Auf dem Weg zur Berührungslosen Griffigkeitsmessung,Teil 1: Literaturübersicht und Grundlagen

摘要

Die routinemäßige Erfassung der Straßengriffigkeit ist eine wichtige Komponente der Straßenerhaltung. In den letzten Jahrzehnten ist eine Fülle von Griffigkeitsmessverfahren entwickelt worden, die alle den Reibwert zwischen einem Gummirad und der (angenässten) Straßenoberfläche messen. Zugleich sind aus einer Reihe von Gründen immer wieder Anstrengungen unternommen worden, die Griffigkeit allein aus der Textur der Straßenoberfläche ableiten zu können. Das Konzept einer berührungslosen Griffigkeitsmessung wird vorgestellt, das aus zwei Komponenten besteht: 1) der berührungslosen Messung der Oberflächentextur durch ein optisches Messsystem und 2) der Bestimmung der Griffigkeit aus der Textur mithilfe eines Gummireibungsmodells. Der Aufsatz ist in zwei Teile gegliedert: der Teil 1 beinhaltet eine Literaturrecherche und eine kurze Beschreibung der Theorie der Gummireibung nach Persson. In dem 2., experimentellen Teil wird der theoretische Ansatz auf zwei Griffigkeitsmessverfahren angewendet: das Wehner/Schulze-Messverfahren, das einer Blockierbremsung bei Nässe entspricht, und das ViaFriction-Messverfahren der Firma ViaTech AS, das von den Schlupfbedingungen her einer ABS-Bremsung zugeordnet werden kann. Die Untersuchungsergebnisse sind sehr vielversprechend, obwohl das Modell im Falle des ViaFriction-Messgerätes nur auf wenige Oberflächen angewendet werden konnte. Eine enge Übereinstimmung zwischen gemessenen und berechneten Reibungskoeffizienten kann nachgewiesen werden. Das 95-％-Konfidenzintervall liegt für beide Messverfahren in Messbereichsmitte bei +/- 0,04 und die mittlere Abweichung (Streuung) bei 0,02. Damit liegt ein starker Hinweis vor, dass es in der Zukunft möglich sein könnte, die Straßengriffigkeit berührungslos zu messen. Monitoring of skid resistance is an important component of maintaining road networks. Over the past decades a wide range of routine measurement devices has been developed, all of them measuring the friction force between a rubber wheel and the (wetted) road surface. At the same time many efforts have been undertaken on a variety of grounds to predict skid resistance solely from texture measurements. A concept of contactless skid resistance measurement is presented which consists of two components: 1) measurement of the pavement texture by means of an optical measuring system and 2) calculation of the skid resistance based on the measured texture by means of a rubber friction model. The paper is divided into two parts: part 1 contains a literature survey and a short description of Perssons's theory of rubber friction. In part 2 (experimental part) we present the concept of contactless skid resistance measurement and is presented the theory to two different measuring methods: a laboratory device called Wehner/Schulze (W/S) machine which corresponds to a blocked-wheel braking test and the ViaFriction device of ViaTech AS which measures the skid resistance under controlled longitudinal slip and corresponds to ABS braking conditions. The results are very promising although in the case of the ViaFriction device only a few surfaces could be tested. A close relation between measured and predicted friction coefficients could be found. The 95 % prediction interval is +/- 0.04 and the variance 0.02. Thus, a strong indication could be provided that skid resistance could be measured without contact in the future.