MMA双组份高亮交通标线的实用性研究

黄小芳

(广西壮族自治区城乡规划设计院,南宁 530022)

0 引言

在机动车保有量逐年剧增的社会背景下,健全且实用的交通设施系统是指引驾驶员规范驾驶、保障车辆安全出行的重要举措.现状道路环境下,绝大部分的道路交通设施体系普遍存在交通标线布设不全、功能残缺或功能退化等问题,无法充分发挥其指引车辆规范行驶的作用,特别是在能见度极低的夜间及雨雪雾霾环境下,如同一项瘫痪的设施,驾驶员需要借助远光灯才有可能看清车辆正前方近路段的路况.然而,在未设置防眩板或具有防眩功能设施的路段,违规使用远光灯会给对向车道的驾驶员带来极大的视力冲击,甚至短暂致盲;也会给同向正前方的车辆驾驶员带来刺眼反光,严重时会导致驾驶员失去对速度、车距等行车条件的判断,极易引发交通安全事故,对他人的人身财产安全构成严重威胁[1].据统计,发生于夜间的交通事故中,30%～40%的事故是因滥用远光灯引发的,且呈上升趋势[2].因此,进一步完善道路交通标线的设计与布设,提高使用性能,充分发挥其作为道路交通安全生命线的价值,对保障道路使用者的安全出行有着重要意义.

本文从路用性能、投资成本、环境影响、社会效益和优化空间5个方面对MMA双组份高亮交通标线的实用性展开对比研究,盼能对其进一步的提升与使用给予一定的参考与借鉴,为完善道路交通设施系统功能,保障道路使用者的人身财产安全有所助益.

1 标线高亮特性

MMA双组份高亮交通标线涂料主要成份有甲基丙烯酸甲酯MMA、助剂及精选颜、填料,依照固定的配方加工,将标线涂料分为A、B 2个组份,使用前在B组份加入固化剂BPO,并充分搅拌均匀.施工时,将A、B 2个组份的涂料按一定比例混合均匀放于标线施划设备的指定装置,在玻璃珠存储装置中放置高亮反光玻璃珠,开启设备将涂料和玻璃珠同步涂撒于路面,产生的聚合交联反应使涂料固化形成标线膜.标线中的高亮反光玻璃珠具有超高折射率,能通过逆反射将光源传来的光线定向反射回光源方向,避开了普通玻璃珠在雨雪雾霾等恶劣环境下反射性能大幅度降低甚至消失的局限性.结合标线本身的结构特性,MMA双组份高亮交通标线无论在条件良好的晴天或是条件恶劣的环境,均具良好的反射性能,驾驶员在未借助额外光源的条件下仍能准确判断前方路况,对建设安全交通、提升道路行驶环境有着重要意义.MMA双组份高亮交通标线的逆反射性如图1所示.

此外,双组份标线由A、B 2种不同组份的材料通过化学反应成膜,具有极强的黏结力,能将高亮玻璃珠进行“锚定”,使玻璃珠与涂料融为一体,标线整体不易磨损,进而增强了标线的持久高亮效果,充分发挥了道路标线在安全行驶中的指引价值.

2 试验设计

2.1 试验设施

以某试点施划的白色试验标线为研究对象,采用标线逆反射测量仪、摆式仪、标线厚度测定仪等设备对传统热熔交通标线及MMA双组份高亮交通标线的视认性、抗滑性、耐磨性等进行跟踪检测.试点标线各项参数满足国家标准[3].

2.2 试验周期

试验使用的标线均为新施划标线,测试期限为90 d,测试间隔为10 d.

2.3 试验过程

在试验标线上随机选取30个测试点,采用标线逆反射测量仪、摆式仪、标线厚度测定仪测出对应测试点的逆反射系数、摆值、磨耗量,并做好数据记录.

3 实用性分析

目前,热熔型标线涂料在国内市场仍占据主导地位,MMA双组份标线涂料占比极少.据不完全统计,热熔型标线涂料的使用量占路面标线涂料使用总量的90%以上,MMA双组份标线涂料占比不足1%[4].为进一步研究MMA双组份高亮交通标线的实用性,本文从路用性能、投资成本、环境影响、社会效益和优化空间5个方向切入,通过与传统热熔交通标线的对比,对MMA双组份高亮交通标线的性能进行综合分析.

3.1 路用性能

交通标线在交通设施系统中的作用犹如指引远航船舶得以安全归港的灯塔,能为驾驶员的安全出行指明方向,而性能参数优良的交通标线在现实环境下更能发挥其特有的指引价值.

3.1.1 视认性

试验获得的热熔交通标线、MMA双组份高亮交通标线在白天、夜间的视认性关系如图2所示.

图2 热熔交通标线、MMA双组份高亮交通标线在白天、夜间的视认性关系

由图2可知,MMA双组份高亮交通标线在白天的视认性略优于热熔交通标线在白天的视认性,在夜间的视认性远优于热熔交通标线在夜间的视认性.MMA双组份高亮交通标线在投入使用60～90 d跟踪试验期限内,夜间的逆反射亮度系数视认性更是接近900 mcd/(m2·1x)并维持稳定,远高于《城市道路交通标志和标线设置规范》(GB 51038—2015)规范规定的下限值80 mcd/(m2·1x)[3],视认性满足规范规定的相关要求.

3.1.2 抗滑性

试验获得的热熔交通标线、MMA双组份高亮交通标线抗滑性能关系如图3所示.

图3 热熔交通标线、MMA双组份高亮交通标线抗滑性能关系

由图3可知,MMA双组份高亮交通标线抗滑性优于热熔交通标线抗滑性.热熔交通标线在投入使用60 d后的抗滑值已下降至《城市道路交通标志和标线设置规范》(GB 51038—2015)规范规定的下限值45BPN,且还随使用时长呈下降趋势[3].MMA双组份高亮交通标线抗滑值在试验周期内均大于规范规定的下限值,满足规范防滑要求.

3.1.3 耐磨性

试验获得的热熔交通标线、MMA双组份高亮交通标线耐磨损程度关系如图4所示.

图4 热熔交通标线、MMA双组份高亮交通标线耐磨损程度关系

由图4可知,MMA双组份高亮交通标线在投入使用40 d跟踪试验期内的耐磨损程度为100%,即磨损量几乎为零,40～90 d跟踪试验期内的耐磨损程度下降缓慢,而热熔交通标线的耐磨损程度自投入使用后一直呈下降趋势,由此可知,MMA双组份高亮交通标线耐磨性优于热熔交通标线耐磨性.

3.1.4 有效使用寿命

根据前人研究成果[5],结合项目走访经验,热熔交通标线的正常有效使用寿命一般为0.8～2.5 a,MMA双组份高亮交通标线的正常有效使用寿命一般为1.6～4 a.

综上试验跟踪数据分析,MMA双组份高亮交通标线的视认性、抗滑性、耐磨性及有效使用寿命均优于热熔交通标线,可更好地避开传统热熔交通标线在日常使用中过早罢工的现象,尽责地做好指引工作,为道路使用者的安全出行保驾护航.

3.2 投资成本

前期成本及后期维护投资是交通标线的主要经济指标.前期成本主要包括材料成本和施工成本;后期维护投资为有效使用周期内的养护投入,总成本C可表示为式(1):

C=C材+C施+C养

(1)

式中,C材为标线材料成本(元/m2);C施为施工成本(元/m2);C养为后期养护投资(元/m2).

目前市场上传统热熔交通标线使用的施工设备较普遍,标线成本较低,约50元/m2;MMA双组份高亮交通标线需要采用专用设备施划,对施工工人的技术要求较高,价格也相对较高,约为150元/m2.从前期投入的成本来看,MMA双组份高亮交通标线的前期成本约为传统热熔交通标线的3倍.而相比传统热熔交通标线繁琐的养护工艺,MMA双组份高亮交通标线后期养护无需铣除原标线,可在原标线上重新喷涂,不会产生流淌或堆积,实现“一喷即亮”的快速养护,对交通影响较小,养护工艺较为简单.以城市支路10 a沥青路面设计使用年限、1万m2标线面积为例,MMA双组份高亮交通标线与传统热熔交通标线的投资成本如表1所示.对比可知,MMA双组份高亮交通标线的绝大部分投资出自材料成本及施工设备,养护成本极低;传统热熔交通标线前期成本占比较少,后期养护投资较大,对交通的影响也较大.结合式(1)进行对比,MMA双组份高亮交通标线成本稍高于传统热熔交通标线.

表1 MMA双组份高亮交通标线与传统热熔交通标线投资成本分析 万元

3.3 环境影响

传统热熔交通标线的敷设工艺主要是将合成树脂、着色颜料、玻璃珠、添加剂等混合料投入熔化釜中加热,熔化后的温度控制在180～220 ℃,充分搅拌后采用专用的施工设备施划于路面,待温度降至常温时固结形成标线膜[6].根据前人研究成果[4],传统热熔交通标线在制作过程中需要消耗大量的燃料来加热熔化混合料,产生大量的CO2、粉尘及其他有害气体,干结固化过程又会释放大量的VOC,对环境的影响极大.

MMA双组份高亮交通标线涂料常温下为液态形式,敷设工艺主要是将A、B 2个组份的涂料按一定比例混合均匀,然后采用专用的设备施划于路面,通过化学交联反应固化凝结成膜.根据前人研究成果[4],结合项目经验,MMA双组份高亮交通标线的实施无需消耗燃料加热溶化,避免了燃料燃烧产生的CO2、粉尘及其他有害气体对大气造成的污染.标线涂料通过聚合交联反应凝结固化成膜,VOC的释放量几乎为零,减少了挥发性有机化合物在空气中的排放,在环保方面有较大的使用优势.

3.4 社会效益

在交通运输项目中,道路交通标线所带来的社会效益主要是直接效益,即降低交通事故率带来的社会经济损失,提高了交通安全效益,可表示为:

B=PS(JW-JY)M

(2)

式中,B为增加的安全效益(万元);PS为平均每1起交通安全事故的经济损失(万元/起);JW为未设置设施时的交通事故率;JY为已设置设施时的交通事故率;M为平均日交通量(万车/d)[7-8].

据研究,发生于夜间的重大交通事故占比49%,其中实属车辆未能规范行驶于车道内最为危险;合理提高路面的逆反射亮度系数,可有效降低事故率约11%～24%[9].据试用结果显示,沪宁高速无锡段部分路段在试用新型双组份交通标线后,该路段交通标线的夜间警示效果极佳,对提高夜间行驶安全性成效显著,夜间交通事故率比上年降低33%[10].据统计,我国2020年发生的交通事故量为244 674起,直接经济损失金额为131 360.6万元[11].以2020年我国机动车年平均日交通量14 395辆作为平均日交通量[12],则使用新型双组份交通标线后所增加的安全效益可表示为:

B=PS(JW-JY)M=

(3)

由式(3)可知,道路在使用新型双组份交通标线后每天可节省约0.255万元的交通事故直接经济损失,全年更是可节省约93.075万元.对于具有持续高亮性能,特别是在夜间及雨雪雾霾等能见度低的环境下持续高亮效果较为显著的MMA双组份高亮交通标线,其对降低交通事故率所带来的直接效益十分可观.

3.5 优化空间

根据前人研究成果[13]以及现场试验,MMA双组份高亮交通标线的固化凝结成膜时间相对较长,一般耗时15～30 min,是传统热熔交通标线的5～6倍,此特性在交通流密集的城市CBD区域无法做到即铺即通的要求,对交通组织影响较大.

4 结论

1)MMA双组份高亮交通标线白天视认性略优于传统热熔交通标线白天视认性,夜间视认性远优于传统热熔交通标线夜间视认性,在抗滑性、耐磨性及有效使用寿命方面也均比传统热熔交通标线有使用优势.

2)MMA双组份高亮交通标线环保性能佳,后期养护对交通影响较小,能有效降低交通安全事故率,对优化道路行车环境,完善交通设施体系有着很好的发展前景.

3)MMA双组份高亮交通标线成本较高,固化时间相对较长,对施工人员的技术要求较严,给标线的推广使用带来一定阻碍,若能进一步优化提升,将能达到更优的使用效果.

4)受场地及设备制约,跟踪测试期限较短,样本数据较少,应进一步加长跟踪测试期限,充实试验数据,为进一步研究提供更有力支撑.