客户端 搜索

我国首个预成型标线带科研课题通过终审

2022-08-12 18:48:41 来源: 作者: -标准+

日前,由同济大学综合交通信息与控制工程系博士生导师、副教授彭一川牵头的《公路预成型标线路用性能研究》课题,历经八个月紧锣密鼓的工作和试验,通过了专家评审。这个课题弥补了我国交通基础设施中预成型标线胶带领域的研究空白,为我国预成型标线胶带在道路交通安全管理的研究工作奠定了基础。

据悉,道路交通标志标线是由实际路面上的各种线条、箭头、文字、立面标记、突起路标和轮廓标等所构成的交通安全设施。它是公路建设的重要组成部分,是保证交通安全、提高道路服务质量的重要交通工程设施之一。国外一项统计数字表明,道路交通标线与事故相关率达到70%,设置合理、性能优良的道路标线更是能提高30%的运输能力。

近年来,国内外的科研学者研发了一种新型的道路标线产品——道路预成型标线带,这种产品的出现给国内外道路标线材料的使用带来了新选择。道路预成型标线带作为一种新型标线带,已在国外发达国家,如德国、法国、美国、日本等国家得到广泛使用,相比于目前在路面标线材料中占主导地位的标线涂料来说,预成型标线带在制作工艺、路用性能上取得了较大进步。它不仅很好地改进了标线涂料本身存在的一些缺点,还发挥了自身的许多优点,具有较好的应用前景。

基于此,此次彭教授课题组依托同济大学校内实验场地,分别从预成型标线的研究和介绍、预成型标线与热熔标线视认性能对比试验评价、预成型标线路用性能试验、预成型标线与热熔标线环保性能对比试验评价、预成型标线与热熔标线投资收益分析等方面,对公路预成型标线的路用性能进行了详细的试验和对比,以期为预成型标线的工程实践提供参考,减少或避免交通事故的发生。

在预成型标线与热熔标线视认性能对比试验中,针对黄色和白色的预成型标线、传统热熔标线,在白天、夜晚、晴天、雨天组成的四种不同工况下,对驾驶员有效视认距离以及在驾驶安全停止距离时,驾驶员对预成型标线与传统热熔标线清晰度的可视度进行打分。

通过对试验评价结果进行归纳分析,得出主要试验结论为:白色热熔标线与黄色预成型标线在白天有较强太阳光照射时的视认性能无显著差异,夜间预成型标线的视认性能对比传统热熔标线均有显著提高。因此,当周围环境背景光较弱或完全黑暗时推荐使用预成型标线,可以显著提升驾驶员的视认性能,提高驾驶安全度;在试验所对比的不同类型标线中,白色预成型标线视认性能最佳,相对于传统白色热熔标线视认性能提升最为显著,其次为黄色预成型标线、白色热熔标线、黄色热熔标线。因此,总体来说,预成型标线的视认性能明显优于传统热熔标线视认性能。

标线带划设于路面之上,不仅要经受日晒雨淋、风霜雪冻,还要抵抗各种车辆荷载的冲击磨耗。因此,路面标线在复杂路面条件下的使用性能是一项非常重要的性能。道路标线的使用性能根据路面环境条件以及受力条件的不同包括耐水性、耐碱性、耐磨性、抗滑性、粘结性、抗压性、耐久性、清除涂改性等,因此进行了相关的试验和对比。

依据《道路预成形标线带》GB/T 24717-2009对试验标线进行耐水耐碱性测试试验,结果表明,预成型标线能够很好地满足耐水性、耐碱性。

在抗滑值试验中,测得预成型标线胶带的抗滑值将近100BPN,比GB/T24717-2009中规定的——长效标线带A级抗滑的最小抗滑值为45BPN,B级抗滑的最小值为55BPN高出近50%,抗滑性较为突出。

在耐磨性的试验中,通过在相同的常温环境温度下,记录预成型标线和热熔标线在自动车辙试验仪摩擦后的重量差别,发现预成型标线胶带不仅减重数值比热熔标线的少25%,即预成型标线的耐磨性能更好,而且预成型标线的耐磨性也符合标准规定——标线在新施划后的摩擦系数在0.6—0.8之间。

在粘结性的试验中,使用180°剥离强度试验方法进行测定,测得黄色预成型标线的粘结值为22N,白色预成型标线为21N,远高于GB/T24717-2009中规定的预成型标线带最小粘结值4.88N,因此可以明确预成型标线具有较高的粘结性。

在抗压性的试验中,使用压力试验机进行测量,最终得到的试验结果是白色预成型标线的抗压性为23.2MPa,黄色预成型标线的抗压性为23.6MPa,远高于规范中规定的抗压强度标准≥12MPa,也同样高于测验的热熔标线21MPa,即预成型标线抵抗车辆轴载对标线产生永久性变形的能力更强。

在耐久性对比中,对试验标线带进行车辙试验前后视认性能对比,通过配对t检验发现,试验前后的视认距离有所减小,清晰度没有明显差别,与正常情况相符合,可以看出预成型标线具有一定的耐久性。

在清除涂改性的对比中,发现预成型标线带采用底层专门配备的压敏胶粘剂与路面进行粘接,所以在清除改标线时要做的工作只是破坏其底层压敏胶粘接层,不需要去处理胎基层,破坏了粘接层后胎基层便可以很轻松地与路面剥离,而根据压敏胶这种特殊胶粘剂的特性,破坏时可使用手工或特殊工具进行拉扯剥离,且破坏后不会对路面产生损坏也不会在路面表层留下十分明显的印痕。而涂料标线固化粘接于路面之上,固化后主要由一层涂料层组成,且固化后涂料硬化柔韧性很低,因此涂料标线在清除时必须将整个涂料层破坏掉,使得标线与路面剥离,不仅施工效率低,还会带来一定的局限性及负面影响。说明预成型标线具有更加优良的清除涂改性。

在预成型标线与热熔标线环保性能对比试验中,科研人员对热熔标线和预成型标线材料的化学物质含量、施工过程、清除涂改等进行了环保性分析。

据统计,我国热熔型标线的用量占标线总量的 90%以上,而国内道路标线涂料中存在较多的重金属,包括砷、铬、锌、铅、磷、铜、汞、锰、镍等重金属,这些重金属基本不可被分解和降解,并会残留于环境中。

而施划热熔标线的过程中也会产生大量的二氧化碳。根据测算,每施划1平方米热熔标线需要消耗液化石油气燃料约0.6千克,假设每年需施划热熔型道路标线面积为1307万平方米,换算成标煤(1千克液化石油气燃烧值=1.72千克标准煤),每年施划热熔道路交通标线需要消耗近1350万千克标准煤,根据国家发改委的推荐值,一吨标准煤能产生2.4567吨的二氧化碳排放,所以采用热熔标线时,需要向大气中排放33138吨二氧化碳。

热熔标线的施工过程,还会消耗大量能量,包括熔料工序、施划基准线前应对施划标线区域路面的清扫和干燥,以及标线的施划、清除涂改等对水资源、土壤、空气会产生严重的环境污染,存在重金属、二氧化碳排放、粉尘及噪声污染等多个方面的环保问题。

预成型标线带的粘结层通常采用压敏胶作为粘结剂,使用时只需在标线带表面施加一定压力即可使其粘接于路面,并且标线带的清除一般不会在路面留下明显痕迹。现代道路预成型标线带主要使用橡胶型压敏胶和树脂型压敏胶,其中橡胶型生产大多采用热熔型涂覆工艺,树脂型一般采用溶剂或水性涂覆工艺。树脂型压敏胶正在从溶剂向水性转变,主要代表为丙烯酸酯压敏胶粘剂,具有初粘力大、透明度好、耐老化性能佳、粘合面广、无毒不燃等优点且成本低、操作安全、无污染、属水性环保产品。

预成型标线带的预成型与施工是分开进行的,预成型环节不需要在施工现场完成,且在铺设时不需要喷涂机械、热熔机械,地面涂胶后直接可以粘贴。步骤简单,人员要求较少,且由于标线的特殊结构,在清除时完全可以使用手工或特殊工具进行拉扯剥离,在一定程度上减少施工环节产生的噪声,而且几乎不会产生额外的粉尘。相比于其他类型的标线,预成型标线在铺设过程中只需要通过粘接层在路面上提供必要的粘接力使其固定,并不会有加热、熔化的过程,这样的施工方式几乎避开了有害化合物的挥发和碳排放。

同时,通过层次分析法对预成型标线和热熔标线的环保性能进行对比分析,发现预成型标线胶带的环保性能大大优于热熔标线,从环保角度,建议大力推进预成型标线的铺设。

来自国家交通安全设施质量监督检验中心的评审专家表示,标线属于交通小众学科范围,目前国内做这方面的研究相对较少,所以此次预成型标线胶带的研究具有很强的创新性。

编辑:杨雷

审核:梁微