基于光的反射及各因素對交通標線光度性能檢測的影響分析

溫卓瑜

（廣州廣檢建設(shè)工程檢測中心有限公司,廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高，高速公路的車流量隨之越來越大。為了規(guī)范駕駛秩序，提高夜間駕駛安全性，國內(nèi)嚴格控制標線施畫要求。在檢測驗收方面嚴格把控施工質(zhì)量。而作為道路上的生命線“標線”，標線的光度性能（逆反射亮度系數(shù)）對夜間行駛的車輛起到一個重要的安全意義。在標線的檢測中，標線光度性能（逆反射亮度系數(shù)）的檢測真實性和準確性是控制標線質(zhì)量的重要依據(jù)。該文結(jié)合相關(guān)的國家標線現(xiàn)場檢驗標準和現(xiàn)場檢驗過程分析中遇到的問題，探討交通標線光度性能（逆反射亮度系數(shù)）的影響分析。

1 光的反射方式及標線光度性能檢測技術(shù)參數(shù)

1.1 光的反射方式

1.1.1 鏡面反射

光線入射到平滑的物體表面，在入射點處發(fā)生反射現(xiàn)象，入射角和反射角度相等，如圖1 所示。

圖1 鏡面反射

1.1.2 漫反射

光線入射到粗糙的物體表面，反射光線會向各個方向反射的現(xiàn)象，導致入射角與反射角不相等，如圖2 所示。

1.1.3 回歸反射

當光線入射到玻璃球體時，在球體介質(zhì)中發(fā)生反射與折射后，回歸到入射光線方向的反射現(xiàn)象。其回歸反射不是前文介紹的單純反射現(xiàn)象，現(xiàn)實生活中要形成回歸反射必須通過反射中的漫反射或鏡面反射中的一種或兩種與折射相結(jié)合而成[1]，如圖3 所示。

圖3 回歸反射

1.2 標線光度性能檢測技術(shù)參數(shù)

交通標線的技術(shù)參數(shù)很多，道路交通標線質(zhì)量要求和檢測方法（GB/T 16311—2009）規(guī)范中都對其外觀質(zhì)量、外形尺寸、標線厚度、色度性能以及光度性能（逆反射亮度系數(shù)）等有明確的技術(shù)要求。筆者主要介紹該文提及的光度性能（逆反射亮度系數(shù)）的檢測方法。

1.2.1 光度性能質(zhì)量要求

反光標線的逆反射亮度系數(shù)在正常使用期間應滿足夜間視人要求。一般情況下，白色反光標線的逆反射亮度≥80 mcd·m-2·1x-1，黃色反光標線的逆反射亮度系數(shù)≥50 mcd·m-2·1x-1[2]。

施劃完14 日內(nèi)的新標線初始逆反射亮度系數(shù)應符合標準規(guī)定，白色反光標線的逆反射亮度≥150 mcd·m-2·1x-1，黃色反光標線的逆反射亮度系數(shù)≥100 mcd·m-2·1x-1[2]。

1.2.2 交通標線逆反射亮度系數(shù)檢測方法

（1）測試條件和要求：

①正常使用期間的標線：應在干燥的狀態(tài)下檢測光度性能（逆反射亮度系數(shù)）。

②新劃路面標線的初始逆反射亮度系數(shù)應在路面標線施劃14 d 之內(nèi)完成檢測，檢測前清掃干凈未附著標線的多余玻璃珠。所檢測的標線表面應干燥、潔凈。檢測的環(huán)境溫度應在10~40 ℃之間，濕度應≤85%。

（2）測試步驟 ：

①打開反光標線逆反射測定儀的開關(guān)電源，先等待儀器預熱1 min。如果顯示屏顯示數(shù)字為“000”，證明儀器內(nèi)部電源已經(jīng)接通。顯示不是“000”時，應旋轉(zhuǎn)調(diào)零旋鈕調(diào)整至“000”（通常把000，-001，-002，001，002統(tǒng)稱為000）。

②向上旋鈕拉出儀器光門開關(guān)并同時校準。將儀器底部測量口放在計量單位已經(jīng)校準過的標準板上，標準板上有方向性，箭頭指向行車方向，按下測量旋鈕，這時儀器將有數(shù)據(jù)顯示。如果顯示不是給定的校準值，調(diào)整校準旋鈕，直到表頭數(shù)據(jù)顯示為標定值。

③調(diào)零校準步驟操作完成后方可測量。測量時，將儀器按行車方向放置在所要測試的標線上。

2 從人為、材料、機具、環(huán)境各方面分析對光度性能的影響

2.1 人為的因素

選擇在同一試驗路段（100 m）正常試用期間的標線，采用同一反光標線逆反射測定儀。不同組的試驗人員對標線的逆反射亮度系數(shù)進行檢測。檢測結(jié)果見表1。

表1 不同組試驗員對逆反射亮度系數(shù)的檢測結(jié)果

由表1 中看到，5 組的試驗結(jié)果均值都合格，滿足了設(shè)計要求，但從數(shù)理化統(tǒng)計分析再看結(jié)果，各組的平均值（見圖4）、標準差、變異系數(shù)（見圖5）均出現(xiàn)較大差異。由此判斷，試驗員在對測試點的選擇所測結(jié)果就會有所偏差，比如3 組和5 組，這兩組試驗數(shù)據(jù)組相對偏大，而2 組和4 組數(shù)據(jù)相對均勻一些，得出的數(shù)據(jù)和試驗員的檢測經(jīng)驗有著很大的關(guān)系。

圖4 平均值

圖5 變異系數(shù)

2.2 儀器的因素

反光標線的光度性能（逆反射亮度系數(shù)）普遍采用反光標線逆反射測定儀來檢測。該文針對性地討論行業(yè)中普遍使用的國產(chǎn)FB-94 型反光標線測定儀。國產(chǎn)FB-94型反光標線測定儀在現(xiàn)場測試的過程中偶爾會出現(xiàn)不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)漂移性大的特點[3]，目前對于光度性能（逆反射亮度系數(shù)）這項指標還沒有比較先進的測定儀器能測定，所以只能在使用過程中不斷地試驗和摸索，使儀器的系統(tǒng)誤差達到最小。

2.3 材料的因素

2.3.1 玻璃珠的成圓率

筆者發(fā)現(xiàn)交通標線玻璃珠的成圓率是直接影響標線逆反射亮度系數(shù)的因素，在相同光照射下，成圓率越高的玻璃珠，其測出逆反射亮度系數(shù)的值越高，反之則越低。接近理想球體的玻璃珠在光照射下有較好的回歸反射，筆者在光照方向上看到的反光亮度越大，而在光照射下不規(guī)則球體的玻璃珠會在多方向折射情況后，逆反射到觀察方向的光線較少，從而反光亮度較小[4]。從圖6 可以看出接近理想球體的玻璃珠的回歸反射良好，圖7 不規(guī)則的玻璃珠造成光線各方向折射后不反射到光照方向，形成不了良好的回歸反射。

圖6 理想球體的玻璃珠

圖7 具有銳角的玻璃珠

2.3.2 熱熔涂料質(zhì)量

該文針對交通標線的熱熔涂料質(zhì)量，熱熔涂料的色度性能檢測同樣重要。熱熔型標線涂料的色度性能越高，其逆反射值隨著入射光損失的越少而越高。使用相同的玻璃珠時，色度性能越高的熱熔涂料可以獲得越高的逆反射亮度系數(shù)值。在熱熔型標線涂料施工中，嚴控施工質(zhì)量，如果標線內(nèi)部存在較多氣泡或較大顆粒的填料，就會使入射光線在多重施工質(zhì)量影響下反復折射和漫反射，光線會造成部分損失，使標線逆反射亮度系數(shù)值越低。

2.4 環(huán)境的因素

（1）在現(xiàn)場施工前期，施工機具應滿足施工要求，且應對技術(shù)人員進行施工技術(shù)交底。做好施工計劃，在施畫前應關(guān)注當?shù)貧夂驐l件，在適合標線施畫過程中應該保證路面清潔再施畫，機具移動速度控制均勻，否則施畫的標線會出現(xiàn)厚度不一，玻璃珠的分布不均勻，造成施工質(zhì)量差，并且影響之后檢測采集數(shù)據(jù)結(jié)果的評定。所以在施工過程中，反光標線玻璃珠應撒布均勻，附著牢固，反光均勻，標線表面不應出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫、起泡等現(xiàn)象。在實際檢測中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)檢測結(jié)果數(shù)據(jù)偏差過大，原因是玻璃珠的含量和分布問題影響檢測結(jié)果的準確性。

（2）在現(xiàn)場檢測中，標線表面附著比較厚的浮塵、標線有積水或者濕度過大、標線表面的玻璃珠被水膜包裹等情況，會對反光性效果也會造成一定影響。由于現(xiàn)場檢測環(huán)境的離散造成檢測結(jié)果存在偏差，從而導致檢測數(shù)據(jù)失真。在檢測前應將標線表面有浮塵的地方用酒精浸泡的軟毛巾輕輕擦拭，待標線表面干燥后再進行測試。檢測人員現(xiàn)場檢測的過程中，要仔細觀察，有積水的地方用抹布輕輕擦拭干凈，待風干后檢測。避免現(xiàn)場的檢測條件影響造成檢測數(shù)據(jù)的失真性。

（3）路面平整度影響標線光度性能（逆反射亮度系數(shù)），對檢測數(shù)據(jù)造成數(shù)值偏差。逆反射測量標準裝置在觀測角為1.05°、入射角為88.76°的條件下觀測，路面不平整導致入射角的變化，逆反射亮度系數(shù)隨著入射角的變化而造成數(shù)據(jù)失真。因此，在檢測前對路面進行平整度檢測是很有必要性的。

3 結(jié)語

綜上所述，標線光度性能（逆放射亮度系數(shù)）參數(shù)的測定，受標線材料、環(huán)境和人為等多方面因素的影響。因此，應把控好標線的原材料和現(xiàn)場的管控施工，現(xiàn)場盡量保證在標線施劃完14 d 內(nèi)進行檢測，避免標線在檢測前受污染的情況發(fā)生[5]。在標線逆放射亮度系數(shù)檢測時，采集數(shù)據(jù)的數(shù)量要高于規(guī)范要求的最低值，從而會降低人為因素的影響。

公路交通標線的反光性能（逆反射亮度系數(shù)）質(zhì)量直接關(guān)系到行車安全，在實際檢測中，應該嚴格把好質(zhì)量關(guān)。提高檢測人員的業(yè)務(wù)水平，避免檢測過程中出現(xiàn)不必要的誤差，對數(shù)據(jù)和儀器多研究分析，注意細節(jié)，做到檢測結(jié)果真實、準確，為工程項目提供驗收依據(jù)。