所规定的SCRIM测定路面摩擦系数试验存在的问题，并提出了相应建议。

关键词

SCRIM | 抗滑性能 | 横向力系数

路面抗滑性能，作为反应道路路用性能的一项指标，是路面检测和评价的一项重要内容。道路自建成开放通车，随着使用年限的增加，路表面构造深度下降、粗糙度降低，使得抗滑性能降低，当其下降到一定程度，导致道路服务水平严重下降，安全性降低，甚至危及车辆驾乘人员的生命财产安全。我国规范建议采用横向力系数SFC作为路面抗滑性能检测指标，路面抗滑指数SＲI作为路面抗滑性能的评价指标。

规范规定了单轮式横向力系数测试系统测定路面摩擦系数试验的试验方法，已得到了广泛的应用。该方法作为路面抗滑性交工验收最有效的手段，具有如下特点:数据可靠，结果准确、稳定性好;检测速度快，无需封闭交通;检测人员无需路面作业，安全性较好。

试验系统及原理

测试系统包括承载车辆、距离测试装置和横向力测试装置组成的测量机构、供水系统和主控制系统四大部分，如图1所示。测量机构由与测试车前进方向成20°角的测试轮、测试轮配重及直线轴承、升降装置组成。供水系统主要为测试轮提供一条具有一定水膜厚度的湿润带;主控制系统用于控制测试装置采集数据和供水系统洒水，同时还要负责数据记录、传输和数据处理。试验要求承载车辆水罐满载状态下最大车速大于100km/h的行驶性能，同时规范还对测试系统技术参数作了规定。测试系统技术要求和参数详见表1。

系统原理:横向力系数测试系统模拟汽车在道路上行驶时，因路拱或超高而存在侧向滑移倾向的现象。测量轮在承载车的牵引下向前行驶，由于其与前进方向存在20°夹角，故产生一个横向力，通过拉力传感器并将其转变为模拟信号并传递给数据采集系统，计算其与车轮自身重力的比值，即得到反应纵、横向抗滑性能的横向力系数(SFC)。

试验结果修正

国内现已有规范规定对于SCRIM测试系统测得的SFC值进行速度修正和温度修正。测试系统能以任意速度对路面进行长距离连续SCRIM测试，规定测试系统的标准测试速度范围为50km/h±4km/h，此范围之外可依据下式进行转换:

式中:SFC 标为标准测试速度下的等效SFC值;SFC 测为实际测试速度条件下的SFC值;v 标为标准测试速度，取为50km/h;v标为现场实际测试速度。

修正值是通过对8段不同SFC值水平的试验路在5种测试速度下进行重复试验并线性回归确定得到，所有回归方程的斜率都相近，且修正值幅度一般较小，故近似取为0.22。

温度修正

由于路面和轮胎组成材料的性能均会受到温度变化的影响，而影响其使用性能，为保证检测结果可靠，应规定一个标准测试温度，并通过分析温度对SFC测试结果的影响，建立其他温度条件下测试结果的转换公式，以消除温度因素的干扰。

Linear和Sabey通过试验得出:温度每升高1℃，SFC值减小0.30个单位，得到如下拟合公式(此处规定20℃为测试标准温度):

国内选取的8个路段进行的温度试验显示，温度每升高1℃，SFC值减小0.2～0.3个单位，结论基本一致。为简化修正方法，制定了温度修正表T0965，同时规定测试现场地面温度用应控制在8～60℃范围内。

问题分析

SCRIM系统自引入经过30多年的实践，积累了大量经验，也已形成相关规范。但采用现有国家标准SCRIM测试车的单轮式横向力系数测试系统测定路面摩擦系数仍存在很多问题，值得进一步深入探讨和研究。从影响路面抗滑性能的主要方面并结合测试系统的原理，以下将对下列问题进行初步探讨:(1)SFC值温度修正表存在的问题;(2)测试轮胎是否应该使用带花纹的轮胎;(3)水膜对试验结果是否产生影响;(4)测试轮胎的温度是否对测试结果产生影响。

温度修正表

规范给出修正表的修正范围为10～60℃，实际上夏季我国很多公路路面温度会远超60℃，其横向力系数值无法确定。为了进一步提高其检测温度范围的适用性，应确定一种更为合理的修正方法(由于测试系统本身的原因，暂不讨论地面温度低于10℃的情况)。此外，规范叙述存在矛盾的地方，《公路路基路面现场测试规程》(JTGE60－2008)在T0965－2008中第4.2条SFC值的温度修正中明确说明:测试系统的标准现场测试地面温度范围为20℃±5℃，在此范围外的地面温度条件下测试得到的SFC值需依据表T0965转换至标准温度下的等效SFC值。而在表T0965中，明确标明了15℃和25℃时的SFC值修正数，也就是说，测试系统的标准现场测试地面温度仅为20℃，这与以上表述的标准测试地面温度为一个区间是相矛盾的。

轮胎花纹

郭孔辉院士等曾对汽车轮胎橡胶摩擦试验进行过系统性的研究，分析全速度范围内的轮胎摩擦特性。轮胎通过与路面间的摩擦传递车辆与路面之间的各种作用力，大量试验证明，路面粗糙程度越高，轮胎纹理性越好，轮胎与路面接触时粘着作用越明显，两者之间的摩擦力越大。不同花纹形状、不同磨光程度的轮胎，摩擦力明显不同。SCRIM系统在引进时要求配用光面轮胎进行试验，而目前市面上的汽车几乎全部使用带有花纹的轮胎，如果地面像玻璃一样平，在同样材质下，光面胎的摩擦力最大汽车侧滑量测试及数据分析，但是路面不可能那样平整，总有些粗糙和凹凸，且车轮在压力下，发生形变，与地面是面接触，这样花纹正好与地面的粗糙相匹配。然而，由于光面胎与地面的接触面积较大，在干燥的地面上，光面轮胎往往会提供更好的抓地力，在湿的地面抓地力大大降低，其性能表现出很大的不确定性。正是由于这种不确定性，致使其不能准确模拟目前大量使用的花纹轮胎与地面的相互作用，显然SCRIM系统并不能准确模拟实际轮胎与地面的相互作用。

水膜

采用SCRIM测试系统进行试验时，为模拟最不利条件下车轮与路面的接触，需要在测试轮前方的路面上喷洒一定量的水，使其保持一定的潮湿状态。行驶速度一定时，水膜厚度与水量成正比，路面抗滑性能又与其成反比，而规范中尚未对水膜厚度做明确要求，也未对不同厚度水膜对测试结果的影响加以考虑。此外，由于路面在不同地点的表面构造状况不同，这也导致了水膜存在厚度差异。因此，认为应当对洒水量和水膜厚度加以控制，一定程度上减小其对测量结果的影响。

轮胎温度

轮胎主要由橡胶制成，其特性受温度影响较大，进而会影响路面摩擦系数的测试结果。轮胎温度变化受环境温度影响较大，环境温度越高，轮胎滚动时产生的热量就越不易散失到周围空气与之进行对流热交换。徐增斌通过模拟橡胶块在路面上滑动，认为温度对橡胶摩擦系数的影响具有不确定性，在不同的荷载下，摩擦系数峰值出现的温度差异较大，但是可以肯定的是，在20～60℃范围内橡胶的摩擦系数大致呈现随温度的升高而先升

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