车辆行驶安全性除与驾驶行为、道路线形和车辆安全性有关外，还与路面路表特性有关。路面路表特性包括宏观纹理和微观纹理。路面微观纹理特性主要与集料加工方式和集料物理化学特性有关，它决定着车辆常规速度（<60km/h）时的抗滑特性；宏观纹理特性主要与级配类型和施工工艺有关，它决定着车辆高速运动时（>60km/h）的抗滑特性。同时在道路全寿命周期的各阶段，路表宏观纹理也不同，设计阶段为给定的虚拟值；施工完成阶段为实测的最大值；使用阶段则在不断地下降。本项目以沥青路面全周期抗滑特性为研究对象，通过沥青路面表面纹理特征、轮胎力学特性和流体流动规律的研究，建立评价沥青路面抗滑性能的分析方法，揭示轮胎-流体-路面间的相互作用，提出影响路面全生命周期内抗滑性能的主要因素；通过不同道路线形与不同阶段路面宏观纹理的协调分析，提出道路线形与降雨特征和路表宏观纹理的关系，为路面设计、建造、运营各阶段提供理论支撑。

交通安全问题历来是世界各国共同面对的难题，道路交通事故调查分析表明，道路交通雨天事故大多与路面抗滑能力下降有关。对于潮湿路面，由于抗滑性能远小于干燥路面，整车行驶稳定性下降，在遇到紧急制动更易引起水漂而发生交通事故，因此要求道路路面雨天也应提供良好的抗滑性能以保证行车安全。 目前对沥青路面抗滑性能的评价，多是通过摆式摩擦仪或横向力系数测试仪直接测量路面的摩擦系数，这种直接测量的方法易受测试温度、湿度、速度等条件影响，可靠度不高，且不能与车辆实际运行工况挂钩，难以确定安全限值。而路面抗滑性能的评估，不仅涉及橡胶轮胎胎面与路表接触特性，而且与道路表面纹理和轮胎橡胶材料参数紧密相关，需要同时考虑路面宏观纹理和微观纹理、轮胎几何尺寸和花纹分布、两者之间接触以及相对运动状态。 针对雨天沥青路面抗滑行为，本研究建立了基于沥青路面路表纹理信息的雨天路表评价体系。在该评价体系中，考虑了橡胶与分形表面摩擦机理、轮胎路面附着原理、积水路面轮胎水漂机理，并通过数值模拟的手段分析了水漂对于车辆行驶性能的影响。 项目从轮胎橡胶与路面的相互作用出发，研究轮胎与路面之间的摩擦机理；研发了SLP路面纹理测试系统，通过对多条高速公路沥青路面的现场扫描，建立了沥青路面的表面纹理轮廓库，通过运用路表分形摩擦理论，计算得到路面二维功率谱，并推导得出干燥及潮湿条件下橡胶路面动摩擦系数曲线；建立了三维充气花纹轮胎水漂有限元模型，分析了轮胎充气内压、水膜厚度、沥青路面宏观纹理对轮胎滑水的影响；建立CarSim与Matlab/Simlink耦合分析模型，分析不同水膜厚度下动水压力对车辆行驶的影响。预估不同沥青混凝土路面在同一降雨条件下水膜厚度值，得到不同路面在同一降雨条件下车辆行驶稳定性。为之后根据当地气候特点，选择沥青路面面层类型的研究，打下理论基础。 2100433B

本项目围绕沥青路面抗滑的机理与长期演化行为，通过分析路面宏/微观纹理与抗滑特性进行多尺度物理建模，采用理论分析、数值仿真、宏观与微观分析相结合的方法，揭示全寿命周期内沥青路面的抗滑特性与纹理特征和路表水膜等相互关系，并进一步分析其对行车安全的影响。通过分析不同类型沥青混凝土的表面纹理特征参数，开发了基于降维处理技术的路表纹理分析模型，通过引入密封效应与Stribeck曲线考虑薄层水膜的影响，构造可用于评估潮湿路面抗滑势的理论工具。基于水动力学理论，开发求解了用于描述路面流体时空运动规律的二维浅水方程组与孔隙率浅水方程组的算法程序。设计路面加速磨光试验方法，提出沥青路面抗滑性能的演化模型。进一步，通过对纹理特征、路表水流动规律与胎/路摩擦的研究，建立路面抗滑行为的物理建模与评价方法，确定影响路面抗滑水平与演变速度的主要影响因素，揭示路表纹理、特征道路线形与路面抗滑行为的相互关系，为道路的设计与养护管理、路面材料选型与道路运营管理提供支撑。

路面的持久抗滑能力是确保道路全寿命周期内的行车安全的必要条件。这需要深入理解路面的抗滑机理及抗滑性能在服役期内的演化行为，并在路面设计、建造与运营阶段采取合适的措施。干燥路面的抗滑能力主要取决于路表宏观与微观纹理，潮湿路面的抗滑水平则还与路面水膜厚度关系密切；路面的水膜厚度与其排水能力关系密切，后者主要受路表纹理、道路几何线形及路面透水特性等控制；而沥青路面的纹理与透水性在服役期间并非定值。本项目旨在研究沥青路面全寿命周期内的抗滑行为，通过对纹理特征、路表水流动规律与胎/路摩擦的研究，建立路面抗滑行为的物理建模与评价方法，确定影响路面抗滑水平与演变速度的主要影响因素，揭示路表纹理、特征道路线形与路面抗滑行为的相互关系，为路面的设计、建造与养护管理提供理论支撑。

路面抗滑性能与交通安全关系密切，然而目前还没有可靠的沥青路面抗滑性能设计方法，实践中沥青路面抗滑性能也存在巨大差异。本项目从粗集料颗粒三维形态的多尺度数字化方法入手，结合矿料的组成，构建矿料三维形态特征的多尺度描述指标体系；以路面表面三维宏微观纹理特征为桥梁，通过现场和室内试验，分别建立矿料三维形态特征与路面表面三维宏微观纹理特征以及路面表面三维宏微观纹理特征与抗滑性能之间的关系，进而建立基于矿料三维形态特征的沥青路面抗滑性能预估模型；结合对矿料各个三维形态特征指标阈值或分布范围的分析，研究绘制一套矿料三维形态特征指标体系与沥青路面抗滑性能关系的图表，进而确定抗滑设计流程，建立基于矿料三维形态特征的沥青路面抗滑设计方法，并对设计方法进行验证。依托本项目研究成果，将能实现沥青路面抗滑性能的定量设计，对沥青路面抗滑性能以及交通安全状况的改善具有重要意义。