阅读说明：本技术 一种路面表面纹理构造波长分布的评价方法 (Evaluation method for road surface texture structure wavelength distribution ) 是由 林江涛 樊亮 张瀚坤 李永振 张岩 毕飞 魏慧� 梁皓 周圣杰 侯佳林 姜峰 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种路面表面纹理构造波长分布的评价方法,涉及道路工程技术领域,采用技术方案包括：采用激光纹理扫描仪采集路面表面纹理构造；采用倍频程分析,设置低通滤波方式,获取不同波长的路面功率谱密度PSD；采用Gaussmod函数模型,对不同波长的路面功率谱密度PSD进行曲线拟合,得到波长-功率谱密度PSD拟合曲线；对波长-功率谱密度PSD拟合曲线进行面积积分,获取任意段波长面积占比,以某段波长面积占比为指标,对路面纹理构造波长的分布情况进行评价。本发明的评价方法,可以稳定获取路面表面纹理构造波长分布函数,进而用于路面抗滑、噪音等因素分析,有效指导道路工程应用生产。(The invention discloses an evaluation method of road surface texture structure wavelength distribution, which relates to the technical field of road engineering and adopts the technical scheme that the evaluation method comprises the following steps: collecting the texture structure of the surface of the road surface by adopting a laser texture scanner; adopting octave analysis and setting a low-pass filtering mode to obtain the power spectral density PSD of the pavement with different wavelengths; performing curve fitting on the road surface power spectrum density PSD with different wavelengths by adopting a Gaussmod function model to obtain a wavelength-power spectrum density PSD fitting curve; and performing area integration on the wavelength-power spectral density PSD fitting curve to obtain the area ratio of any wavelength, and evaluating the distribution condition of the wavelengths of the pavement texture structure by taking the area ratio of a certain wavelength as an index. The evaluation method can stably obtain the wavelength distribution function of the texture structure on the surface of the pavement, is further used for analyzing factors such as skid resistance, noise and the like of the pavement, and effectively guides the application and production of road engineering.)

一种路面表面纹理构造波长分布的评价方法

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，具体的说是一种路面表面纹理构造波长分布的评价方法。

背景技术

世界道路协会依据波长与路面纹理构造关系将路面纹理构造分为：集料表面微观构造、路面宏观纹理构造、路面巨型纹理构造以及路面不平整度。集料微观纹理的波长在1μm～0.5mm之间，微观构造为车辆在干燥路面和车速低于80km/h时的潮湿路面上行驶提供足够的抗滑能力，微观纹理对路面噪声影响小；宏观纹理波长在0.5mm～50mm之间，宏观纹理波长为路面提供抗滑能力。同时，宏观纹理是引起轮胎路面噪声的主要原因；巨型纹理波长在50mm～500mm，对车内噪音及行车舒适度产生影响；粗糙纹理的波长大于500mm，这类波长影响车辆动力学、行车舒适性及排水性能。

因此，路面微观、宏观纹理构造波长与路面/轮胎噪音、抗滑性能及排水性能等都具有极为密切的关系，获取路面纹理构造波长分布有着极为重要的实际应用价值，能够有效指导道路工程的应用。

但是，目前对于路面纹理构造波长分布多以获取巨型纹理、粗糙纹理为主，主要用于整体路面结构平整度的评价，对路面抗滑、噪音等性能影响最大的微观、宏观纹理构造分布研究少。

发明内容

本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种路面表面纹理构造波长分布的评价方法，以更加科学的指导道路施工中存在的抗滑、噪音等因素相关的实际问题。

本发明的一种路面表面纹理构造波长分布的评价方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种路面表面纹理构造波长分布的评价方法，其实现过程包括：

步骤S1、采用激光纹理扫描仪采集路面表面纹理构造；

步骤S2、采用倍频程分析，设置低通滤波方式，获取不同波长的路面功率谱密度PSD；

步骤S3、采用Gaussmod函数模型，对不同波长的路面功率谱密度PSD进行曲线拟合，得到波长-功率谱密度PSD拟合曲线；

步骤S4、对波长-功率谱密度PSD拟合曲线进行面积积分，获取任意段波长面积占比，以某段波长面积占比为指标，对路面纹理构造波长的分布情况进行评价。

执行步骤S1时，激光纹理扫描仪至少采集三段相同长度路面的表面纹理构造，随后分别执行步骤S2-步骤S4，并求取步骤S4所输出结果的平均值。

执行步骤S2时，设置0.5mm-1mm之间的低通滤波方式，获取不同波长的路面功率谱密度PSD。

执行步骤S3时，对不同波长的路面功率谱密度PSD进行曲线拟合，具体操作过程为：

步骤S3.1、打开0rigin 8.0软件，调用0rigin 8.0软件的Gaussmod函数模型，对不同波长的路面功率谱密度PSD进行曲线拟合；

步骤S3.2、Gaussmod函数模型的表达式为由公式(1)、公式(2)共同决定，其中，公式(1)为函数表达式，公式(2)为公式(1)成立前提条件：

其中，x表示自变量，即为波长，

y表示为因变量，即为功率谱密度，

y₀、A、x_c、w、t₀表示拟合参数，分别通过以下过程得到：按照公式(1)、公式(2)直接进行迭代计算，迭代计算方式采用正交距离回归算法或者Levenberg Marquardt优化算法，直至拟合计算收敛，确定公式(1)中拟合参数y₀、A、x_c、w、t₀的值；

步骤S3.3、根据确定的拟合参数y₀、A、x_c、w、t₀的值，获得具体的Gaussmod函数模型，根据该Gaussmod函数模型即得到波长-功率谱密度PSD拟合曲线。

执行步骤S4时，首先对波长-功率谱密度PSD拟合曲线进行面积积分，面积积分为绝对面积，积分基线为常量Y＝0，随后获取10mm以上波长面积占比，评价路面纹理构造波长的分布情况。

本发明的一种路面表面纹理构造波长分布的评价方法，与现有技术相比具有的有益效果是：

(1)本发明可以稳定获取路面表面纹理构造波长分布函数，函数拟合程度高，具有科学、准确度高、实用性强等特点，具有很高的推广价值；

(2)本发明可以稳定获取路面表面纹理构造波长分布函数，进而用于路面抗滑、噪音等因素分析，有效指导道路工程应用生产。

附图说明

附图1是实施例一采用激光纹理扫描仪采集路面A的表面纹理构造图；

附图2是实施例一采用激光纹理扫描仪采集路面B的表面纹理构造图；

附图3是实施例一采用激光纹理扫描仪采集路面C的表面纹理构造图；

附图4是实施例一中路面A在不同波长下的路面功率谱密度PSD及拟合曲线；

附图5是实施例一中路面B在不同波长下的路面功率谱密度PSD及拟合曲线；

附图6是实施例一中路面C在不同波长下的路面功率谱密度PSD及拟合曲线；

附图7是实施例一中对路面A的波长分布函数进行全波段和10mm以上波段的面积积分示意图；

附图8是实施例一中对路面B的波长分布函数进行全波段和10mm以上波段的面积积分示意图；

附图9是实施例一中对路面C的波长分布函数进行全波段和10mm以上波段的面积积分示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案、解决的技术问题和技术效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例一：

结合附图1-9，本实施例提出一种路面表面纹理构造波长分布的评价方法，其实现过程包括：

步骤S1、采用激光纹理扫描仪采集路面A、路面B、路面C的表面纹理构造。参考附图1、2、3，路面A、路面B、路面C的长度相同。

步骤S2、采用倍频程分析，设置0.5mm低通滤波方式，获取不同波长的路面功率谱密度PSD。

路面A、路面B、路面C在不同波长下的路面功率谱密度PSD具体如表1所示：

表1

波长(mm)	路面A	路面B	路面C
				146.0857	0.001642	0.010298	0.003714
73.04284	0.006483	0.026788	0.009165
				36.52142	0.099109	0.270001	0.089972
18.26071	0.288007	0.798305	0.334179
				9.130355	0.574403	2.1791	0.794623
4.565177	0.771608	2.986646	1.322842
				2.282589	0.876176	3.387237	1.6262
1.141294	0.650635	2.235971	1.163571
				0.570647	0.026896	0.080377	0.039816
0.285324	1.41E-05	3.81E-05	1.97E-05
				0.142662	2.37E-09	8.41E-09	2.75E-09

步骤S3、采用Gaussmod函数模型，对不同波长的路面功率谱密度PSD进行曲线拟合，得到波长-功率谱密度PSD拟合曲线。

对不同波长的路面功率谱密度PSD进行曲线拟合，具体操作过程为：

步骤S3.1、打开0rigin 8.0软件，调用0rigin 8.0软件的Gaussmod函数模型，对不同波长的路面功率谱密度PSD进行曲线拟合；

步骤S3.2、Gaussmod函数模型的表达式为由公式(1)、公式(2)共同决定，其中，公式(1)为函数表达式，公式(2)为公式(1)成立前提条件：

其中，x表示自变量，即为波长，

y表示为因变量，即为功率谱密度，

y₀、A、x_c、w、t₀表示拟合参数，分别通过以下过程得到：按照公式(1)、公式(2)直接进行迭代计算，迭代计算方式采用正交距离回归算法或者Levenberg Marquardt优化算法，直至拟合计算收敛，确定公式(1)中拟合参数y₀、A、x_c、w、t₀的值，如表2；

步骤S3.3、根据确定的拟合参数y₀、A、x_c、w、t₀的值，获得具体的Gaussmod函数模型，根据该Gaussmod函数模型即得到波长-功率谱密度PSD拟合曲线。

本步骤中，具体针对路面A、路面B、路面C在不同波长下的路面功率谱密度PSD，Gaussmod函数模型的进行曲线拟合时的参数如表2所示，得到的拟合曲线参考附图4、5、6。

表2

步骤S4、对波长-功率谱密度PSD拟合曲线进行面积积分，面积积分为绝对面积，积分基线为常量Y＝0，随后获取10mm以上波长面积占比，评价路面纹理构造波长的分布情况。

本步骤中，结合附图7、8、9，路面A、路面B、路面C的具体面积积分结果如表3所示：

表3

项目	路面A	路面B	路面C
				总面积	14.48	48.40	19.98
10mm以上波长面积	7.97	23.88	9.18
				占比(％)	55.0	49.3	45.9

基于表3的面积积分结果，可以进一步评估车内噪音情况。

综上可知，采用本发明的一种路面表面纹理构造波长分布的评价方法，可以稳定获取路面表面纹理构造波长分布函数，进而用于路面抗滑、噪音等因素分析，有效指导道路工程应用生产。

以上应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了详细阐述，这些实施例只是用于帮助理解本发明的核心技术内容。基于本发明的上述具体实施例，本技术领域的技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对本发明所作出的任何改进和修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。