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几种雨夜反光标线种类及效果探讨

日期:2016-04-29

薛晓东

山西长达交通设施有限公司 山西省 030006

摘 要:分析了标线在夜晚和雨夜的反光原理,揭示几种雨夜标线的反光机理,并对国内外当前道路标线反光功能有正常夜晚和雨天夜晚两种,目前现阶段公路参与单位更多关注的是正常夜晚反光效果,雨夜重视度不够,但雨夜事故率更多,本文对几种雨夜标线产品优缺点进行对比,提出雨夜标线使用的必要性和分环境合理使用建议,对目前雨夜标线施工具有一定的指导意义。

关键词:双组份雨夜标线;陶粒雨夜标线;预成型标线带

中图分类号:U491文献标识码:A

引言:

交通部信息,截止2014年底,高速公路通车里程超过11万公里,跃居世界第一,中国公路网超过430万公里,国省干道超过50万公里。机动车保有量2.64亿辆,其中汽车1.54亿辆,机动车驾驶员突破3亿人,中国已经成为实实在在的公路大国,汽车大国。在“道路标线质量要求及检测方法GB/T16311-2009标准中”,标线反光性能要求如下:

“5.6.1正常使用期间,反光标线的逆反射亮度系数应满足夜间视认要求。一般情况下,白色反光标线的逆反射亮度系数不应低于80mcd.m-2.lx-1 ,黄色反光标线的逆反射亮度系数不应低于50mcd.m-2.lx-1

5.6.2新划标线的初始逆反射亮度系数应符合GB/T21383的规定,白色反光标线的逆反射亮度系数不应低于150mcd.m-2.lx-1 ,黄色反光标线的逆反射亮度系数不应低于100mcd.m-2.lx-1

5.6.3雨夜标线应具备湿状态下的逆反射性能,在雨夜具有良好的视认效果。”

这是我国国家标准中首次提出雨夜标线概念和潮湿状态下标线应具有良好的视认效果,那现阶段雨夜标线又有哪些种类和不同效果呢,

本文给大家罗列出来并做对比分析。

1 标线反光原理

1.1光:光是人类眼睛可以看见的一种电磁波,也称“可见光谱”。在科学上的定义,光是指所有的电磁波谱。光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。对于可见光的范围没有一个明确的界限,一般人的眼睛所能接受的光的波长在380 ~ 760nm之间。人们看到的光来自于太阳或借助于产生光的设备,包括白炽灯泡、荧光灯管、激光器、萤火虫等。人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。电磁波之可见光谱范围大约为390 ~ 760nm(1nm=10^-9m=0.000000001m),光分为人造光和自然光。

1.2光的反射方式

1.2.1镜面方式:镜面反射是指光线来到障碍物的表面,在入射点处发生反射时的入射角和反射角度相等,见图1所表示:

 

几种雨夜反光标线种类及效果探讨

1.2.2漫反射

漫反射是指光线来到障碍物的表面时,反射光线和入射光线不在同一个平面,反射光线在入射点处向各个方向飞散,入射角与反射角不一定相等的光反射现象,见图2所示。

1.2.3回归反射

光的回归反射是指光线在发生反射时,不是离开光源远去,而是回归到光源方向来的一种反射现象。其实回归反射不是前面介绍的单纯反射现象,现实生活中要形成回归反射必须要通过单纯反射中的漫反射或镜面反射中的一种或两种与折射相结合而成,见图3。

几种雨夜反光标线种类及效果探讨

1.3反光标线及雨夜反光标线

反光标线是指在公路上行驶的车灯光线照射到路面上施工的标线,标线能如玻璃反光一样清晰的显现出来,给驾驶员清楚的表示出车道位置等信息,保证驾驶员安全行驶的各种标线。

雨夜反光标线主要是解决雨夜环境条件下普通反光标线由于水膜覆盖无法实现车灯回归反射的缺陷而开发出来的标线产品,科学家们通过两个方面做了变动,第一种,通过改变标线外观形状,把一部分带有玻璃珠的标线凸出水面,实现标线反光(见下图4-图11);第二种,通过改变玻璃珠内在结构体系,实现玻璃珠在雨水下能折射回光线,实现雨水下标线反光回驾驶员眼中(图12、图13),该种玻璃珠最开始由美国3M公司最早研制出来,是通过在一个1.5毫米大小的陶粒上采用特殊胶粘技术把高折射玻璃珠粘结上去形成一种特殊玻璃珠,

 

几种雨夜反光标线种类及效果探讨

 

统称为雨夜陶粒微珠。因为折射率达到或超过2.0的玻璃微珠粒径都特别小,质量也特别轻,主要使用在反光膜上,无法直接使用在标线上,所以通过这种陶粒粘结的方式实现玻璃珠较大颗粒化然后应用在标线上。

 

几种雨夜反光标线种类及效果探讨

上述10张图片展现的常规标线雨夜为什么不能实现标线反光和改

变标线形状或改变玻璃珠内在构造后施工的标线实现雨夜反光的效果。

2 目前市场上有雨夜标线种类

2.1能通过标线形状改变实现雨夜标线的有热熔振动雨夜标线,双组份结构性雨夜标线或振动标线。

2.1.1热熔振动雨夜标线:通过热熔涂料配方改变,是热熔涂料具有一定的触变性能,再通过专用设备施工成不同形状的标线,使部分标线能凸出水面,从而实现标线雨夜反光,同时由于这种标线在车轮通过时会出现轮胎反复上下的过程,产生车辆振动效果和空气压缩声响,在国内就叫成热熔振动标线了(国内主要是图14中的第一张图片)。

优点:热熔涂料成熟使用,国内小型手扶自走配套设备完善;国外大型设备完善,可实现图14中后两张图片效果,能完整的实现雨夜反光和降低标线阻水作用的效果。

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缺点:受制于设备工艺,目前国内基本上只是使用图14中的第一张图片的热熔振动雨夜标线,标线施工时必须把基线和凸起块一起施工,材料消耗量大,成本高。同时由于国内设备制约,玻璃珠撒布工艺一般为滚轴式或自流式,涂料粘度又特别高,面撒玻璃珠在这种热熔振动标线上基本粘不住,基本没有雨夜效果。如果要实现雨夜效果,玻璃珠撒布时必须有一定的外在压力,把玻璃珠嵌入到标线中50%左右才能实现雨夜反光。

目前使用地点:作为振动提醒标线使用,一般在一些下坡路段、隧道、出入口等处设置,在车辆碾压时通过振动提醒和空气压缩声音提醒车辆越线,需要注意的功能,雨夜效果基本没人关注。

2.1.2双组份雨夜标线:双组份标线是近年来新兴起的一种标线产品,是常温状态下两种及两种以上的组分通过化学反应成膜的标线产品,其中以MMA双组份标线为主导产品。具有有常温施工,不消耗能源,环保,温变形小、抗污高亮等优点,同时可根据需要施工成各种形状的标线,目前为国际上应用上升势头极大的一种标线产品。通过标线形状改变双组份雨夜标线可施工成以下形状的雨夜标线。

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优点:双组份涂料、施工设备基本满足使用,涂料在化学反应形成标线的过程中,把面撒的玻璃珠作为一种填充料牢牢的锚固在标线表面,使标线反光效果可以在相当长的时间内实现高标准的反光效果,是真正可以通过改变形状圆满实现雨夜反光的标线产品,点状标线还能大大降低标线阻水作用,成本和热熔振动标线价格相差不大。目前使用双组份雨夜标线的单位都是关注雨夜效果,振动效果关注较少。

缺点:需要专用设备及较熟练施工技术人员,国内有些单位以次充好,降低材料质量和涂料消耗,有可能实现不了预期效果。

2.2雨夜玻璃珠/陶瓷玻璃珠

3M美国公司首发产品,国内目前也有单位开发出来,通过提高标线面撒玻璃珠的折射率达到一定程度,使光线在通过水膜折射到玻璃珠中后再能折射会驾驶员眼中,从而实现标线雨夜反光的效果。基本原理就是把原来用在反光膜上的微细玻璃珠加工到一个较大的中间介质上,从而满足标线面撒珠的基本条件,使用在标线施工中,实现标线雨夜反光的效果。这种玻璃珠加工的颗粒一般较大,大约在1毫米左右,不能实现粒径的连续级配,所以在使用时,需要和原有面撒玻璃珠配合使用,一般是每平米面撒陶粒玻璃珠150克左右,普通面撒玻璃珠250克左右,施工时分两次撒布,先陶粒玻璃珠,再普通玻璃珠。

几种雨夜反光标线种类及效果探讨

优点:

(1)作为玻璃珠的一种,可以在热熔、水性、双组份标线涂料施工时使用。

(2)可实现一定的雨夜反光效果(图18)。

几种雨夜反光标线种类及效果探讨

缺点:

(1)在干净的雨水环境中可以实现一定的雨夜标线效果,但在较脏的雨水环境中无法实现雨夜反光。

(2)陶粒上粘附高折射玻璃珠在大交通车辆磨损下,玻璃珠很快脱落,只剩下陶瓷颗粒。

几种雨夜反光标线种类及效果探讨

(3)玻璃珠由于使用量较少,价格较贵。

2.3预成型标线带

3M公司在发现高折射玻璃珠可以实现雨夜折射效果开发出陶粒玻璃珠后,把这种工艺应用在预成型标线带上,开发出一款雨夜反光标线带,可以实现干燥夜晚和下雨夜晚良好反光。

几种雨夜反光标线种类及效果探讨

优点:

(1)由于是工厂化制作的标线带,质量保证,标线雨夜反光效果良好。

(2)施工简单,现场采用胶粘技术,没有特殊设备。

缺点:

(1)也受制于雨水干净与否程度,雨水较脏时效果差,但比上述陶粒玻璃珠标线效果要改善很多。

(2)价格较贵,每平米价格在500元左右。

(3)标线带是采用胶粘在路面上,如果过往车辆有横向作用力时,标线带会发生扭曲、移位。

2.4其他具有雨夜反光功能的标线辅助产品--突起路标突起路标,又称为道钉,高度10-25mm。是固定于路面上起标线作用的突起标记块,可在高速公路或其他道路上用来标记中心线、车道分界线、边缘线;也可用来标记弯道、进出口匝道、导流标线、道路变窄、路面障碍物等危险路段。一般配合路面标线使用,或以模拟路面标线的形式使用。从材料上划分有:塑料道钉、铸铝道钉及有源道钉。从发光方式分类:镶嵌反光晶格片或者粘贴反光膜,利用反光晶格片或反光膜反光的称为被动发光型道钉。利用控制器,发光管通电使用的称之为主动发光型道钉。

突起路标安装在公路上时,由于具有10-25mm的高度,在下雨时可以凸出水面,形成类似于突起雨夜标线的效果。

几种雨夜反光标线种类及效果探讨

优点:

(1)施工简单,成本可控。

(2)具有一定的雨夜效果。

缺点:

(1)反光点是间断的,一般在公路上使用时间隔是15米左右,一般作为普通标线的辅助产品使用。

(2)容易被车辆压碎、搓掉。

(3)下雪区域在冬季机械除雪时容易被铲掉,形不成较长时间的效果。

3 国外雨夜标线指标要求

国外发达国家对道路标线反光指标要求有严格要求,标线逆反射值达不到要求时就视同标线失效,必须重新施工,在多雨地带,雨夜状态下的标线逆反射值也有具体数据要求,比如美国ASTM规定标线初始逆反射值(刚划制的标线)白线为250mcd.m-2.lx-1 ,黄线为175mcd.m-2.lx-1 ,个别州甚至更高;而对标线的逆反射值在使用过程中因各种原因下降白线低于150mcd.m-2.lx-1 ,黄线低于125mcd.m-2.lx-1 ,则视同标线失效,要求重划,尽管标线可能还保持完整。澳大利亚,芬兰和新西兰等国家规定当标线的反射率低于100mcd.m-2.lx-1时,必须重新划线,而不在于标线材料本身是否仍然完好存在。欧盟道路标线标准DINEN1436要求标线持续使用阶段反光性能为干燥夜间>100mcd.m-2.lx-1 ,潮湿夜间>25mcd.m-2.lx-1 ,才能确保夜间行车安全。

4 结论

4.1国家标线验收标准修订时应明确标线雨夜反光数值。

4.2对比以上各种雨夜标线效果,MMA双组份类雨夜标线效果相对最好,适合各种路况和环境;陶粒雨夜标线适合在一些车流量规范且不大、空气环境比较干净的路况使用;预成型雨夜标线带小量选择使用;突起路标作为雨夜反光效果只建议在南方无降雪的路段配合标线使用。

参考文献:

[1] JT/T 280-2004《路面标线涂料》

[2] GB/T 16311-2009《道路交通标线质量要求和检测方法》

[3]杜利民,郑家军,何勇等.《道路标线材料及应用》,人民交通

出版社,2005,北京.


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