بررسي وقوع هيدروپلنينگ بر سطح روسازي راه با ارائه يك دستگاه جديد آزمايشگاهي

Investigation of the occurrence of hydroplaning on the road surface by providing a new laboratory device

يكي از عوامل مهم در ايمني راه­ها، اصطكاك بين چرخ وسيله نقليه و رويه راه است، به ­طوري كه راننده بتواند در صورت لزوم در فاصله ­اي مطمئن وسيله نقليه خود را متوقف و يا كنترل نمايد تا منجر به وقوع تصادف نگردد. وجود رطوبت در سطح روسازي موجب كاهش مقاومت لغزندگي رويه راه شده و با افزايش ضخامت آب و سرعت خودرو، باعث بروز پديده هيدروپلنينگ مي­گردد. در اين مطالعه، با ارائه شيوه­اي جديد، دستگاهي آزمايشگاهي طراحي و ساخته شده است كه مي­تواند وقوع اين پديده را با تمركز بر تأثير سطوح مختلف روسازي، شبيه‌سازي نمايد. عدم تناسب بين جابجايي طولي خودرو و ميزان دور چرخ و تبديل شدن بخشي از غلتش به لغزش به ­عنوان يك اصل مهم در طراحي اين دستگاه در نظر گرفته شده است. به ­منظور ارزيابي اين پديده، انواع مختلف مخلوط آسفالتي با دانه‌بندي متفاوت ساخته شده و مقادير متوسط عمق بافت اندازه ­گيري شده است. سپس در فركانس ­هاي مختلف، با استفاده از دستگاه ساخته شده، در شرايط خشك و مرطوب بودن سطح روسازي، مورد آزمون هيدروپلنينگ قرار گرفته­ اند. با مقايسه نتايج اخذ شده از دستگاه پيشنهادي با مدل­هاي تجربي رايج براي پيش ­بيني سرعت هيدروپلنينگ، مشخص گرديد كه اين دستگاه مي­تواند به عنوان ابزار مناسبي براي بررسي اثرات عوامل مؤثر بر اين پديده به كار گرفته شود. نتايج نشان داد كه افزايش دو و سه برابري بازه 0/5 تا 1 ميليمتر مرتبط با ميانگين عمق بافت روسازي، به­ ترتيب باعث افزايش 8 و 17 درصدي در سرعت آستانه هيدروپلنينگ مي­ شود. همچنين، مشاهده شد كه در مخلوط با دانه‌بندي متراكم، افزايش متوسط عمق بافت از 0/5 ميليمتر به 2 ميلي متر، باعث تأخير 22 درصدي در وقوع هيدروپلنينگ مي ­شود.

Existence of any liquid on asphalt pavement surface causes a decrease in skid resistance. By increasing water film and vehicle velocity, there is a moment in which hydroplaning phenomenon can occur and causes the vehicle linear speed to become disproportionate to wheel rotational speed. In this study, to understand the influence of pavement texture on the hydroplaning speed, a new lab-scale apparatus has been designed and manufactured. The lack of proportion between linear movement of vehicle shaft and the wheel rotation was found to be a good index to determine hydroplaning threshold and hence an important principle in the design of this machine. In order to evaluate this phenomenon, various types of asphalt mixtures with different aggregate grading have been made and the values of mean textures depth have been measured. Then, at various frequencies, using the manufactured device in dry and wet conditions, the surface of the pavement is subjected to hydroplaning test. Based on the measures, a simplified model was developed that is able to predict the hydroplaning speed depending on pavement’s texture characteristics and Coefficient of wheel brake. By comparing the results obtained from the proposed apparatus with the common experimental models for predicting hydroplaning speed, it has been determined that this apparatus can be used as a suitable device for investigating the effects of factors affecting this phenomenon. The results indicated that an increase of 2 and 3 times of 0.5 to 1 mm range, related to the mean texture depth of asphalt pavement, increases 8% and 17% at the hydroplaning threshold speed respectively.