夜光路面配合比設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究*

趙巖，劉新文，崔世富，衛(wèi)小磊

（1.西安公路研究院，陜西西安 710064；2.安康公路管理局，陜西安康 725000）

夜光路面配合比設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究*

趙巖1，劉新文2，崔世富2，衛(wèi)小磊1

（1.西安公路研究院，陜西西安 710064；2.安康公路管理局，陜西安康 725000）

山區(qū)普通干線公路夜間行車視線受限，事故“黑點(diǎn)”路段容易發(fā)生交通事故。而目前普通公路夜間照明設(shè)施差，成為交通安全的制約因素之一。文中提出通過設(shè)置夜光路面改善夜間行車環(huán)境，進(jìn)行路面警示信息傳達(dá)，以降低事故發(fā)生率；并采用正交試驗(yàn)法對夜光路面材料、配合比進(jìn)行了研究，按照發(fā)光面積比確定了各種材料的配合比例。試驗(yàn)路段的應(yīng)用結(jié)果顯示這種路面夜間警示效果顯著，事故發(fā)生率可降低80%。

公路；夜光路面；配合比；發(fā)光面積比

1 普通干線公路夜間行車狀況

由于夜間視線不良，駕駛難度增加，造成夜間交通事故發(fā)生率高，且事故嚴(yán)重程度大。常規(guī)警示標(biāo)志多立于路側(cè)，不利于夜間駕駛觀察。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球60%的交通事故發(fā)生在晚上。2013年中國夜間交通事故死亡人數(shù)為5萬人，占交通事故死亡總數(shù)的50%，其中19：00—6：00發(fā)生的死亡事故占總數(shù)的一半以上；從事發(fā)路段看，72.6%的死亡事故發(fā)生在國道、省道、農(nóng)村公路及城郊接合部道路，急彎路上發(fā)生的交通事故占全部死亡事故的16.3%。

由于夜間山區(qū)普通干線公路幾乎沒有照明，常規(guī)設(shè)施遠(yuǎn)不能滿足夜間行車使用要求。從視覺環(huán)境上，夜間行車主要依靠車前燈照明，駕駛員的視野短而窄，加上夜間是駕駛員生理?xiàng)l件最差的時(shí)候，容易疲勞，視力降低，對速度和距離判斷不準(zhǔn)確，容易因判斷失誤或來不及操作而釀成慘禍。另外，夜晚車輛較少，駕駛員有加速的期望，而夜間光線暗淡，駕駛員視線能見距離縮短，加上危險(xiǎn)路段路面亮化不足，雖然車燈的照明度達(dá)到了一定亮度，但視線總不如白天清晰，道路輪廓判斷不準(zhǔn)。車速太快會(huì)使駕駛員視力相對下降，判斷情況的時(shí)間縮短，同時(shí)延長了車輛的制動(dòng)距離，擴(kuò)大了非安全區(qū)，一旦突然發(fā)現(xiàn)前方有緊急情況，駕駛員就會(huì)措手不及。

夜光路面主要設(shè)置在急彎、陡坡之上，白天吸收陽光蓄能，夜間自行發(fā)光，給夜間行駛的車輛提供警示信息，使駕駛員謹(jǐn)慎駕駛、主動(dòng)減速。夜光路面主要依靠自發(fā)光的夜光粉進(jìn)行道路危險(xiǎn)路段的亮化，施工之后使用時(shí)間較長，不需要周期性維護(hù)。

2 夜光路面配合比試驗(yàn)研究

夜光路面主要由骨料、粘合劑、長余輝發(fā)光材料等組成。其中：骨料主要用來形成骨架，起到防滑的作用；長余輝發(fā)光材料也稱為夜光材料，在白天太陽光的照射下進(jìn)行蓄能，在夜間以弱光的形式釋放。

2.1 夜光粉最佳粒徑

將拌合后固化完成的樣品放在1 000 LX的燈光下充能15 min，采用ST-900型微弱光光度計(jì)對樣品的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行檢測。

夜光路面的粘合劑采用透明改性環(huán)氧樹脂。夜光路面的發(fā)光效果取決于長余輝發(fā)光材料。長余輝發(fā)光材料的選取主要考慮其粒徑、摻配比例和經(jīng)濟(jì)性等，其粒徑大小直接影響發(fā)光效果，常見粒徑有50、100、200、500、800目等。如表1所示，粒徑越小，拌合后樣品的發(fā)光性越好，但200目以下粒徑過小，拌合時(shí)用量增大，同時(shí)粒徑過小會(huì)破壞夜光粉的晶型?？紤]到經(jīng)濟(jì)性，選擇200目作為夜光路面長余輝發(fā)光材料的使用粒徑。

2.2 夜光粉與環(huán)氧樹脂比例

只拌合夜光粉和環(huán)氧樹脂時(shí)，在夜光粉同一粒徑、采用同一環(huán)氧樹脂的情況下拌合不同配合比樣品，每隔1 h進(jìn)行亮度檢測，結(jié)果見表2。并對環(huán)氧樹脂與夜光粉拌合固化后的物理性能進(jìn)行測試，結(jié)果見表3。

表1 不同夜光粉粒徑樣品的亮度檢測結(jié)果

表2200 目夜光粉不同比例樣品的亮度檢測結(jié)果

表3 樣品的物理性能檢測結(jié)果

人眼睛在全黑暗條件下可觀測到的光線非常弱，為0.32 mcd／m2。從表2所示不同比例夜光粉樣品在10 h后的亮度來看，15%以上夜光粉摻量都能滿足要求，但比例越大發(fā)光效果增加并不明顯，考慮到經(jīng)濟(jì)性因素，選取15%作為夜光路面夜光粉的摻配比例。

從表3可以看出：環(huán)氧樹脂與夜光粉拌合后的力學(xué)性能和電學(xué)性能均較好，滿足戶外材料的物理性能要求。

2.3 骨料

夜光路面骨料采用明度高、硬度大、耐磨性強(qiáng)的石英砂，經(jīng)過篩選，采用單粒徑規(guī)格。夜光路面的厚度為2.5～3 mm，故選取單粒徑為6～8目的石英砂。骨料可在表面形成骨架，產(chǎn)生一定的摩擦。

2.4 配合比

石英砂均勻地分散在夜光路面的表面，產(chǎn)生夜光效果的為未被骨料遮蓋的夜光粉發(fā)光體。將夜光路面表面沒有被石英砂覆蓋的部分所占比例稱為夜光路面的發(fā)光面積比，其計(jì)算公式為：

式中：RL為夜光路面的發(fā)光面積比；AL為夜光路面表面沒有被石英砂覆蓋部分的面積；A為夜光路面的面積。

對于發(fā)光面積比的大小，一方面要求夜光路面具有較好的亮度，同時(shí)又有較大的表面摩擦系數(shù)，將同時(shí)滿足這兩個(gè)條件的發(fā)光面積比稱為最佳發(fā)光面積比，通過試驗(yàn)確定。通過多次室內(nèi)試驗(yàn)，得到夜光路面的最佳發(fā)光面積比為0.48。

3 施工工藝與試驗(yàn)路鋪設(shè)

在瀝青路面或水泥路面的事故易發(fā)段或事故隱患點(diǎn)鋪設(shè)有蓄能夜光路面，作為表面功能層使用。夜光路面可做成帶狀或條紋狀的路面標(biāo)線形式，如條紋狀警示帶，也可鋪設(shè)于全路面范圍。鋪設(shè)方式主要有直接鋪設(shè)、預(yù)壓痕和開槽3種（見圖1）。

圖1 夜光路面的鋪設(shè)方式

預(yù)壓痕可在面層施工過程中采用模板鋪設(shè)于路面，與正常路面一同碾壓（主要適用于瀝青路面，在終壓前鋪設(shè)模板）或振搗（主要適用于水泥路面，在表面拉毛前鋪設(shè)模板）。開槽施工不受施工時(shí)間的限制，可在已成型或固化后的路面采用刻槽機(jī)械或精銑刨機(jī)械開槽。采用預(yù)壓痕或開槽方式設(shè)置蓄能夜光路面時(shí)，需對槽體進(jìn)行清潔處理，待槽內(nèi)表面干燥后，將蓄能夜光路面混合料鋪設(shè)于槽內(nèi)。

依托陜西安康市鎮(zhèn)平縣S225平鎮(zhèn)公路改擴(kuò)建工程，選取K41+000—K43+100為試驗(yàn)段。該路段急彎和連續(xù)彎道較多，平縱指標(biāo)低（R≤60 m的路段有46處；縱坡i＞6%的路段有19處，其中i＞7%的路段有5處，最大縱坡i=8%），夜間行車存在安全隱患。在急彎、陡坡K41+600—650處設(shè)置夜光路面，設(shè)置參數(shù)為橫向設(shè)置2～3組，每組5道，組間距10 m，道距2 m，尺寸為40 cm×750 cm。實(shí)施夜光路面后，急彎、陡坡路段的交通事故明顯減少，與2015、2014年相比，分別減少84%、89%，效果顯著。

4 結(jié)語

車輛夜間行駛時(shí)由于車前燈照射范圍有限，無法得到燈光以外的線形。采用夜光路面能給司機(jī)提供夜間視覺警示信息。該文通過室內(nèi)試驗(yàn)確定了夜光路面的材料規(guī)格及配合比，即采用200目長效夜光粉，摻量為15%；骨料采用6～8目單粒徑石英砂，最佳發(fā)光面積比為0.48。試驗(yàn)路段的交通事故統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，該路面能有效降低夜間交通事故，具有安全輔助功能。

［1］ 曹筱影.干線公路交通事故特征及安全保障措施研究［D］.南京：東南大學(xué)，2007.

［2］ 裴玉龍，馬驥.道路交通事故道路條件成因分析及預(yù)防對策研究［J］.中國公路學(xué)報(bào)，2003，16（4）.

［3］ 蔡果.二級(jí)公路成為事故之路的癥結(jié)［J］.中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，14（11）.

［4］ 張良.六大原因?qū)е乱归g事故高發(fā)［N］.濟(jì)南日報(bào)，2010 -10-14.

［5］ 孫繼兵，王海容，安雅琴，等.長余輝發(fā)光材料研究進(jìn)展［J］.稀有金屬材料與工程，2008，37（2）.

［6］ 張翠紅，宮晉英，張鑫.環(huán)氧樹脂低溫固化劑的合成及性能研究［J］.化學(xué)建材，2006，22（3）.

［7］ 劉縉，陳文娟，張戰(zhàn)營.玻璃長余輝蓄光標(biāo)志的研制［J］.玻璃，2003（2）.

［8］ 富宏，王葆元，張雷.夜間駕駛?cè)藢Σ煌l(fā)光標(biāo)識(shí)物敏感性的實(shí)驗(yàn)研究［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，32（1）.

U416.2

A

1671-2668（2016）06-0130-03

2016-06-01

陜西省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目（15-25K）