道路の質感

路面テクスチャは、平坦で滑らかな表面からの偏差であり、車両とタイヤの相互作用に影響します。舗装テクスチャは、波長が 0 mm から 0.5 ミリメートル (0.020 インチ) のマイクロテクスチャ、波長が 0.5 ミリメートル (0.020 インチ) から 50 ミリメートル (2.0 インチ) のマクロテクスチャ、波長が 50 ミリメートル (2.0 インチ) から 500 ミリメートル (20 インチ) のメガテクスチャに分類されます。

マイクロテクスチャ（MiTx）は、材料の結晶学的パラメータと微細構造の他の側面（サイズと形状の分布を含む形態、化学組成、結晶の方向と関係など）を表す共同用語です^[1]

車両サスペンションのたわみやタイヤの動的負荷はより長い波長（粗さ）の影響を受けますが、路面テクスチャは路面とタイヤの接地面との相互作用に影響します。マイクロテクスチャの波長は 0.5 mm 未満です。これは、バインダー、骨材、およびタイヤからのゴム堆積物などの汚染物質の表面に関係します。

路面材料の混合は、乾燥路面の摩擦に影響します。通常、道路管理機関は混合を直接監視するのではなく、ブレーキ摩擦テストによって間接的に監視します。ただし、摩擦はマクロテクスチャなどの他の路面特性にも左右されます。

マクロテクスチャ (MaTx) は、部分的には望ましい特性であり、部分的には望ましくない特性です。約 5 mm の短い MaTx 波は音響細孔として機能し、タイヤ/道路の騒音を低減します。一方、長波 MaTx は騒音を増加させます。MaTx は、特に高速走行時に濡れた道路の摩擦を引き起こします。過度の MaTx は転がり抵抗を増加させ、燃料消費と CO2_{排出量を増加させ、}地球温暖化の一因となります。適切な道路の MaTx は、平均プロファイル深さが約 1 mm です。

マクロテクスチャは、波状の路面特性のグループです。車両のサスペンションのたわみやタイヤの動的負荷は長い波 (粗さ) の影響を受けますが、路面テクスチャは路面とタイヤの接地面の相互作用に影響します。マクロテクスチャの波長は 0.5 mm から 50 mm までです。

道路管理機関は、高速道路の速度レーザーまたは慣性プロファイロメータで取得した測定値を使用してマクロテクスチャを監視します。

メガテクスチャ (MeTx) は、舗装の摩耗や損傷によって生じ、騒音や振動を引き起こします。メガテクスチャの波長は 50 mm から 500 mm です。MeTx が大きな道路損傷の例としては、穴、洗濯板状地形(未舗装道路でよく見られる)、不均一な凍上などがあります。MeTx が 0.2 mm 未満の場合は、通常の道路では正常と見なされます。

MaTx と MeTx は、レーザー/慣性プロフィログラフで測定されます。MiTx は波長が非常に短いため、プロファイリングではなく、乾式摩擦ブレーキ テストで測定することが望ましいです。左右両方の車輪経路のテクスチャを記録するプロフィログラフを使用すると、危険な分割摩擦のある道路セクションを特定できます。

プロフィログラフは、舗装面の粗さを測定するために使用される装置です。20 世紀初頭、プロフィログラフは低速の転がり装置 (たとえば、転がり直定規) でした。今日、多くのプロフィログラフは、大規模な基準面を作成する慣性システムと組み合わせたレーザー ベースの高さセンサーを備えた高度な高速システムです。これは、建設作業員や認定コンサルタントによって、使用中の道路網の粗さ、および尾根や舗装オーバーレイの削り取り前後の粗さを測定するために使用されます。現代のプロフィログラフは、完全にコンピューター化された機器です。

プロフィログラフで収集されたデータは、国際粗さ指数（IRI）を計算するために使用され、単位はインチ/マイルまたはmm/mです。IRI値は0（ガラス板の上を走行するのと同じ）から数百インチ/マイル（非常に荒れた道路）までの範囲です。IRI値は道路管理に使用され、道路の安全性と品質の問題を監視します。^[2]

多くの道路プロフィログラフは、舗装の横断勾配、曲率、縦断勾配、わだち掘れも測定します。一部のプロフィログラフは、道路のプロファイリング中にデジタル写真やビデオを撮影します。ほとんどのプロフィログラフは、 GPS技術を使用して位置も記録します。さらに一般的な測定オプションは、ひび割れです。一部のプロフィログラフシステムには、アスファルト層の厚さを記録するために使用される地中レーダーが含まれています。^[3]

プロフィログラフ システムのもう 1 つのタイプは、道路の表面テクスチャと、それが摩擦係数、ひいてはスリップ抵抗とどのように関係するかを測定するためのものです。舗装のテクスチャは、メガテクスチャ、マクロテクスチャ、マイクロテクスチャの 3 つのカテゴリに分けられます。マイクロテクスチャは現在、実験室以外では直接測定できません。メガテクスチャは IRI 値を取得する場合と同様のプロファイリング方法を使用して測定されますが、マクロテクスチャは、数センチメートルの小さな間隔内での道路の個々の変化を測定します。たとえば、上に砂利を敷き、その上にアスファルト シール コートを敷いた道路はマクロテクスチャが高くなり、コンクリート スラブで構築された道路はマクロテクスチャが低くなります。このため、コンクリートは、路盤に敷いた直後に溝を刻んだり粗くしたりして、タイヤと道路の間の摩擦を高めることがよくあります。

マクロテクスチャを測定するための装置は現在、非常に小さなスポットサイズ (< 1 mm) の距離測定レーザーと、1 mm 間隔以下の高さを記録できるデータ収集システムで構成されています。サンプル レートは通常 32 kHz 以上です。マクロテクスチャ データを使用すると、乾燥状態と湿潤状態の両方で、一般的な自動車タイヤと路面間の摩擦の速度依存部分を計算できます。マイクロテクスチャも摩擦に影響します。

横方向の摩擦と横断勾配は、コーナリング中の車両を安定した横方向の位置に保つために作用する主要な反力であり、速度と曲率から生じる外力の影響を受けます。横断勾配と曲率は道路プロフィログラフで測定でき、摩擦関連の測定と組み合わせて、自動車事故のリスクを高める可能性のある不適切に傾斜したカーブを識別するために使用できます。

路面プロファイロメータ（別名プロファイログラフ、1958～1960年の有名なAASHOロードテストで使用 ）は、距離測定レーザー（路面から約30cmの位置に吊り下げる）をオドメーターおよび慣性ユニット（通常は垂直面での車両の動きを検出する加速度計）と組み合わせて使用​​し、レーザー距離が統合される移動参照面を確立します。慣性補正により、プロファイルデータは、測定中のプロファイロメータ車両の速度にほぼ依存しませんが、これは車両の速度が大きく変化せず、速度が25km/hまたは15mph以上に維持されていることを前提としています。プロファイロメータシステムは、通常の高速道路の速度でデータを収集し、表面の高さを2～15cm（1～6インチ）間隔でサンプリングします。また、キロヘルツ範囲で測定値を取得できる高速データ収集システムが必要です。

プロファイロメーターで収集されたデータは、インチ/マイルまたは mm/m の単位で表された国際粗さ指数 ​​(IRI) を計算するために使用されます。IRI 値は、0 (ガラス板の上を走行するのと同じ) から数百インチ/マイル (非常に荒れた道路) までの範囲です。IRI 値は、道路管理で道路の安全性と品質の問題を監視するために使用されます。

多くの道路プロファイラは、舗装の横断勾配、曲率、縦方向の勾配、わだち掘れも測定します。プロファイラの中には、道路のプロファイリング中にデジタル写真やビデオを撮影するものもあります。ほとんどのプロファイラは、 GPS技術を使用して位置も記録します。もう 1 つの非常に一般的な測定オプションは、ひび割れです。一部のプロファイロメータ システムには、アスファルト層の厚さを記録するために使用される地中レーダーが含まれています。

もう 1 つのタイプのプロファイロメータは、道路の表面テクスチャと、それが摩擦係数、ひいてはスリップ抵抗とどのように関係しているかを測定するためのものです。舗装テクスチャは、メガテクスチャ、マクロテクスチャ、マイクロテクスチャの 3 つのカテゴリに分類されます。マイクロテクスチャは現在、実験室以外では直接測定できません。メガテクスチャは IRI 値を取得する場合と同様のプロファイリング方法を使用して測定されますが、マクロテクスチャは、数センチメートルの小さな間隔内での道路の個々の変化を測定します。たとえば、上に砂利を敷き、その上にアスファルトシールコートを敷いた道路はマクロテクスチャが高く、コンクリートスラブで構築された道路はマクロテクスチャが低くなります。このため、コンクリートは、路盤に敷いた直後に溝を刻んだり粗くしたりして、タイヤと道路の間の摩擦を高めることがよくあります。

マクロテクスチャを測定するための装置は現在、非常に小さなスポットサイズ (< 1 mm) の距離測定レーザーと、1 mm またはそれ以下の間隔で標高を記録できるデータ収集システムで構成されています。サンプル レートは通常 32 kHz 以上です。マクロテクスチャ データを使用して、一般的な車のタイヤと路面の間の摩擦数の速度依存部分を計算できます。マクロテクスチャは、乾いた路面と濡れた路面の摩擦の違いに関する情報も提供します。ただし、マイクロテクスチャも摩擦に影響を与えるため、マクロテクスチャを使用して関連する摩擦数を計算することはできません。

横方向の摩擦と横断勾配は、速度と曲率による励起力にさらされながら、コーナリング中の車両を安定した横方向の位置に保つために作用する主要な反力です。摩擦はマクロテクスチャとテクスチャに大きく依存するため、横断勾配と曲率は道路プロファイラーで測定できます。そのため、道路プロファイラーは、自動車に危険を及ぼす可能性のある不適切に傾斜したカーブを特定するのに非常に役立ちます。

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