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项目年度编号
2000110690
中图分类号
U418.6
成果公布年份
2019
成果简介
该项目所属科学技术领域为交通运输建筑工程领域。
事故猛于虎，安全大于天。据世界卫生组织统计，全球每年约12S万人死于道路交通事故，同时每年还有几千万人因此受伤或致残：中国每年的道路交通事故死亡人数约为20万，占全球的16％，造成的直接财产损失超过10亿元。只要人们有出行，事故还发生，伤亡仍存在，如何减少交通事故、杜绝事故伤亡就是交通工作者永恒的创新主题。其中，作为交通出行载体的公路基础设施，路面主动抗滑安全保障能力提升是降低道路交通事故的重要举措。
在国家自然科学基金项目、国家西部交通建设科技项目、以及陕西、吉林、西藏、广东等省市交通科技与重大工程等一批科研项目的资助支持下，长安大学等单位历时20年产学研用联合攻关，瞄准路面主动抗滑和安全保障，针对轮胎-路面高速作用机理不清楚、传统抗滑测试设备与路面实际抗滑状态不匹配、现有路面抗滑指标体系不完善、路面材料设计与主动抗滑需求不协调等四大技术瓶颈，以重大装备研发为牵引，围绕基础理论发展、核心技术创新和关键材料突破进行全链条研究，系统提出了公路路面主动抗滑安全的基础理论、保障技术、重大装备及关键材料，分别形成了以室内与现场抗滑安全检测设备为核心、特殊区域和路段公路路面主动安全保障技术和材料设计核心评价指标的成套公路路面主动抗滑安全技术和体系，能满足不同区域、不同路段路面抗滑安全的技术要求，并应用于国内外众多实际工程中，取得了显著的经济效益和社会效益。
主要研究成果为：
(1)研发了国际上唯一的室内高速轮胎-路面相互作用重大基础科学研究测试平台，破解了室内难以定量评价复杂工况下路面高速抗滑安全特性这一核心问题，具有中国完全自主知识产权，多项指标达到国际领先水平，填补了国际上该领域的空白。该平台可真实模拟汽车路面高速行驶的多种工况，最高运行速度100km/h，可将真实道路表面抗滑衰减时间缩减到1个月内完成；覆盖了国内外典型的小汽车轮胎类型，可以开展不同轮胎尺寸、轮压、表面花纹的模拟试验；可以模拟不同降雨条件(达到暴雨级别，50mm/24h〉、不同气温状况(0-60℃)的路面抗滑状态，并可以垂直、水平两种加载方式之间自由切换。
(2)揭示了轮胎-路面作用机理，提出了基于可靠度的防止车辆滑水风险的水泥混凝土路面纹理设计理论，基于路面抗滑性优化的沥青混合料级配设计理论，改进完善了现有材料设计方法，为高速公路汽车安全行驶提供了保障。发现了行驶车辆滑水的动力机制，建立了不同纹理参数路面车辆滑水模型和轮胎胎底动水压力预测方程；基于颗粒状材料堆积行为和理论，揭示了颗粒材料几何特性和混合材料内部组成特征参数对路面抗滑性的影响机理，构建了基于材料内部结构参数的路面表面宏观构造和细观构造预测模型。
(3)国内首次创建了高抗滑露石水泥混凝土路面理论，形成了高抗滑露石水泥混凝土路面材料组成设计、现场成型控制和室内外性能评价技术，研发了可控调凝关键外加剂-露石剂，铺筑了中国第一条露石水泥混凝土路面。提出了露石混凝土配合比设计和施工关键评价参数，形成了露石混凝土成套技术，比普通水泥混凝土路面抗滑耐久性提升50％以上；同时研发了露石剂喷洒车和刷洗车，促进了露石混凝土自动化施工技术发展，建立了高抗滑露石水泥混凝土路面设计流程、施工工艺和使用评价的完整体系。
(4)面向路面抗滑耐久性问理，发展了多雨地区、大交通童路段抗滑功能层设计方法及耐久性评价方法，发展了北方地区冬季主动融雪抑冰沥青路面材料设计方法，解决了特殊区域和路段路面主动抗滑安全性难题，自主研发了室内、现场路面两个系列的便携式摩擦系数测试仪，填补了国内公路路面低速动态抗滑的测试空白；提出了路面宏观和细观构造数字表征方法，构建了覆盖低速和高速行车安全的公路路面抗滑评价体系，实现了公路路面抗滑纹理设计、施工过程监控、运营及维修阶段路面抗滑性检测全覆盖，解决了只能工后评价的弊端；研制了轮胎-路面作用多因素耦合模拟加速加载磨耗系统，形成了包含了仪器设备、评价指标、评价方法的公路路面纹理构造耐久性评价体系，克服了现行规范缺乏模拟路面纹理真实磨损试验方法和纹理构造耐久性指标和标准的困扰。
依托该成果，培养博士、硕士研究生53人次，为中国培养了道路交通安全领域的一大批高层次专门人才。累计发表论文105篇，其中SCI/EI检索66篇(其中SCI JCR1区论文16篇，累计被引用次数超过1000次；申请国家发明专利46项，其中已获授权发明专利22项；另外获实用新型专利33项，软件著作权5项。
该成果已经在西藏拉贡机场路、厦门某战备公路、内蒙古110国道、沪陕高速、西安咸阳国际机场专用高速公路等10个省(市、自治区)的高速公路和国省干线公路公路工程中得以应用，直接推广应用的重大工程超过32个，总里程近2000公里，创造了巨大的经济、社会和环境效应。同时，成果在新加坡樟宜机场等“一带一路”国家的重点工程中进行了示范应用，展示了“中国道路”的技术实力和良好形象。
完成人
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