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摘要：本文介绍了Safegate摩擦系数测试车的组成及工作原理，并依托赤通鲁高等级公路建设项目，分别使用Safegate摩擦系数测试车及摆式仪法检测赤通某路段的抗滑性能，分析两种测试方法的相关性能，通过回归分析的方法得出公式，并根据通鲁某路段的抗滑性能检测数据使用假设检验的方法验证了公式的正确性、通用性。
关键词：横向力系数；检测；相关性；分析
中图分类号：U5415.6文献标识码：A文章编号：
Abtract： This paper discusses the constitution and principle of Safegate friction test vehicle. Safegate friction test vehicle and portable pendulum tester are employed to investigate the anti-skidding performance of a section of highway in Chitong rely on Chitonglu first –class highway project. The correlation of both test methods is regression analyzed with a formula of. Meanwhile, anti-skidding results of the section of highway in Tonglu verify the formula ofusing hypothesis testing.
Key words：coefeicient；inspection；correlation；analysis
目前，世界上有多种路面摩擦系数测试方法，我国在这方面的研究起步较晚，但发挥后发优势，引进最新技术，建立与世界公路行业相统一的评定体系，有利于国内外技术交流、共同发展。由于我国国土面积较大，气候条件复杂，全国制定统一标准还有待于进一步探讨，故而高等级公路的抗滑标准正在实际研究探索当中[1,2]。
本文依托赤通鲁（赤峰—通辽—鲁北）高等级公路建设项目，引进Safegate摩擦系数测定车检测路面的抗滑性能，并与传统的摆式仪法的检测结果进行对比，分析两种检测结果之间相关性能。
1 Safegate摩擦系数测定车
Safegate摩擦系数测定车测定的是路面的横向力系数，它具有代表性强、可连续、大面积、快速测试的特点。
1.1 Safegate摩擦系数测定车的组成
Safegate摩擦系数测定车是按照英国SCRIM原形研制而成的横向力系数测试车，主要由测车、测轮系和计算机系统三部分组成。
其中第一部分为测车。测车的主要作用为牵引测轮系运行，同时增加车速锁定装置控制测试速度恒定。测车最大测试速度为165km/h，满水箱最大测试速度为130km/h，正常测试速度为96km/h，测车轮胎采用195/5-15或205/60-15，测试标准轮胎气压为250kPa（前、后）。
第二部分测轮系由测试轮、垂直负载和力矩传感器、测轮液压缸、变速轮、测轮齿、链条传动、水箱等组成。测试轮内径20cm，外径约40cm，正常负载1400N，测试膨胀压力700kPa，最小胎面宽2mm，新胎面宽8mm，由一个三角链条传动系数连接在测车后轴上，测试时由测轮液压缸控制起落，并施加一个连续的垂直负荷。垂直负荷传感器和力矩传感器分别用来测量测试时测轮的垂直压力和水平压力，变速轮和测轮齿控制测轮的速度。
第三部分计算机系统由数据放大器、处理和打印数据的中央单元、键盘和显示单元组成。由垂直负载和力矩传感器测量的压力输出信号与放大器单元相连，先进行过滤和数据处理，再传送至中央单元处理、储存和打印。键盘用于控制计算机，使处理器的外围设备，有关操作、状态及编程功能的信息通过屏幕向操作者显示。
1.2 Safegate摩擦系数测试车主要工作原理
Safegate摩擦系数测试车的主要工作原理是承受恒定垂直荷载的测试轮与路面紧密接触，并以恒定速度沿与车辆前进方向平行方向前进时，就在测试轮上产生一个纵向滚滑摩阻力。纵向摩阻力由力矩传感器测得，与路面轮胎之间的纵向摩擦系数成正比。纵向摩阻力与由垂直负载传感器测得的测试轮竖向荷载的比值即为横向力系数SFC值。为使测试状态与实际最不利状态相吻合，利用洒水箱喷头在测试轮前喷洒一定量的水，使路面保持一定厚度的水膜。
Safegate摩擦系数测试车以一定的牵引速度带着测试轮悬起行驶前进，需要测试时，将测试车行驶速度通过方向盘侧的速度锁定装置锁定在某一测速上（90～130km/h），然后通过驾驶室中的控制键盘检测测试系统是否正常，选择测试模式（干、洒水和冰态），控制洒水量。将测试轮利用液压力系统降至路面，从测试轮刚下落至路面的一刹那起，测试轮被液压间歇锁紧，此时测试轮在路面上滑动与滚动间歇前进。这是国际上实行的一种新颖的测试方法，其中滑动占轮周的12%，滚动占轮周的88%。与此同时，喷水系统自动地按设置的洒水量、水膜厚度保持测试轮的湿润，与测试轮相连的变速轮上的力矩传感器和测试轮液压缸上的垂直负载传感器测定测试轮的滑滚受力，将电信号通过脉冲传感器传送到中央单元处理，将需要的摩擦系数贮存、打印输出，所测得的摩擦系数绘制成锯齿形曲线。
测试全过程由程序控制自动完成，而且测试是在以恒定锁定速度高速行进下进行的，测试值稳定，精度高，测试效率高，与实际情况相符合，代表了目前国际上抗滑性能测试的先进水平[3,4]。
2 新旧检测方法相关关系的建立
对同一路段，使用不同的检测方法检测其抗滑性能，如果各仪器设备的结果都能够保证准确，那么即使不同测试方法所测的系数不同，但对路面抗滑性能的评价结论应该是一致的。本次试验以赤通鲁高等级公路为依托，分别采用新型检测技术Safegate测试车与传统检测方法摆式仪法测定路面的SFC和BPN值，并對这两种测试结果之间的相关性进行分析，推导其数据换算公式。
路表温度对路面抗滑性能也有一定的影响。由于本次试验中Safegate的测试速度快，温度对其影响较小，并且试验时间为夏末秋初，日气温变化不大，因此本次试验中除对摆式仪测试结果进行温度修正外，Safegate的测试结果暂不考虑温度的影响[5]。
2.1赤通高速公路试验数据回归分析
分别使用Safegate测试车及摆式仪法试验检测的赤通高速某路段的抗滑性能，所得数据如表1所示。对所得数据进行线性回归分析，得到BPN与SFC之间的关系如图1所示，回归关系式见式（1）。
根据表2的数据，求Fs与Fb的回归关系方程式，过程如下：
共有52对数据，所以n=52，设FSFC为x，FBPN为y，设y=ax+b，则有
，
， ，
，
，
于是
得到
（1）
同时，对表1中的数据采用数据处理软件进行分析，得到其线性相关关系表达式为且相关系数为0.9701，这与使用最小二乘法所分析结果基本一致。
圖1Fs与Fb的回归关系图
表1赤通高速某路段的Safegate测试车与摆式仪检测数据
2.2 假设检验
为了验证式1的代表性，采用通鲁一级公路某段的检测数据（见表2）对式1进行统计检验。
表2通鲁一级公路某路段的Safegate测试车与摆式仪检测数据
假设H0：Safegate测试车与摆式仪检测没有差别，µd=0（以d表示值之差）
检验统计量：
拒绝域：
n=50，= 0.36，s=6.71，选取，则
查表得：
因为，
所以两组测量结果数据没有差异。
3 小结
依托赤通鲁高等级公路建设项目，分别使用Safegate摩擦系数测试车及摆式仪法检测赤通某路段的抗滑性能，分析两种测试方法的相关性能，通过回归分析的方法得出公式，并根据通鲁某路段的抗滑性能检测数据使用假设检验的方法验证了公式的正确性、通用性。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.公路工程质量检验评定标准（第一册 土建工程） JTG F80/1-2004. 中华人民共和国交通部
[2]扈慧敏.沥青路面施工质量变异性研究.长安大学博士学位论文.2006
[3]J.UZAN. Advanced back calculation techniques. In: Nondestructive Testing of pavements and Backcalculation of Meduli. Printed in Ann.Arbor American Society for Testing and Materials. December1994.
[4]Smith DJ.，etal. Ground Penetrating radar antenna frequencies and maximum Probabled depth of penetration in quaternary sediments，Jounal of Applied Geophysics，1995，33: 93-100.
[5]Wang Fuming，Lytton R.L.，System Identification Method for Backcalculating Pavement Layer Properties.TRR1384，1993
关键词：横向力系数；检测；相关性；分析
中图分类号：U5415.6文献标识码：A文章编号：
Abtract： This paper discusses the constitution and principle of Safegate friction test vehicle. Safegate friction test vehicle and portable pendulum tester are employed to investigate the anti-skidding performance of a section of highway in Chitong rely on Chitonglu first –class highway project. The correlation of both test methods is regression analyzed with a formula of. Meanwhile, anti-skidding results of the section of highway in Tonglu verify the formula ofusing hypothesis testing.
Key words：coefeicient；inspection；correlation；analysis
目前，世界上有多种路面摩擦系数测试方法，我国在这方面的研究起步较晚，但发挥后发优势，引进最新技术，建立与世界公路行业相统一的评定体系，有利于国内外技术交流、共同发展。由于我国国土面积较大，气候条件复杂，全国制定统一标准还有待于进一步探讨，故而高等级公路的抗滑标准正在实际研究探索当中[1,2]。
本文依托赤通鲁（赤峰—通辽—鲁北）高等级公路建设项目，引进Safegate摩擦系数测定车检测路面的抗滑性能，并与传统的摆式仪法的检测结果进行对比，分析两种检测结果之间相关性能。
1 Safegate摩擦系数测定车
Safegate摩擦系数测定车测定的是路面的横向力系数，它具有代表性强、可连续、大面积、快速测试的特点。
1.1 Safegate摩擦系数测定车的组成
Safegate摩擦系数测定车是按照英国SCRIM原形研制而成的横向力系数测试车，主要由测车、测轮系和计算机系统三部分组成。
其中第一部分为测车。测车的主要作用为牵引测轮系运行，同时增加车速锁定装置控制测试速度恒定。测车最大测试速度为165km/h，满水箱最大测试速度为130km/h，正常测试速度为96km/h，测车轮胎采用195/5-15或205/60-15，测试标准轮胎气压为250kPa（前、后）。
第二部分测轮系由测试轮、垂直负载和力矩传感器、测轮液压缸、变速轮、测轮齿、链条传动、水箱等组成。测试轮内径20cm，外径约40cm，正常负载1400N，测试膨胀压力700kPa，最小胎面宽2mm，新胎面宽8mm，由一个三角链条传动系数连接在测车后轴上，测试时由测轮液压缸控制起落，并施加一个连续的垂直负荷。垂直负荷传感器和力矩传感器分别用来测量测试时测轮的垂直压力和水平压力，变速轮和测轮齿控制测轮的速度。
第三部分计算机系统由数据放大器、处理和打印数据的中央单元、键盘和显示单元组成。由垂直负载和力矩传感器测量的压力输出信号与放大器单元相连，先进行过滤和数据处理，再传送至中央单元处理、储存和打印。键盘用于控制计算机，使处理器的外围设备，有关操作、状态及编程功能的信息通过屏幕向操作者显示。
1.2 Safegate摩擦系数测试车主要工作原理
Safegate摩擦系数测试车的主要工作原理是承受恒定垂直荷载的测试轮与路面紧密接触，并以恒定速度沿与车辆前进方向平行方向前进时，就在测试轮上产生一个纵向滚滑摩阻力。纵向摩阻力由力矩传感器测得，与路面轮胎之间的纵向摩擦系数成正比。纵向摩阻力与由垂直负载传感器测得的测试轮竖向荷载的比值即为横向力系数SFC值。为使测试状态与实际最不利状态相吻合，利用洒水箱喷头在测试轮前喷洒一定量的水，使路面保持一定厚度的水膜。
Safegate摩擦系数测试车以一定的牵引速度带着测试轮悬起行驶前进，需要测试时，将测试车行驶速度通过方向盘侧的速度锁定装置锁定在某一测速上（90～130km/h），然后通过驾驶室中的控制键盘检测测试系统是否正常，选择测试模式（干、洒水和冰态），控制洒水量。将测试轮利用液压力系统降至路面，从测试轮刚下落至路面的一刹那起，测试轮被液压间歇锁紧，此时测试轮在路面上滑动与滚动间歇前进。这是国际上实行的一种新颖的测试方法，其中滑动占轮周的12%，滚动占轮周的88%。与此同时，喷水系统自动地按设置的洒水量、水膜厚度保持测试轮的湿润，与测试轮相连的变速轮上的力矩传感器和测试轮液压缸上的垂直负载传感器测定测试轮的滑滚受力，将电信号通过脉冲传感器传送到中央单元处理，将需要的摩擦系数贮存、打印输出，所测得的摩擦系数绘制成锯齿形曲线。
测试全过程由程序控制自动完成，而且测试是在以恒定锁定速度高速行进下进行的，测试值稳定，精度高，测试效率高，与实际情况相符合，代表了目前国际上抗滑性能测试的先进水平[3,4]。
2 新旧检测方法相关关系的建立
对同一路段，使用不同的检测方法检测其抗滑性能，如果各仪器设备的结果都能够保证准确，那么即使不同测试方法所测的系数不同，但对路面抗滑性能的评价结论应该是一致的。本次试验以赤通鲁高等级公路为依托，分别采用新型检测技术Safegate测试车与传统检测方法摆式仪法测定路面的SFC和BPN值，并對这两种测试结果之间的相关性进行分析，推导其数据换算公式。
路表温度对路面抗滑性能也有一定的影响。由于本次试验中Safegate的测试速度快，温度对其影响较小，并且试验时间为夏末秋初，日气温变化不大，因此本次试验中除对摆式仪测试结果进行温度修正外，Safegate的测试结果暂不考虑温度的影响[5]。
2.1赤通高速公路试验数据回归分析
分别使用Safegate测试车及摆式仪法试验检测的赤通高速某路段的抗滑性能，所得数据如表1所示。对所得数据进行线性回归分析，得到BPN与SFC之间的关系如图1所示，回归关系式见式（1）。
根据表2的数据，求Fs与Fb的回归关系方程式，过程如下：
共有52对数据，所以n=52，设FSFC为x，FBPN为y，设y=ax+b，则有
，
， ，
，
，
于是
得到
（1）
同时，对表1中的数据采用数据处理软件进行分析，得到其线性相关关系表达式为且相关系数为0.9701，这与使用最小二乘法所分析结果基本一致。
圖1Fs与Fb的回归关系图
表1赤通高速某路段的Safegate测试车与摆式仪检测数据
2.2 假设检验
为了验证式1的代表性，采用通鲁一级公路某段的检测数据（见表2）对式1进行统计检验。
表2通鲁一级公路某路段的Safegate测试车与摆式仪检测数据
假设H0：Safegate测试车与摆式仪检测没有差别，µd=0（以d表示值之差）
检验统计量：
拒绝域：
n=50，= 0.36，s=6.71，选取，则
查表得：
因为，
所以两组测量结果数据没有差异。
3 小结
依托赤通鲁高等级公路建设项目，分别使用Safegate摩擦系数测试车及摆式仪法检测赤通某路段的抗滑性能，分析两种测试方法的相关性能，通过回归分析的方法得出公式，并根据通鲁某路段的抗滑性能检测数据使用假设检验的方法验证了公式的正确性、通用性。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.公路工程质量检验评定标准（第一册 土建工程） JTG F80/1-2004. 中华人民共和国交通部
[2]扈慧敏.沥青路面施工质量变异性研究.长安大学博士学位论文.2006
[3]J.UZAN. Advanced back calculation techniques. In: Nondestructive Testing of pavements and Backcalculation of Meduli. Printed in Ann.Arbor American Society for Testing and Materials. December1994.
[4]Smith DJ.，etal. Ground Penetrating radar antenna frequencies and maximum Probabled depth of penetration in quaternary sediments，Jounal of Applied Geophysics，1995，33: 93-100.
[5]Wang Fuming，Lytton R.L.，System Identification Method for Backcalculating Pavement Layer Properties.TRR1384，1993