[发明专利]路面材料摩擦性能测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种路面材料摩擦性能测试装置及方法。该装置包括第一测试用轮胎、第二测试用轮胎、承载单元、驱动单元、加载单元、轮胎制动控制与测试单元和数据采集单元。本发明利用轮胎制动控制与测试单元实时控制测试用轮胎的滑移率，能实现对路面材料摩擦性能的准确模拟及测试。

本申请是申请号为“201610493178.3”、申请日为“2016年6月29日”、发明名称为“路面材料摩擦性能测试装置及方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种路面材料摩擦性能测试装置及方法，尤其是涉及一种道路工程领域的路面材料摩擦性能测试装置及方法。

背景技术

随着中国经济的快速发展，各类汽车保有量急速上升，公路作为不可或缺的物流大通道之一得到了前所未有的发展。一方面，高速公路的持续建设促进运输业的飞速发展，然而另一方面,交通事故的不断出现也引发人们对行车安全的日益关注。交通事故的发生与路面防滑性能密切相关，而轮胎与路面间的摩擦系数对路面防滑性能有着直接的影响。因此，路面防滑能力成为评价路面材料摩擦性能的一项重要评价指标。

现有的路面材料摩擦性能测试装置总体可分为室内和室外两类。室外多为各类摩擦系数测试车在实体路面上进行测试，测试效率高，数据可靠度大，但通常测试成本高，并且受测试方法限制，只能用于对已建成路面材料摩擦性能的“事后评价”。

目前，对于路面材料摩擦性能的前期研究多在实验室中进行，但是室内对路面材料摩擦性能测试也主要依靠摆式摩擦仪，虽然该方法简单易行，然而精度不高，不适用于表面纹理构造粗糙的路面材料摩擦性能测试；并且从测试原理上看，该方法只能模拟轮胎胎面在低速和极低的接触压强下与路面之间的摩擦状态，与实际胎路摩擦耦合工况差距显著，因而不足以用于路面防滑能力的全面评价。

类似地，体积较小的动态摩擦系数测试仪DFT也模拟了胎面橡胶与路面材料在高速但极低接触压强下的摩擦状态；然而，由于粗糙材料摩擦特性与接触压强直接相关，因此，该仪器也同样无法测试胎路摩擦的真实摩擦状态。

在车路耦合系统中，滑移率是表征车轮运动中滑动成分所占比例的重要参数，对轮胎—路面之间的耦合摩擦行为影响显著；然而，目前用于室内轮胎滚动以及滑动行为的测试装置或方法中，在胎路耦合接触类的试验中并未对轮胎滑移率进行实时控制，导致现有对试验结果的评价多建立在未知滑移率的条件下进行，造成试验结果准确性和有效性的降低。

CN102435449A公开了一种复合四连杆轮胎力学特性试验机，主要从轮胎力学的角度进行了轮胎性能的全面测试，但是对于从路面角度研究胎路摩擦问题而言，则同样由于欠缺对滑移率的设定，而使得对路面防滑性能的原因分析难以准确进行。CN101532934A公开了一种主驱动轮式路面材料加速加载测试装置，该装置在充分考虑了轮胎受力的基础上，通过环形整体试件与轮胎的摩擦以获取各级速度下胎路摩擦的实时数据，但同样由于忽略了不同速度下轮胎与路面之间的滑移率的变化测试和控制，因此产生测试数据误差及分析误差，从而降低了试验结果的参考价值。

CN105083292A公开了一种预估未知路面摩擦系数的方法，该方法通过将已知实验轮胎安装在测试实验台上，设定实验已知路面，测量被测轮胎在已知路面上的纵向滑移刚度，测量轮胎在已知路面上运动时的纵向力、垂向力以及滑移率，测量轮胎在预估路面上运动时的纵向力、垂向力以及滑移率，以预估路面的摩擦系数。然而，该方法中虽然提及滑移率，但未述及对轮胎滑移率进行实时控制的问题。CN203720064U公开了一种路面摩擦系数测定仪，并未记载对轮胎滑移率进行实时控制的技术方案。另外，CN105510223A公开了用于使用自校准扭矩估计路面摩擦系数的方法，该方法基于转向数据确定至少一个状态评估值，基于状态评估值确定特征组以包括自校准扭矩(SAT)、滑移角、SAT差异、转向速率和侧向加速度中的至少一个，使用模式分类技术处理在转向操纵期间获得并且与特征组相关的转向数据，以及基于处理来确定表面类型。然而，该方法中也没有记载对轮胎滑移率进行实时控制的技术方案。