5.3 Wyniki oznaczeń wskaźników dotyczących chropowatości powierzchni jezdni
5.3.1 Wyniki uzyskane w warunkach laboratoryjnych
W celu weryfikacji poszczególnych parametrów uzyskiwanych w trakcie obliczeń na pod-stawie modelu powierzchni jezdni przeprowadzono serie badań laboratoryjnych na płycie z betonu asfaltowego (o wymiarach 1 m na 1,5 m). W tracie badań do fotografowanej powierzchni dodawano i rozprowadzano po 1 cm3 piasku (o uziarnieniu 0,18–0,25 mm) i określano zmiany poszczególnych wskaźników. W każdym z 9 ustalonych pozycji (poz1 do poz9) przeprowadzono 10 oznaczeń stopniowo dodając piasek (po 1 cm3). Lokalizacje zesta-wiono na rysunku 83. Po obu stronach płyty z betonu asfaltowego umieszczono drewniane kantówki w celu zniwelowania różnicy odległości między aparatami a powierzchnią płyty z betonu asfaltowego. Zabieg ten miał na celu zapobiegnięcie zmian ostrości w aparatach,
tak by ustawienia były identyczne z tymi, które obowiązywały w testach wykonywanych in situ.
Rysunek 83: Lokalizacje poszczególnych pozycji na płycie z betonu asfaltowego (piasek rozprowadzony na lokalizacji nr 5 pozostałe zaznaczone kolorem czerwonym) z widocznymi pojemnikami, w których odmierzano 1 cm3
Przykładowe wyniki uzyskane na stanowisku nr 1 (poz1) bez zastosowania piasku przedstawiono na rys.84 – 86 . Kolejno przedstawiono: zdjęcie będące danymi wejściowymi do obliczeń współrzędnych obserwowanej nawierzchni (rys. 84), rezultat obliczeń w formie współrzędne punktów obserwowanej nawierzchni, gdzie współrzędną zobrazowano za pomocą zmian koloru (rys. 85), histogram wyznaczonych wartości współrzędnej z na obserwowanej powierzchni (rys. 86).
Rysunek 84: Przykład zdjęcia, przygotowanego na potrzeby obliczeń fotogrametrycznych
Rysunek 85: Obraz hipsometryczny, jako rezultat przeprowadzenia obliczeń fotograme-trycznych
Rysunek 86: Przykład typowego histogramu wszystkich wartości współrzędnych z dla obserwowanej powierzchni
Wartości poszczególnych wskaźników dotyczących chropowatości obliczonych na pod-stawie wzorów (21, 56–74) przedstawiono w funkcji objętości rozprowadzonego piasku na powierzchni płyty (rys. 87 do 105).
Rysunek 87: Wyniki oznaczeń wskaźnika MPD uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 88: Wyniki oznaczeń wskaźnika Rp uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 89: Wyniki oznaczeń wskaźnika Rv uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 90: Wyniki oznaczeń wskaźnika Rz uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 91: Wyniki oznaczeń wskaźnika Sv2 uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 92: Wyniki oznaczeń wskaźnika Sv6 uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 93: Wyniki oznaczeń wskaźnika RMS uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 94: Wyniki oznaczeń wskaźnika Ra uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 95: Wyniki oznaczeń wskaźnika Rsk uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 96: Wyniki oznaczeń wskaźnika Rku uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 97: Wyniki oznaczeń wskaźnika MTD1 uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 98: Wyniki oznaczeń wskaźnika MTD2 uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 99: Wyniki oznaczeń wskaźnika MTD3 uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 100: Wyniki oznaczeń wskaźnika MTDp uzyskane na podstawie badań w warun-kach laboratoryjnych
Rysunek 101: Wyniki oznaczeń wskaźnika MTDn uzyskane na podstawie badań w warun-kach laboratoryjnych
Rysunek 102: Wyniki oznaczeń wskaźnika SMTD uzyskane na podstawie badań w warun-kach laboratoryjnych
Rysunek 103: Wyniki oznaczeń wskaźnika Sq uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 104: Wyniki oznaczeń wskaźnika Ssk uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Rysunek 105: Wyniki oznaczeń wskaźnika Sku uzyskane na podstawie badań w warunkach laboratoryjnych
Na większości rysunków 87 do 105 można zauważyć zaburzoną wartość przy pozycji 7 dotyczącą dodatku piasku 6 cm3. Większość z wskaźników pozwala zarejestrować tendencje rosnącą lub malejącą wraz z dodawaniem piasku, aż do dodatku 5–6 cm3 (w zależności od lokalizacji na płycie z betonu asfaltowego), co było wartością wypełniającą zagłębienia nawierzchni. Dodawanie kolejnych cm3 tworzyło pewne nierówności z piasku
na powierzchni płyty. Przykładowe zestawienie wskaźników na jednej lokalizacji pokazano na rys. 106.
Rysunek 106: Wyniki oznaczeń wskaźników dotyczących chropowatości powierzchni ozna-czonych w warunkach laboratoryjnych na płycie z betonu asfaltowego (na poz. 6)
Kolejnym wskaźnikiem opisanym wzorem (74) jest wskaźnik Cq. Przez większość autorów jest on przedstawiany w funkcji liczby falowej stąd zdecydowano się zamieścić wykresy na rys. od 107 do 115 w zależności od pozycji. Na każdym z wykresów pokazano zmiany w obliczonych wartościach Cq w zależności od objętości rozprowadzonego piasku.
Rysunek 107: Wyniki oznaczeń wskaźnika Cq na pozycji 1
Rysunek 108: Wyniki oznaczeń wskaźnika Cq na pozycji 2
Rysunek 109: Wyniki oznaczeń wskaźnika Cq na pozycji 3
Rysunek 110: Wyniki oznaczeń wskaźnika Cq na pozycji 4
Rysunek 111: Wyniki oznaczeń wskaźnika Cq na pozycji 5
Rysunek 112: Wyniki oznaczeń wskaźnika Cq na pozycji 6
Rysunek 113: Wyniki oznaczeń wskaźnika Cq na pozycji 7
Rysunek 114: Wyniki oznaczeń wskaźnika Cq na pozycji 8
Rysunek 115: Wyniki oznaczeń wskaźnika Cq na pozycji 9
Wartości wskaźnika Cq uzyskane dla poz 7 przy dodatku 6 cm3 podobnie jak w przy-padku wartości pokazanych na rys. 87 – 105 wykazują zaburzone wartości w porównaniu do pozostałych przypadków. Podobnie jak w przypadku wskaźników zawartych na rysunkach od 87 do 105 na rysunkach od 107 do 115 można zauważyć zmniejszanie wartości wskaźnika Cq (dla zdecydowanej większości długości falowej) wraz dodawanie piasku. Tendencja ta nie występuje po przekroczeniu 5 – 6 cm3 (w zależności od lokalizacji na płycie z betonu asfaltowego). Uogólniając dla nawierzchni bez piasku wielkość nierówności mierzona wskaźnikiem Cq jest największa, z wypełnieniem zagłębień notuje się ich zmniejszanie, aż do wypełnienia tych zagłębień przez piasek.
5.3.2 Wyniki uzyskane w ramach kampanii pomiarowej nr 2
Zdjęcia wykonywane w trakcie badań w ramach kampanii pomiarowej nr 2 zawierają nawierzchnie przed wyczyszczeniem (nawierzchnia zanieczyszczona) oraz nawierzchnię po wyczyszczeniu (nawierzchnia czysta). Zdjęcia i uzyskane rezultaty obliczeń fotograme-trycznych w szczegółach przedstawiono w załączniku B. W tablicy 4 pokazano wartości podstawowych wielkości statystyk opisowych (średnie wartości oraz odchylenia standardowe obliczone dla wskaźników liniowych) uzyskanych wskaźników.
Tablica 4: Wartości wskaźników obliczonych z danych pozyskanych metodą fotograme-tryczną w ramach kampanii pomiarowej nr 2
wskaźnik naw. zanieczyszczona naw. czysta
Wyniki uzyskane na nawierzchni czystej i zanieczyszczanej dla wskaźników liniowych należą do tych samych zbiorów (wg testu Manna-Whitney’a U dla α=0,05). Większe różnice można zaobserwować w przypadku innych wskaźników.
5.3.3 Wyniki uzyskane w ramach kampanii pomiarowej nr 3
Podobnie jak w przypadku kampanii pomiarowej nr 2, w przypadku kampanii pomiarowej nr 3 szczegółowe dane zamieszono w załączniku B, a w tablicy 5 ograniczono się do do pokazania podstawowych statystyk opisowych.
Tablica 5: Wartości wskaźników obliczonych z danych pozyskanych metodą fotograme-tryczną w ramach kampanii pomiarowej nr 3
wskaźnik
odcinek
DS c DS g DS o E G c G o h4 h5 nov
MPD 0,223 0,372 0,403 0,531 0,531 0,671 0,735 1,111 0,372 σ(MPD) 0,048 0,073 0,062 0,198 0,082 0,093 0,311 0,540 0,078 Rp 0,455 0,493 0,681 0,705 0,464 0,701 1,038 1,039 0,694 σ(Rp) 0,263 0,239 0,132 0,295 0,153 0,20595 0,487 0,814 0,125 Rv 0,221 0,625 1,155 0,866 0,768 0,899 2,190 3,481 0,941 σ(Rv) 0,280 0,381 0,134 0,336 0,165 0,2154 0,795 1,232 0,385 Rz 0,677 1,118 1,836 1,571 1,232 1,600 3,227 4,519 1,635 σ(Rz 0,136 0,263 0,192 0,418 0,200 0,20085 0,997 1,643 0,384 Sv2 6,502 7,029 10,853 6,960 5,186 6,384 12,820 17,825 9,084 σ(Sv2) 4,569 4,056 1,420 1,484 1,117 1,2966 2,374 4,614 1,621 SV6 0,276 0,434 0,347 0,569 0,663 1,002 1,008 1,413 0,533 σ(SV6) 0,034 0,057 0,038 0,115 0,042 0,0543 0,256 0,405 0,079 RMS 0,326 0,353 0,544 0,350 0,262 0,324 0,645 0,896 0,456 σ(RMS) 0,229 0,203 0,071 0,074 0,055 0,06395 0,119 0,231 0,081 Ra 0,299 0,294 0,434 0,299 0,215 0,265 0,534 0,664 0,402 σ(Ra 0,232 0,192 0,081 0,076 0,051 0,05645 0,082 0,163 0,071 Rq 0,326 0,353 0,544 0,350 0,262 0,324 0,644 0,896 0,455 σ(Rq) 0,229 0,203 0,071 0,074 0,055 0,064 0,119 0,232 0,081 Rsk 1,029 0,438 -0,113 0,345 -1,090 -0,611 -0,512 -1,569 0,250 σ(Rsk) 0,532 0,722 0,345 0,609 0,497 0,86065 0,852 0,602 0,574 Rku 1,931 2,574 3,081 2,516 2,739 2,672 3,945 5,100 2,667 σ(Rku) 0,553 0,777 0,577 1,091 0,613 0,4513 2,804 2,304 1,117 MTD1 0,546 0,704 0,812 0,615 0,632 0,758 1,466 2,109 0,856 MTD2 0,272 0,389 0,468 0,326 0,333 0,428 0,944 1,417 0,496 MTD3 0,232 0,349 0,426 0,291 0,285 0,387 0,890 1,363 0,446 MTD1p 0,447 0,582 0,673 0,544 0,549 0,628 1,243 1,823 0,748 MTD1m 0,100 0,122 0,139 0,072 0,084 0,131 0,222 0,286 0,108 SMTD -7,440 -7,860 -4,274 -10,274 -2,762 -6,067 -10,494 -11,968 -5,310
Sq 11,131 12,620 7,760 17,696 5,657 10,189 19,590 23,997 8,959 Ssk 734,545854,281378,7781095,40119,911616,52981404,3872768,106169,750 Sku 0,110 0,108 0,112 0,102 0,107 0,110 0,105 0,105 0,105
Wyniki wskaźników różnią się na poszczególnych nawierzchniach. Interesujący jest fakt odnośnie nawierzchni na odcinkach DK H4 i DK H5, których warstwa ścieralna (wg wykonawcy) została wykonana wg tej samej recepty. Wartości na tych odcinkach nie należą do tych samych zbiorów (wg testu Manna-Whitney’a U dla α=0,05). Zanieczyszczenia
gumą jak i oznakowanie poziome spowodowało zarówno zwiększenie wartości wskaźników jak i rozrzuty (określane w postaci odchylenia standardowego) w porównaniu do tych samych nawierzchni bez zanieczyszczeń i oznakowania.
5.4 Wyniki pomiarów ugięć koła pomiarowego
Pomiar ugięć koła pomiarowego ma na celu symulowanie testu in situ i określenie zmiany średnicy koła pomiarowego podczas obciążania. Zmienne niezależne, które przetestowano to: siła pionowa, temperatura opony, ciśnienie powietrza w oponie pomiarowej. W celu uwzględnienia zmiennych niezależnych wpływających na ugięcie koła wykonano serię badań przy:
• sile równej od 0,5 do 1,5 kN z interwałem 0,2 kN
• ciśnieniu powietrza w oponie 140, 210, 500 oraz 700 kPa
• temperaturze od 0 do 60oC z interwałem 20oC
Dla każdej kombinacji wyżej wymienionych przypadków wykonano co najmniej po 3 oznaczenia ugięć. Łączna liczba oznaczeń wyniosła 376 ugięć opony pomiarowej. Badania przeprowadzone były w zmodyfikowanym przez autora urządzeniu NAT (Nothinghm Asphalt Tester). Schemat modyfikacji przedstawiono na rys. 116, a widok zmodyfikowanego stanowiska pokazano na rys. 117.
Rysunek 116: Schemat konstrukcyjny zmodyfikowanego stanowiska NAT
Rysunek 117: Widok zmodyfikowanego stanowisko NAT wg koncepcji autora pracy
Wartościami mierzonymi były: siła pionowa – FN AT oraz przemieszczenie pionowe – UN AT, rejestrowane za pomocą urządzenia NAT. Procedura badawcza składała się z:
• napompowania opony do żądanej wartości ciśnienia powietrza
• zamontowania opony w zmodyfikowanym urządzeniu NAT
• termostatowaniu opony w żądanej temperaturze przez 4 godziny
• podłożeniu pod koło pomiarowe podpisanej (danymi dotyczącymi siły, ciśnienia oraz temperatury) strony formatu A4 i pomalowaniu opony czarną farbą (możliwie małą ilością), czas podłożenia strony wynosił <1 s, w celu możliwie małego wpływu na temperaturę w komorze termicznej urządzenia NAT
• przyłożeniu siły
• pomiar siły i przemieszczenia
• wyjęcie strony z zaznaczonym śladem
Wyniki pomiaru były generowane w pliku w formacie .TDMS, z którego odczytano naj-większą siłę (FN AT) i największe przemieszczenie (UN AT) zarejestrowane przez urządzenie NAT. Czas obciążania za każdym razem wynosił 1 s.
Wyniki pomiarów zamieszczono w tabeli w załączniku C, który zawiera siłę FN AT w kN, przy której oznaczono przemieszczenie, przemieszczenie UN AT w mm, temperaturę TN AT w oC oraz ciśnienie powietrza w oponie pomiarowej pN AT w kPa.
Podczas przeprowadzania badań ugięcia koła pomiarowego, między koło pokryte cienką warstwą czarnej farby a dolną powierzchnią umieszczano kartkę formatu A4. Zabieg ten miał na celu określenia pola powierzchni styku opona – stalowa płyta (modelującą nawierzchnie). Przykładowy rezultat przeskanowania takiej kartki przedstawiono na rys.
118. W celu zobrazowania brzegów kartki dodano czerwoną ramkę. Podczas skanowania uzyskiwano średnio 140 pikseli na mm2.
Rysunek 118: Przykładowy ślad opony koła pomiarowego przy pN AT=140 kPa, FN AT=0,7 kN i TN AT=20oC
Pozostałe zeskanowane ślady przedstawiono w załączniku D. Na podstawie plików będących zeskanowanymi kartkami ze śladami, przeprowadzono obliczenia mające na celu określenie pola powierzchni poszczególnych śladów. Obliczenia te składały się z:
• Określenia ilości pikseli na kartce poprzez wczytanie pliku .jpg do środowiska matlab i nadaniu każdemu pikselowi trzech wartości między 0 a 255 (RBG)
• Określenia liczby czarnych pikseli na kratce poprzez zliczenie ilości wartości odpowia-dających kolorowi czarnemu w formacie RBG jest to 0,0,0 ze względu na odchylenie koloru od idealnego czarnego zastosowano dopuszczalne odchylenie 0–10,0–10,0–10
• Obliczenia pola powierzchni śladu zostawionego przez oponę pomiarową na kartce.
Pole powierzchni pozostawione przez oponę pomiarową na kartce oznaczono w dalszej części pracy skrótem pc.
Rezultaty obliczeń przedstawiono w tabeli w załączniku E, który zawiera w kolejnych kolumnach: ciśnienie w oponie pomiarowej – p w kPa, temperaturę – TN AT w oC, siłę – FN AT w kN oraz powierzchnię styku – pc w mm2.
6 Analiza czynników mających wpływ na właściwości przeciwpoślizgowe nawierzchni
6.1 Analiza statystyczna zmienności zmian odległości między geometrycznym środkiem koła pomiarowego a nawierzchnią
W celu wyznaczenia zmiennych wpływających statystycznie istotnie na zmianę odległości między geometrycznym środkiem koła pomiarowego a nawierzchnią przeprowadzano analizę statystyczną składającą się z kilku etapów.
Pierwszym etapem analizy danych zebranych wskutek pomiarów ugięć była eliminacja wyników odstających. Kryteria, które autor przyjął, by wynik uznać za odstający, były następujące: wynik pojedynczego oznaczenia ugięcia, na skutek przyłożenia większej siły, był mniejszy od wyników oznaczenia przy przyłożeniu mniejszej siły oraz jeśli wynik różnił się więcej niż o trzy odchylenia standardowe od średniej. Na skutek tego zabiegu wyznaczono i wyeliminowano z dalszej analizy 10 oznaczeń (2, 7% wszystkich oznaczeń).
Rysunek 119: Wyniki oznaczeń ugięć opony pomiarowej po usunięciu wartości odstających
Kolejnym etapem było sprawdzenie korelacji między zmiennymi niezależnymi siły–
FN AT [kN], temperatury TN AT [oC], oraz ciśnienia w oponie pN AT [kPa] (dodatkowo do tabeli korelacji dodano zmienną zależną czyli ugięciem pomiarowego UN AT [mm]). Wyniki przedstawiono w tablicy 6.
Tablica 6: Tablica korelacji zmiennych przy oznaczaniu ugięcia koła pomiarowego zmienna średnia odchylenie standardowe FN AT UN AT TN AT pN AT
FN AT 0,99898 0,34141 1,000 0,725 0,001 -0,016
UN AT 4,94737 2,59034 0,725 1,000 0,0275 -0,582 TN AT 30,71038 22,18325 0,001 0,0275 1,000 -0,006 pN AT 3,98798 2,27479 -0,016 -0,582 -0,006 1,000
Dodatnia korelacja między ugięciem (UN AT), a siłą (FN AT) jest zgodna z założeniem, że im większa siła tym większe spowodowanie nią ugięcie. Natomiast ujemna korelacja między ciśnieniem powietrza w oponie(pN AT), a ugięciem (UN AT) jest zgodne z założeniem, że im większe ciśnienie w oponie tym mniejsze jej ugięcie. Temperatura (TN AT) nie koreluje z żadną ze zmiennych. Również siła (FN AT) nie koreluje z ciśnieniem(pN AT).
Trzecim etapem była budowa modelu regresji liniowej w oparciu o metodę krokową postępującą. Przyjęto poziom istotności α = 0, 05. Do obliczeń wykorzystano metodę najmniejszych kwadratów.
Równanie regresji liniowej było postaci:
UN AT = 2, 1142 + 5, 4315 · FN AT −0, 6502 · pN AT (76) Współczynnik determinacji R2 wyniósł 0,85, co oznacza że model wyjaśnia 85% zmien-ności wariancji zmiennej N AT.
Współczynnik determinacji obliczany jest ze wzoru:
R2 = 1 − P((xi− xmi)2)
P((xi− xi)2) (77)
gdzie: xi – wartość zmierzona, xi – średnia wartość zmierzona, xmi – wartość obliczona z modelu
Czwartym etapem była weryfikacja równania regresji uzyskanego przy zastosowaniu metody krokowej postępującej w oparciu o metodę krokową wsteczną przy założeniu poziomu istotności α = 0, 05. Rezultatem metody krokowej wstecznej było uzyskanie równania tej samej postaci, co równanie (76).
Uzyskując te same równania brak jest podstaw do weryfikacji modelu. Kolejnym etapem było sprawdzenie normalności rozkładu reszt. Histogram reszt obliczonych z równania (76) pokazano na rys. 120.
Rysunek 120: Rozkład reszt z modelu liniowego
Nie stwierdzono podstaw do odrzucenia hipotezy o normalności rozkładu reszt stosując test Kołmogorowa-Smirnowa przy założonym poziomie istotności α = 0, 05. Normalność rozkładu reszt świadczy o braku podstaw do eliminacji modelu liniowego do prognozy zjawiska. Dodatkowo w trakcie modelowania stwierdzono brak statystycznie istotnego wpływu temperatury (TN AT) na wartość UN AT (ugięcie).
Zdecydowano się opracować serię równań dla poszczególnych ciśnień powietrza w oponie z uwagi, na to że można założyć, że jest to wartość stała (nie jest oznaczana w trakcie pomiaru). Celem tego zabiegu jest ustalenie funkcji modelującej poprawkę ze względu na siłę pionową działającą na koło pomiarowe. Założono również, że zmiana odległości między geometrycznym środkiem koła pomiarowego a nawierzchnią (∆r) jest co do wartości równa ugięciu UN AT. W równaniach (78–81) ∆r wyrażono w mm, a FN AT w kN:
dla p=140 kPa, R2 modelu wyniosło 0,987
∆r = −1, 15050305508 + 8, 61588557336 · FN AT [mm] (78) dla p=2,1 bar, R2 modelu wyniosło 0,988
∆r = −0, 765711987735 + 6, 1818701948 · FN AT [mm] (79) dla p=5,0 bar, R2 modelu wyniosło 0,965
∆r = 0, 0549820893269 + 3, 72810540584 · FN AT [mm] (80) dla p=7,0 bar, R2 modelu wyniosło 0,981
∆r = −0, 0668617212437 + 3, 43495295019 · FN AT [mm] (81) Krzywe regresji z 95% przedziałami ufności dla funkcji ∆r = f(FN AT) dla pN AT=140, 210, 500, 700 kPa przedstawiono na rys. 121.
Rysunek 121: Zestawienie krzywych regresji dla relacji ∆ r=f(FN AT) dla poszczególnych ciśnień z 95% przedziałami ufności
Wykonując analizę reszt dla przestawionych równań uzyskano następujące rozkłady reszt (122).
Rysunek 122: Rozkład reszt uzyskanych wykorzystując dane laboratoryjne i równania 78–81
Przeprowadzając test statystyczny Kołmogorowa-Smirnowa przy założonym poziomie istotności α = 0, 05 nie stwierdzono przy żadnym z rozkładów podstaw o odrzuceniu założenia o normalności rozkładu reszt przedstawionych na rys. 122. Normalność reszt świadczy o braku przesłanek do odrzucenia sformułowanego modelu.
W uwagi na wyższy współczynnik determinacji i brak wykorzystania innych ciśnień powietrza niż rozpatrywane (w przypadku pomiarów wykonywanych na nawierzchni oblodzonej przy p=350 kPa wykorzystano równanie (76)), zdecydowano się w trakcie dalszych obliczeń uwzględniać równania (78 – 81).
Analiza pola powierzchni styku (pc) uzyskanego w trakcie pomiarów W związku z wykazaniem braku wpływu temperatury pomiaru na ugięcie opony pomiarowej, sprawdzono zależność między wartością pola powierzchni styku opona pomia-rowa/nawierzchnia (pc), a temperaturą. Wpływ temperatury należy wyjaśniać zmiennymi właściwościami farby w funkcji temperatury, a nie właściwościami opony. W związku z tym faktem sporządzono wykres pokazany na rys. 123 mający zobrazować wpływ temperatury na wielkość pola powierzchni styku.
Rysunek 123: Wpływ temperatury na wielkość pc
Poszczególne znaki na wykresie pudełkowym (ang. boxplot) wyjaśniono na rys. 124.
Rysunek 124: Wielkości oznaczone przy pomocy wykresu pudełkowy
W celu określania zmiennych mających wpływ na wartość pc sporządzono tablicę korelacji (7).
Tablica 7: Współczynniki korelacji między wielkościami określanymi przy wyznaczaniu pc zmienna średnia odchylenie standardowe pN AT TN AT FN AT pc
p 387,5 226,50 1,00 0,00 0,00 -0,56
T 30,00 22,48 0,00 1,00 0,00 0,15
F 1,00 0,34 0,00 0,00 1,00 0,70
pc 381,01 84,80 -0,56 0,15 0,70 1,00
Największymi współczynnikami korelacji (biorąc pod uwagę wartość bezwzględna) cechowały się relacje miedzy FN AT a pc oraz pN AT a pc (podobnie jak w przypadku ugięcia). Jednak inaczej niż w tablicy 6 temperatura korelowała kilkukrotnie więcej (tab.
7) . Podobnie jak w przypadku ugięcia zastosowano analizę regresji krokową postępującą i uzyskano równanie:
pc= 271, 5286 − 0, 2086 · pN AT + 0, 55543 · TN AT + 173, 6647 · FN AT (82)
Równanie regresji cechowało się współczynnikiem determinacji R2=0,8211. W przypadku zastosowania analizy regresji krokowej wstecznej uzyskano to samo równanie. Temperatura pomiaru była statystycznie istotna w celu prognozowania wartości pc. Analiza reszt równania (82) nie dała podstaw do odrzucenia hipotezy o normalności rozkładu reszt (na podstawie testu statystycznego Kołmogorowa-Smirnowa przy założonym poziomie
istotności α = 0, 05).
6.2 Analiza wpływu zmiany odległości między geometrycznym środkiem koła pomiarowego a nawierzchnią na wartości wskaź-nika właściwości przeciwpoślizgowych CSRi
Z równań (78 – 81) wynikają zmiany odległości między geometrycznym środkiem koła pomiarowego a powierzchnią jezdni. Uwzględniono te zmiany przy obliczeniu wskaźnika CSRi za pomocą równania (49). Rezultaty tego zabiegu w wartościach CSRi zestawiono dla odcinka H4 (kampania pomiarowa nr 3) w przypadku pomiarów prowadzonych z zastosowaniem wody (rys. 125). Zmiany polegały na przyjęciu r jako wartość stałą 0,21 m (nominalny promień opony) oraz zmienne obliczone na podstawie równania.
r = (210 − ∆r)/1000[m] (83)
Rysunek 125: Wartości CSRi uzyskane na odcinku H4, v=65km/h
Wartości średnie wskaźnika CSRi dla przedstawionego pomiaru wyniosły 0,4356 (dla r = (210 − ∆r)/1000) i 0,4252 (dla r=constans), odchylenia standardowe wyniosły 0,0962 (dla r = (210 − ∆r)/1000) i 0,1031 (dla r=constans). Czyli współczynniki zmienności (CV) wynoszą odpowiednio 22,08% (dla r = (210 − ∆r)/1000) i 25,77% (dla r=constans).
Przeprowadzając obliczenia dotyczące wszystkich odcinków pomiarowych stwierdzono zmniejszenie współczynniki zmienności. Średnie zmniejszenie współczynnika zmienności przedstawiono w tablicy 8. Gdzie ∆ CV różnica w wartości współczynnika zmienności obliczonego wartości CSRi dla r=constans i r = (210 − ∆r)/1000. ∆ CSRi różnica w wartości średniej wskaźnika CSRi między wartością obliczoną dla r = (210 − ∆r)/1000
oraz wartością CSRi obliczoną dla r=constans. Zebranie wartości CSRi dla wszystkich odcinków przedstawiono na rys. 126.
Rysunek 126: Histogram wartości wskaźnika CSRi dotyczący wszystkich odcinków pomia-rowych przy zastosowań r = (210 − ∆r)/1000 i r=constans
Tablica 8: Zmiany wartości CV i CSRi wynikające z przyjętej postaci równań (49) i (83) v [km/h] tryb pom. ∆ CV [%] ∆ CSRi [-]
30 m 1,2 0,009
45 m 1,5 0,01
65 m 1,7 0,011
65 s 3,1 0,013
95 m 2,1 0,013
95 s 3,3 0,014
W tablicy 8 tryb pomiarowy odnosi się do zastosowania wody podczas pomiarów (s – bez zastosowania wody, m – z zastosowaniem wody).
Stosując wzór 49 przy zastosowaniu zależności (83) uzyskano większe wartości wskaź-nika CSRi, co jest spowodowane zastosowaniem wartości mniejszego mianowwskaź-nika niż w przypadku przyjęcia r=0,21 m.
Wartości wskaźnika zmienności dla wskaźników CSRi przy zastosowaniu zależności (83) są mniejsze z uwagi na to, że zależność (83) uwzględnia zmiany odległości między środkiem koła pomiarowego a nawierzchnią w funkcji siły, którą jest znana podczas pomiarów urządzeniem CSR. Fakt ten powinien prowadzić do zmniejszenia niepewności pomiarów uzyskiwanych przy pomocy urządzanie CSR, co zostało potwierdzone przez zanotowanie zmian w wartościach CV.
Wartości CSRi podane w pracy były obliczone przy wykorzystania równania (83).
6.3 Analiza wyników oznaczeń właściwości przeciwpoślizgowych wykonywanych na długości odcinków pomiarowych
Zmiana właściwości przeciwpoślizgowych i wykrywanie skokowych zmian są po ocenie samych właściwości przeciwpoślizgowych jednym z najistotniejszych celów pomiarów tych właściwości. Interpretacja wyników pozwala przy znanych lokalizacjach pomiarów na określenie odcinków o zaniżonych wskaźnikach właściwości przeciwpoślizgowych i umożliwia podjęcie decyzji o wykonaniu zabiegu remontowego (utrzymaniowego) mającego na celu ich poprawę.
Wyniki oznaczenia wskaźnika CSRi na długości odcinka jednorodnego na odcinku o jednorodnej powierzchni jezdni (odcinek w ramach kampanii pomiarowej nr 2 po wyczysz-czeniu) przedstawiono na rys. 127.
Rysunek 127: Wartości wskaźnika CSRi na długości odcinka jednorodnego oznaczane przy prędkościach 30, 45 i 65; kampania pomiarowa nr 2
Wyniki oznaczenia wskaźnika CSRi na długości odcinka jednorodnego na odcinku o niejednorodnej powierzchni jezdni (odcinek w ramach kampanii pomiarowej nr 3 – droga startowa zanieczyszczona gumą) przedstawiono na rys. 128.
Rysunek 128: Wartości wskaźnika CSRi na długości odcinka jednorodnego oznaczone przy prędkościach 45, 65 i 95 km/h; kampania pomiarowa nr 3 (odcinek DS zanieczyszczony gumą)
Na odcinku jednorodnym można zauważyć większy rozstęp wyników w wraz ze wzrostem prędkości. Jest to spowodowane wpływami dynamicznymi w relacji pojazd nawierzchnia.
Nawierzchnie asfaltowe cechują się (przy nawierzchni równej) mniejszym rozrzutem niż nawierzchnie betonowe. Ma to miejsce ze względu na brak występowania szczelin dyla-tacyjnych, które powodują dynamiczny efekt na układ hydrauliczny, wymuszający siłę dociskającą oponę do nawierzchni.
W przypadku występowania więcej niż jednego odcinka jednorodnego w ramach odcinka pomiarowego wykres wskaźnika CSRi na długości odcinka ma charakter, jak pokazano na rys. 129.
Rysunek 129: Wartości wskaźnika CSRi na długości odcinka jednorodnego oznaczone przy
Rysunek 129: Wartości wskaźnika CSRi na długości odcinka jednorodnego oznaczone przy