一種路表紋理的表征方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及道路路面，特別是路表紋理的表征。
【背景技術(shù)】
[0002] 路面抗滑性能與路面噪聲性能均是路面所應提供的最重要的安全性能，一直以來 受到了重點關(guān)注。這兩種性能都通過輪胎與路面的相互作用來實現(xiàn)，因此，為了提高這兩種 性能以提高行車的安全性和舒適性，輪胎工業(yè)界通過高安全、低噪聲的輪胎設計來實現(xiàn)，而 道路工程界則通過路面混合料的優(yōu)化設計來實現(xiàn)。
[0003] 就路面的抗滑性能與路面的噪聲性能而言，與路面直接相關(guān)的要素是路表面的紋 理形貌，即路表形貌的差異會直接導致路面抗滑性能與噪聲性能的變化。因此，適當?shù)穆繁?紋理表征方法，有助于深入理解路面紋理與抗滑性能、噪聲性能的關(guān)系，也有助于路表混合 料材料組成的優(yōu)化設計。
[0004] 根據(jù)路表紋理的水平波長A，路表紋理可分為微觀紋理（〇-〇. 5mm)、宏觀紋理 (0. 5-50mm)、粗大紋理（50-500mm)和路面不平度（>500mm)。常用路表紋理的表征方法有 以下幾種：（1)平均構(gòu)造深度（MTD)，常采用鋪砂法測定。但是MTD與路面的抗滑性能、路 面噪聲性能的關(guān)聯(lián)性不好，主要原因在于：MTD雖然在一定程度上考慮了紋理的三維特征， 但其測定時易受人為因素的影響。（2)平均斷面深度（MPD)，常采用激光測試系統(tǒng)來獲得。 MPD由路面斷面各個點的縱向坐標計算得出
.式中h、h2分別為基準 線（100mm)前、后半周期內(nèi)路面斷面縱坐標的峰值（mm)，h為基準線（100mm)內(nèi)路面斷面縱 坐標的中線（mm)?，F(xiàn)有研宄表明，路表紋理MH)越大，路面摩擦系數(shù)越大，低頻（1000Hz以 下）噪聲也越大，但這種關(guān)系的關(guān)聯(lián)性不高。宄其原因，主要是MH)僅是路面斷面縱坐標的 某種平均（一維尺度），無法很好地涵蓋路表紋理的三維特征。（3)紋理水平（TL)。經(jīng)線 性掃描得到路面的波長與波幅后，將紋理波長按照1/3倍頻帶進行分類。計算各類別紋理 高度的均方根值，與設定的參考值進行對比計算，表征紋理波幅變化的劇烈程度。紋理水平 (TL)的計算公式為：TL= 201g(a"aMf),式中ax為路面紋理高度均方根值（m)，aMf為路面 紋理高度參考值（l〇_6m)。TL與噪聲頻譜具有一定的關(guān)系。但總體而言，雖然同時考慮了紋 理的波長及波幅（二維尺度），但TL與路面抗滑、噪聲性能的關(guān)聯(lián)性不強。
[0005] 據(jù)上所述，現(xiàn)有路表紋理表征方法，如MTO和TL分別從一維、二維尺度上表征了路 表的紋理特征，由于缺乏三維信息，導致其與路面抗滑性能、路面噪聲關(guān)聯(lián)性不好；MTD雖 然在一定程度上考慮了路表紋理的三維信息，但其不能很好地表征不同紋理深度的分布特 征，且其測試時易受人為因素的影響。因此，上述這些表征方法均不能很好地表征路表紋理 的三維特征，也無法給路表混合料的材料組成設計提供有益參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種新的路表紋理表征 方法，用于解決現(xiàn)有的路表紋理表征方法無法很好地表征路表紋理的三維特征的技術(shù)問 題。
[0007] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用路表紋理的三維掃描信息，獲得不同紋理 深度的累積率，以此更好地表征路表的三維紋理特征。
[0008] 本發(fā)明采用的具體的技術(shù)方案為：
[0009] 一種路表紋理的表征方法，包括順序執(zhí)行的以下步驟：
[0010] 步驟1、采用三維掃描儀掃描路面的表面，獲取路表紋理三維點云；
[0011] 步驟2、確定路表紋理三維點云的豎向基準計算平面的豎向坐標A，舍棄位于豎向 基準計算平面豎直上方的點云，其余點云的紋理深度為該豎向基準計算平面與點云之間的 垂直距離；
[0012] 步驟3、計算紋理深度為imm對應的點云豎向坐標Zi=Z;
[0013] 步驟4、確定紋理深度小于imm的點云面積Ai;
[0014] 步驟5、確定路表紋理三維點云豎向基準計算平面的面積A。；
[0015] 步驟6、計算紋理深度小于imm的紋理深度累積率CRi=Ai/^X100,并以此來表 征路表紋理。
[0016] 進一步的，在本發(fā)明中，步驟2中，路表紋理三維點云的豎向基準計算平面的豎向 坐標A按照如下步驟獲得：
[0017] 步驟2. 1、將路表紋理三維點云導入到點云處理軟件如Geomagicstudio12中， 重新構(gòu)建點云坐標系，使路表紋理表面平行于XY平面，獲得坐標轉(zhuǎn)換后的三維點云信息； 由于這里的路表紋理表面凹凸不平所以很難獲得絕對平面，所以選取時選擇具有最多個數(shù) 的位于路表的點云所在的平面為路表紋理表面；
[0018] 步驟2. 2、在點云處理軟件中，剔除異常的點云，獲得余下點云的豎向坐標Z;具體 的，在Geomagicstudio12中，是采用敏感性參數(shù)（取值范圍0~100)來判斷點云異常的， 敏感性參數(shù)越大，異常的點云數(shù)越多，常見的敏感性參數(shù)取值為60~70 ;
[0019] 步驟2. 3、將點云的豎向坐標Z按照從小到大排列，并提取出排列中92~94分位 點中的一個分位點對應的豎向坐標，將該豎向坐標作為路表紋理三維點云的豎向基準計算 平面的豎向坐標&。提取這個位置有兩個目的：一是為確定不同紋理深度范圍內(nèi)的點云個 數(shù)做準備；二是剔除Z大于&的點，因為這些點對表征紋理沒有顯著影響。選擇92~94分 位點是根據(jù)多次鋪沙法現(xiàn)場實測試驗最終確定的經(jīng)驗值。
[0020] 進一步的，在本發(fā)明中，步驟4中的紋理深度小于imm的點云面積Ai按照如下步 驟獲得：
[0021] 步驟4. 1、提取點云的豎向坐標Z滿足Z〈Z。條件的點云，并確定點云個數(shù)n;
[0022] 步驟4. 2、計算紋理深度小于imm的點云面積Ai=aXn，其中a為點云的精度。
[0023] 進一步的，在本發(fā)明中，步驟5中的路表紋理三維點云豎向基準計算平面的面積A。 按照如下步驟獲得：
[0024]步驟5. 1、計算點云的豎向坐標為&的點云個數(shù)N;
[0025] 步驟5. 2、計算路表紋理三維點云豎向基準計算平面的面積心=aXN，其中a為 點云的精度。
[0026] 有益效果：
[0027] 由于紋理深度累積率可更好表征路表紋理的三維信息，因此本發(fā)明提供的路表紋 理表征方法，通過構(gòu)造不同紋理深度的累積率，可建立紋理深度累積率特征參數(shù)與路面抗 滑能力、路面摩擦噪聲之間的良好關(guān)系，為路表混合料材料組成的優(yōu)化設計提供有益參考。
【附圖說明】
[0028] 圖1是本發(fā)明的選定區(qū)域的路表三維紋理圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明的路表三維紋理的紋理深度小于0.5mm的點云分布圖；
[0030] 圖3是本發(fā)明的路表三維紋理點云豎向基準計算平面內(nèi)的點云分布圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0032] 如圖1所示，在已有的路面表面（混合料類型為SMA13)上選定15cmX15cm的紋 理測試區(qū)域，在該區(qū)域噴灑一層反光增強劑，并在該區(qū)域的四周外黏貼定位點2。調(diào)試好三 維掃描儀，將固定在三腳架上的掃描儀的兩個測量鏡頭對準已選定的紋理測試區(qū)域，保持 測量鏡頭與紋理測試區(qū)域的距離為50cm。運行三維掃描儀配套的測試軟件，開始已選定區(qū) 域的第一次紋理掃描，直至掃描完成。繞紋理測試區(qū)域中心，順時針45°移動安裝有兩個測 量鏡頭的三腳架，仍保持測量鏡頭與紋理測試區(qū)域的距離為50cm，完成已選定區(qū)域的第