نسيج الطريق

جهاز قياس خشونة سطح الرصف (البروفيلوجراف) هو أداة تُستخدم لقياس خشونة سطح الرصف. في أوائل القرن العشرين، كانت أجهزة قياس خشونة سطح الرصف عبارة عن أدوات دحرجة بطيئة السرعة (مثل دحرجة الحواف المستقيمة ). أما اليوم، فالعديد من أجهزة قياس خشونة سطح الرصف عبارة عن أنظمة متطورة عالية السرعة مزودة بمستشعر ارتفاع ليزري، بالإضافة إلى نظام قصور ذاتي يُنشئ مستوى مرجعيًا واسع النطاق. يستخدمها عمال الإنشاء أو الاستشاريون المعتمدون لقياس خشونة شبكات الطرق قيد الاستخدام، وكذلك قبل وبعد إزالة الحواف وتعبيد الطرق . أجهزة قياس خشونة سطح الرصف الحديثة هي أدوات محوسبة بالكامل.

تُستخدم البيانات التي يجمعها جهاز قياس خشونة الطرق لحساب مؤشر خشونة الطرق الدولي (IRI)، والذي يُقاس بوحدات بوصة/ميل أو مليمتر/متر. تتراوح قيم مؤشر خشونة الطرق الدولي من صفر (ما يعادل القيادة على سطح زجاجي أملس) إلى عدة مئات من البوصات/ميل (طريق وعر للغاية). تُستخدم قيمة مؤشر خشونة الطرق الدولي في إدارة الطرق لمراقبة سلامة الطرق وجودتها. ^{[ 2 ]}

تقيس العديد من أجهزة قياس ملامح الطرق أيضًا ميل الرصف العرضي ، وانحنائه ، وانحداره الطولي ، وتشققاته . وتلتقط بعض هذه الأجهزة صورًا رقمية أو مقاطع فيديو أثناء قياس ملامح الطريق. كما تسجل معظمها الموقع باستخدام تقنية تحديد المواقع العالمية (GPS) . ومن خيارات القياس الشائعة الأخرى قياس الشقوق . وتتضمن بعض أنظمة قياس ملامح الطرق رادارًا مخترقًا للأرض ، يُستخدم لتسجيل سُمك طبقة الأسفلت . ^{[ 3 ]}

يُستخدم نوع آخر من أنظمة قياس خشونة سطح الطريق لتحديد علاقته بمعامل الاحتكاك ، وبالتالي بمقاومة الانزلاق . تُقسم خشونة الرصف إلى ثلاث فئات: الخشونة الكبيرة، والخشونة المتوسطة، والخشونة الدقيقة. لا يُمكن قياس الخشونة الدقيقة مباشرةً إلا في المختبر. تُقاس الخشونة الكبيرة باستخدام طريقة قياس مماثلة لتلك المُستخدمة في الحصول على قيم مؤشر خشونة الطريق الدولي (IRI)، بينما تُقاس الخشونة المتوسطة بقياس التغيرات الفردية في الطريق ضمن نطاق صغير لا يتجاوز بضعة سنتيمترات. على سبيل المثال، يتميز الطريق المُغطى بالحصى ثم طبقة الأسفلت بخشونة متوسطة عالية، بينما يتميز الطريق المبني من ألواح خرسانية بخشونة متوسطة منخفضة. لهذا السبب، غالبًا ما تُخدّد الخرسانة أو تُخشن مباشرةً بعد وضعها على سطح الطريق لزيادة الاحتكاك بين الإطار والطريق.

تتألف المعدات المستخدمة حاليًا لقياس الخشونة السطحية الكبيرة من ليزر لقياس المسافة ببقعة صغيرة جدًا (أقل من 1  مم) وأنظمة لجمع البيانات قادرة على تسجيل الارتفاعات بمسافة 1  مم أو أقل. ويبلغ معدل أخذ العينات عادةً أكثر من 32  كيلوهرتز. ويمكن استخدام بيانات الخشونة السطحية الكبيرة لحساب الجزء المعتمد على السرعة من الاحتكاك بين إطارات السيارات العادية وسطح الطريق في كل من الظروف الجافة والمبللة. كما تؤثر الخشونة السطحية الدقيقة على الاحتكاك أيضًا.

يُعدّ الاحتكاك الجانبي والميل العرضي قوتي رد الفعل الرئيسيتين اللتين تعملان على تثبيت المركبة المنعطفة في وضعها الجانبي، بينما تتعرض لقوى خارجية ناتجة عن السرعة والانحناء. ويمكن قياس الميل العرضي والانحناء باستخدام جهاز قياس ملامح الطريق، وبالتزامن مع قياسات الاحتكاك، يمكن استخدامهما لتحديد المنحنيات ذات الميل غير المناسب ، والتي قد تزيد من خطر حوادث السيارات.

تستخدم أجهزة قياس ملامح سطح الطريق (المعروفة أيضًا باسم أجهزة قياس الملامح ، كما استُخدمت في اختبار AASHO الشهير للطرق  في الفترة 1958-1960) ليزرًا لقياس المسافة (معلقًا على ارتفاع 30 سم تقريبًا من سطح الطريق) بالإضافة إلى عداد مسافة ووحدة قياس بالقصور الذاتي (عادةً ما تكون مقياس تسارع لرصد حركة المركبة في المستوى الرأسي) لتحديد مستوى مرجعي متحرك تُدمج عليه مسافات الليزر. يجعل التعويض بالقصور الذاتي بيانات ملامح السطح مستقلة إلى حد كبير عن سرعة المركبة أثناء القياسات، بافتراض عدم وجود تغيرات كبيرة في سرعة المركبة وأنها لا تتجاوز 25  كم/ساعة أو 15  ميل/ساعة. يجمع نظام قياس ملامح السطح البيانات عند سرعات الطرق السريعة العادية، حيث يأخذ عينات من ارتفاعات السطح على فترات تتراوح بين 2 و15  سم (1-6  بوصات)، ويتطلب نظامًا عالي السرعة لجمع البيانات قادرًا على الحصول على قياسات في نطاق الكيلوهرتز.

تُستخدم البيانات التي يجمعها جهاز قياس خشونة السطح لحساب مؤشر خشونة السطح الدولي (IRI)، والذي يُقاس بوحدات بوصة/ميل أو مليمتر/متر. تتراوح قيم مؤشر خشونة السطح الدولي من صفر (ما يعادل القيادة على سطح زجاجي) إلى عدة مئات من البوصات/ميل (طريق شديد الخشونة). يُستخدم مؤشر خشونة السطح الدولي في إدارة الطرق لمراقبة سلامة الطرق وجودتها.

تقيس العديد من أجهزة قياس تضاريس الطرق أيضًا ميل الرصف العرضي ، وانحنائه ، وانحداره الطولي ، وتشققاته . وتلتقط بعض هذه الأجهزة صورًا رقمية أو مقاطع فيديو أثناء قياس الطريق. كما تسجل معظمها الموقع باستخدام تقنية تحديد المواقع العالمية (GPS) . ومن خيارات القياس الشائعة الأخرى قياس الشقوق . وتتضمن بعض أنظمة قياس التضاريس رادارًا يخترق الأرض ، يُستخدم لتسجيل سُمك طبقة الأسفلت .

يُستخدم نوع آخر من أجهزة قياس خشونة سطح الطريق لتحديد علاقته بمعامل الاحتكاك ، وبالتالي بمقاومة الانزلاق . تُقسم خشونة سطح الطريق إلى ثلاث فئات: الخشونة الكبيرة، والخشونة المتوسطة، والخشونة الدقيقة. لا يُمكن قياس الخشونة الدقيقة مباشرةً إلا في المختبر. تُقاس الخشونة الكبيرة باستخدام طريقة قياس مشابهة لتلك المُستخدمة في حساب قيم مؤشر خشونة الطريق الدولي (IRI)، بينما تُقاس الخشونة المتوسطة بقياس التغيرات الفردية في سطح الطريق ضمن نطاق صغير لا يتجاوز بضعة سنتيمترات. على سبيل المثال، يتميز الطريق المُغطى بالحصى ثم طبقة الأسفلت بخشونة متوسطة عالية، بينما يتميز الطريق المبني من ألواح خرسانية بخشونة متوسطة منخفضة. لهذا السبب، غالبًا ما تُخدّد الخرسانة أو تُخشن مباشرةً بعد وضعها على سطح الطريق لزيادة الاحتكاك بين الإطار والطريق.

تتألف المعدات المستخدمة حاليًا لقياس خشونة سطح الطريق من ليزر لقياس المسافة ببقعة صغيرة جدًا (أقل من 1  مم) وأنظمة لجمع البيانات قادرة على تسجيل الارتفاعات بفواصل لا تتجاوز 1 مم. ويبلغ معدل أخذ العينات عادةً أكثر من 32  كيلوهرتز. يمكن استخدام بيانات خشونة سطح الطريق لحساب الجزء المعتمد على السرعة من معامل الاحتكاك بين إطارات السيارات العادية وسطح الطريق. كما توفر هذه البيانات معلومات حول الفرق بين احتكاك الطريق الجاف والمبلل. مع ذلك، لا يمكن استخدام خشونة سطح الطريق لحساب معامل احتكاك دقيق، لأن خشونة سطح الطريق الدقيقة تؤثر أيضًا على الاحتكاك.

يُعدّ الاحتكاك الجانبي والميل العرضي قوتي رد الفعل الرئيسيتين اللتين تعملان على تثبيت المركبة المنعطفة في وضعها الجانبي، في ظل تعرضها لقوى الإثارة الناتجة عن السرعة والانحناء. ونظرًا لاعتماد الاحتكاك بشكل كبير على ملمس الطريق وخصائصه، يمكن قياس الميل العرضي والانحناء باستخدام جهاز قياس تضاريس الطريق، مما يجعل هذه الأجهزة مفيدة جدًا في تحديد المنحنيات غير المائلة بشكل صحيح والتي قد تُشكّل خطرًا على المركبات.