IT201900003295A1

IT201900003295A1 - METHOD OF MEASURING THE SURFACE TEXTURE AND THE ADHESION OF ROAD FLOORING CONNECTED TO THE DRIVING ON THE WET

Info

Publication number: IT201900003295A1
Application number: IT102019000003295A
Authority: IT
Inventors: Gabriele Camomilla; Ottavia Calamani
Original assignee: Tsl Engineering Soc A Responsabilita Limitata
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2020-09-07

Description

METODO DI MISURAZIONE DELLA TESSITURA SUPERFICIALE E DELL’ADERENZA DELLE PAVIMENTAZIONI STRADALI CONNESSE ALLA GUIDA SUL BAGNATO METHOD OF MEASURING THE SURFACE TEXTURE AND THE ADHERENCE OF ROAD FLOORING CONNECTED TO THE DRIVING ON THE WET

Campo dell’invenzione Field of the invention

La presente invenzione riguarda il settore del rilievo delle caratteristiche superficiali delle pavimentazioni stradali ed aeroportuali attinenti alle loro funzionalità idrauliche sotto pioggia e la conseguente aderenza fornibile. The present invention relates to the sector of surveying the surface characteristics of road and airport pavements relating to their hydraulic functions in the rain and the consequent adhesion that can be supplied.

Stato della tecnica State of the art

Le caratteristiche superficiali della strada influiscono sui parametri fondamentali del trasporto tra cui la sicurezza sul bagnato e sono individuabili in funzione della tessitura come mostrato nella figura 1. La tessitura della strada è costituita da una sovrapposizione di onde con ampiezza h e lunghezza λ (Figura 2) che viene spesso classificata in micro, macro e mega tessitura proprio per catalogare le interazioni tra pneumatico e pavimentazione. Ma queste interazioni non vengono rilevate nel dettaglio sulle superfici stradali e, per valutare la sicurezza sul bagnato, non si tiene conto per esempio, delle irregolarità delle superfici (ondulazioni di lunga λ – megatessitura) che provocano l’aquaplaning e neppure, in modo correlato all’aderenza, delle ondulazioni macroscopiche che regolano lo smaltimento delle acque di pioggia o di ruscellamento. The surface characteristics of the road affect the fundamental parameters of transport including safety in the wet and are identifiable as a function of the texture as shown in Figure 1. The texture of the road consists of a superposition of waves with amplitude h and length λ (Figure 2) which is often classified into micro, macro and mega texture precisely to catalog the interactions between tire and pavement. But these interactions are not detected in detail on road surfaces and, to evaluate safety in the wet, for example, surface irregularities (long λ undulations - megatessitura) that cause aquaplaning are not taken into account, nor, in a correlated way. adherence, of the macroscopic undulations that regulate the disposal of rainwater or runoff.

Attualmente infatti si misura la sola aderenza (microtessitura) delle pavimentazioni stradali, che è una caratteristica fondamentale ai fini della sicurezza attiva, ma non la sola. Essa viene misurata ad “alto rendimento” attraverso diverse apparecchiature, la più diffusa delle quali è l’apparecchiatura S.C.R.I.M. (Sideway Force Coefficient Routine Investigation Machine) e suoi derivati. Queste attrezzature misurano tramite il CAT, Coefficiente di Aderenza Trasversale, che serve, in caso di pioggia, alla frenatura ed al mantenimento delle traiettorie volute in rettifilo ed in curva, l’interazione tra pneumatico e pavimentazione in condizioni standardizzate: con pneumatico liscio standard, velocità, carico e velo d’acqua, che simula una debole pioggia, fissi. Per fornire valori attendibili e confrontabili tra loro le attrezzature di questo tipo devono muoversi a velocità costante sulla pavimentazione. Currently, in fact, only the adherence (micro-texture) of road pavements is measured, which is a fundamental characteristic for the purposes of active safety, but not the only one. It is measured at "high efficiency" through various equipment, the most common of which is the S.C.R.I.M. (Sideway Force Coefficient Routine Investigation Machine) and its derivatives. These equipments measure the interaction between tire and pavement in standardized conditions by means of the CAT, Transversal Adhesion Coefficient, which, in case of rain, brakes and maintains the desired straight and cornering trajectories. speed, load and veil of water, which simulates a light rain, fixed. To provide reliable and comparable values, equipment of this type must move at a constant speed on the pavement.

Nelle versioni più moderne, a questa apparecchiatura è anche applicata un’attrezzatura aggiuntiva, posta prima della zona di innaffiamento per la ruota di misura dell’aderenza, comprendente un laser che valuta la tessitura superficiale (macrotessitura) della pavimentazione misurandone direttamente le piccole asperità presenti riportate in termini di altezza in sabbia equivalente, la vecchia prova puntuale di cui si mostra lo schema in fig.3. In the most modern versions, additional equipment is also applied to this equipment, placed before the watering area for the adhesion measuring wheel, including a laser that evaluates the surface texture (macro-texture) of the flooring by directly measuring the small roughnesses present. reported in terms of equivalent sand height, the old punctual test of which the diagram is shown in fig. 3.

Con un volume di sabbia V fisso, R risultante è variabile e funzione della profondità delle valli e dell’altezza delle punte. Se R è grande, la tessitura è fine, se R è piccolo la tessitura è grossa- profonda. Lo smaltimento dell’acqua sotto la ruota è migliore se la tessitura è profonda. With a fixed volume of sand V, the resulting R is variable and a function of the depth of the valleys and the height of the peaks. If R is large, the texture is fine, if R is small, the texture is coarse-deep. The disposal of water under the wheel is better if the texture is deep.

La misura con lo SCRIM si fa in termini di MPD cioè di altezza media delle punte dei sassi superficiali presenti su di una porzione di superficie secondo la Norma ASTM E1845. L’MPD dà una valutazione della dimensione delle punte presenti sulla superficie stradale che permettono lo smaltimento più o meno rapido, ma non valutato analiticamente, delle acque di pioggia in modo che si “allontani” il film di acqua che impedisce il contatto diretto tra pneumatico e pavimentazione, ma non è correlata all’aderenza. The measurement with the SCRIM is done in terms of MPD that is the average height of the peaks of the surface stones present on a portion of the surface according to the ASTM E1845 standard. The MPD gives an evaluation of the size of the points on the road surface that allow the more or less rapid disposal, but not analytically evaluated, of the rain water so that the film of water that prevents direct contact between the tire is "removed" and flooring, but it is not related to adhesion.

La Fig.4a mostra una sezione schematica dello pneumatico sulla pavimentazione in cui sono indicate tre zone dove avviene il contatto di tipo diverso tra pneumatico e superficie e nella Fig.4b si vede anche la ruota sulla superficie stradale bagnata, con visione da sotto con supporto trasparente, della superficie a contatto con uno pneumatico con scanalature. Fig.4a shows a schematic section of the tire on the pavement in which three areas are indicated where the different type of contact between tire and surface occurs and in Fig.4b the wheel on the wet road surface is also seen, with a view from below with support transparent, of the surface in contact with a tire with grooves.

Le valutazioni delle superfici oggi sono rilevate e presentate separatamente con i due attuali sistemi di misura, benché la loro influenza sulla stabilità dei veicoli in rotolamento, in curva e in frenata siano intrinsecamente collegate: ad esempio, lo stesso valore di aderenza con tessiture diverse potrebbe non essere ottenibile se il velo d’acqua è maggiore del millimetro con cui si valuta il CAT e non riesce ad essere smaltito da una superficie a tessitura fine; questa differenza si accentua all’aumentare della velocità rispetto a quella standard di misura, che è 60 Km/h. L’aderenza, infatti, per esplicarsi richiede il contatto diretto tra pavimentazione e pneumatico e questo contatto è valutato dalle attuali macchine a 60 km/h e con 1mm di spessore del velo liquido. Una tessitura più rugosa (con punte più alte) permette però smaltimenti di film d’acqua più alti, cioè con piogge torrenziali o con velocità più elevate a parità di spessore di film. Surface assessments are now detected and presented separately with the two current measurement systems, although their influence on the stability of vehicles in rolling, cornering and braking are intrinsically linked: for example, the same grip value with different textures could not be obtainable if the water veil is greater than the millimeter used to evaluate the CAT and cannot be disposed of by a surface with a fine texture; this difference is accentuated as the speed increases compared to the standard measurement one, which is 60 Km / h. Adherence, in fact, requires direct contact between the pavement and the tire to take place and this contact is evaluated by current machines at 60 km / h and with a thickness of 1mm of the liquid film. A more wrinkled texture (with higher peaks), however, allows the disposal of higher water films, that is, with torrential rains or with higher speeds for the same film thickness.

È quindi auspicabile una valutazione analitica e connessa dei due parametri, come si propone nella presente invenzione. An analytical and connected evaluation of the two parameters, as proposed in the present invention, is therefore desirable.

Per la misura del CAT si impiegano quindi attrezzature che prevedono misure meccaniche “empiriche” con acqua per simulare la scivolosità della pavimentazione in una condizione molto standardizzata, che viene poi estesa a tutte le condizioni di impiego reale che quasi sempre sono molto diverse; il suo impiego quindi per decidere quando effettuare le manutenzioni richiede esperienza e non è univoco. Tale attrezzatura presenta inoltre altri svantaggi, tra i quali citiamo: For the measurement of the CAT, therefore, equipment is used that foresee “empirical” mechanical measurements with water to simulate the slipperiness of the pavement in a very standardized condition, which is then extended to all the conditions of real use which are almost always very different; its use therefore to decide when to carry out maintenance requires experience and is not unique. This equipment also has other disadvantages, among which we mention:

• Dipendenza dei rilievi dalla ruota di misura, che è uno pneumatico standardizzato per mescola della gomma legata all’isteresi nel contatto gommainerte, dalla dimensione, e dalla forma della superficie di contatto, priva di sculture drenanti; • Dependence of the reliefs on the measuring wheel, which is a standardized tire for rubber compound linked to the hysteresis in the rubber-inert contact, on the size and shape of the contact surface, devoid of draining sculptures;

• Necessità di utilizzare acqua per simulare la scivolosità della pavimentazione e dipendenza della misura dallo spessore del velo idrico che si ottiene, che non è sempre costante nello spazio e che comunque ha valori ridotti pari a piogge di media intensità per motivi di quantità d’acqua necessari; • Need to use water to simulate the slipperiness of the pavement and dependence of the measurement on the thickness of the water veil obtained, which is not always constant in space and which in any case has reduced values equal to medium intensity rainfall due to the quantity of water necessary;

• Imprecisioni nell’utilizzo della macchina a velocità basse, inferiori a 60 km/h e forte indeterminazione dei dati per velocità superiori, che sono le più importanti nelle strade primarie; • Inaccuracies in the use of the car at low speeds, below 60 km / h and strong uncertainty of the data for higher speeds, which are the most important on primary roads;

• Impossibilità comunque di fare misure a velocità superiore perché, non cambiando i criteri, richiederebbero volumi di acqua molto più elevati e quindi o veicoli più grandi o autonomie ridotte a pochi chilometri. • In any case, it is impossible to make measurements at a higher speed because, if the criteria are not changed, they would require much higher volumes of water and therefore either larger vehicles or ranges reduced to a few kilometers.

Altra tecnica nota è quella della ruota frenata, con cui si misura l’attrito dello pneumatico che striscia sulla superficie stradale, ma si tratta di una caratteristica diversa dall’aderenza. È usata solo per impieghi aeroportuali dove la valutazione del dato è ancora più empirica ed affidata alla scelta del pilota secondo indicazioni generali e ad abitudini di esperienza acquisita consolidate, ma da gestire solo con personale molto esperto (richiede attività deduttive). Another known technique is that of the braked wheel, with which the friction of the tire that crawls on the road surface is measured, but this is a different characteristic from grip. It is used only for airport uses where the evaluation of the data is even more empirical and entrusted to the choice of the pilot according to general indications and to consolidated acquired experience habits, but to be managed only with very experienced personnel (requires deductive activities).

Tutte le metodologie di rilevamento oggi note hanno i loro limiti intrinseci in quanto devono misurare il fenomeno reale che è molto complesso, con problematiche insite nelle interazioni pneumatico/strada legate all’adesione tra gomma e inerti superficiali della pavimentazione, all’isteresi della gomma, alla sua deformabilità e ai suoi trattamenti meccanici, quali per esempio le scolpiture realizzate per incrementare l’evacuazione delle acque piovane durante il rotolamento. Si affidano pertanto all’empirismo di rendere standard lo pneumatico e le sue condizioni di funzionamento, con l’uso di acqua per simulare una pioggia limitata ed imponendo una velocità di rilevamento fissa: Il metodo attuale quindi comporta la necessità di fare correzioni sempre empiriche, se la temperatura alla quale vengono fatti i rilievi è diversa da un valore prefissato o la velocità di prova non è costante. La valutazione del livello di sicurezza relativamente all’aderenza quindi è fatta, per estensione, alle condizioni di funzionamento della strada, verificata dall’esperienza, cioè dall’uso consolidato nel tempo dei dati rilevati con misura standardizzata e semplificata. All the detection methodologies known today have their intrinsic limits as they must measure the real phenomenon which is very complex, with problems inherent in the tire / road interactions related to the adhesion between rubber and surface aggregates of the pavement, to the hysteresis of the rubber, its deformability and its mechanical treatments, such as for example the grooves made to increase the evacuation of rainwater during rolling. They therefore rely on the empiricism of making the tire and its operating conditions standard, with the use of water to simulate a limited rainfall and imposing a fixed detection speed: The current method therefore involves the need to always make empirical corrections, if the temperature at which the measurements are made is different from a predetermined value or the test speed is not constant. The assessment of the safety level in relation to adherence is therefore made, by extension, to the operating conditions of the road, verified by experience, that is, by the consolidated use of the data collected over time with standardized and simplified measurement.

È sentito quindi il bisogno di trovare un metodo di misurazione di caratteristiche superficiali di pavimentazione stradale che riduca la soggettività presente per le diverse utilizzazioni e che si basi su caratteristiche inalterabili della superficie stradale affrontate da un punto di vista diverso da quello della riproduzione del fenomeno complesso. In più, che copra gli aspetti trascurati degli effetti della velocità, cioè sia misurabile anche da veicolo fermo, ma che permetta valutazioni a velocità diverse, con livelli di acqua di pioggia anche molto più elevati del millimetro previsto con le attrezzature usate attualmente. Questi maggiori spessori di acqua possono infatti essere legati alle irregolarità delle superfici o alla loro posizione in punti specifici della strada. The need is therefore felt to find a method for measuring the surface characteristics of road pavement which reduces the subjectivity present for the different uses and which is based on unalterable characteristics of the road surface faced from a point of view different from that of the reproduction of the complex phenomenon. . In addition, it covers the neglected aspects of the effects of speed, that is, it can also be measured when the vehicle is stationary, but which allows evaluations at different speeds, with rain water levels even much higher than the millimeter expected with the equipment currently used. These greater thicknesses of water can in fact be linked to the irregularities of the surfaces or their position in specific points of the road.

E’ dunque ricercata una metodologia che sia affidabile e ripetibile nei risultati, che offra e superi nella sua capacità di valutazione le metodologie dello stato attuale della tecnica e che sia economica nella realizzazione e nell’uso dell’attrezzatura che la applichi. A methodology is therefore sought that is reliable and repeatable in the results, which offers and exceeds in its evaluation capacity the methodologies of the current state of the art and which is economical in the construction and use of the equipment that applies it.

Sommario dell’invenzione Summary of the invention

Quindi lo scopo primario della presente invenzione è quindi quello di realizzare un metodo di misurazione di caratteristiche superficiali di pavimentazione stradale che risolva i problemi prima menzionati e che sia economico e di semplice implementazione, senza richiedere grossi investimenti per macchinari ingombranti per le cisterne dell’acqua che richiedono inoltre frequenti rifornimenti nel corso delle prove. Therefore, the primary purpose of the present invention is therefore to provide a method for measuring surface characteristics of road pavement which solves the problems mentioned above and which is economical and easy to implement, without requiring large investments for bulky machinery for water tanks. which also require frequent refueling during the tests.

Questi ed altri scopi sono raggiunti mediante un metodo di rilevamento del coefficiente di aderenza di una pavimentazione stradale bagnata in cui sono previsti - due o più scale di definizione della qualità della tessitura di pavimentazioni stradali comprendenti almeno una prima scala di definizione della qualità della tessitura per pavimentazione regolare e una seconda scala di definizione della qualità della tessitura per pavimentazione irregolare, These and other purposes are achieved by means of a method for detecting the coefficient of adhesion of a wet road pavement in which - two or more scales for defining the quality of the road pavement texture are provided, comprising at least a first scale for defining the quality of the weaving for regular pavement and a second scale to define the texture quality for uneven pavement,

- una o più correlazioni matematiche rappresentanti la quantità di acqua che è necessario smaltire da pavimentazioni stradali bagnate per mantenere un contatto tra uno pneumatico di un veicolo e una superficie di pavimentazioni stradali bagnate, con il variare dello spessore di velo d’acqua presente sulla superficie in funzione della velocità di avanzamento dello pneumatico , - one or more mathematical correlations representing the quantity of water that must be disposed of from wet road pavements to maintain contact between a vehicle tire and a wet road pavement surface, with the variation of the thickness of the water film on the surface as a function of the forward speed of the tire,

- un sistema di acquisizione di dati correlati a condizioni e caratteristiche di pavimentazioni stradali, - a data acquisition system related to road pavement conditions and characteristics,

- mezzi computerizzati provvisti di software di gestione dati per elaborare dati microgeometrici della pavimentazione, - computerized means equipped with data management software to process microgeometric data of the pavement,

- un sistema informatizzato per la rappresentazione di pavimentazioni stradali mediante immagini in 3D, - a computerized system for the representation of road pavements by means of 3D images,

in cui il metodo comprende i seguenti stadi: where the method comprises the following stages:

a) individuare specifiche aree di rilevamento della pavimentazione stradale di cui rilevare caratteristiche microgeometriche, a) identify specific detection areas of the road pavement of which to detect microgeometric characteristics,

b) riprendere immagini ad altissima definizione di dette aree di rilevamento, c) costruire immagini digitali in 3D della pavimentazione stradale di dette aree di rilevamento, b) take very high definition images of said detection areas, c) build 3D digital images of the road pavement of said detection areas,

d) fare un’analisi spettrale delle aree di rilevamento; d) perform a spectral analysis of the detection areas;

e) elaborare sequenze di sezioni di dette immagini digitali in 3D e misurare per ogni sezione i-esima un’area Ai libera da materiale litico attraverso cui può scorrere acqua; e) process sequences of sections of said digital 3D images and measure for each i-th section an area Ai free from lithic material through which water can flow;

f) inserire i dati dell’area Ai di ogni sezione i-esima nelle dette correlazioni matematiche e ricavare una quantità di acqua smaltibile a diverse velocità in funzione di uno spessore di velo idrico, f) enter the data of area Ai of each i-th section in the said mathematical correlations and obtain a quantity of water that can be disposed of at different speeds depending on a thickness of the water veil,

g) confrontare le quantità di acqua smaltibile con dette scale di qualità della tessitura e assegnare un livello di qualità alle dette aree di rilevamento in esame, g) compare the quantities of disposable water with said weaving quality scales and assign a quality level to said survey areas under examination,

h) sezionare trasversalmente le sezioni ottenute in precedenza con un piano disposto a distanza fissa da e parallelo al piano di riferimento della pavimentazione stradale, rilevare i valori della microtessitura della pavimentazione stradale nelle aree di rilevamento e determinare un coefficiente di aderenza di base della pavimentazione stradale in assenza di acqua sulla pavimentazione stradale. . h) cross-section the sections obtained previously with a plane arranged at a fixed distance from and parallel to the reference plane of the road pavement, detect the values of the micro-texture of the road pavement in the survey areas and determine a basic coefficient of adhesion of the road pavement in the absence of water on the road pavement. .

Grazie alle sue caratteristiche il metodo di rilevamento dell’invenzione consente di determinare il livello delle caratteristiche della superficie stradale per garantire il passaggio sicuro dei veicoli tramite il solo studio della sua forma e della composizione strutturale. Contribuiscono al raggiungimento dell’obiettivo la ricognizione della qualità della pavimentazione mediante l’acquisizione di immagini ad alto livello di definizione che, insieme a specifiche indicazioni metodologiche, permettono di individuare le diverse capacità della superficie stradale nello smaltimento dell’acqua e nell’aderenza fornibile dopo che l’acqua sia stata smaltita dalla pavimentazione. In questo metodo non è necessario tenere conto del contributo delle scolpiture dello pneumatico che, nel caso in cui sono presenti sullo pneumatico, danno solo un contributo positivo aggiuntivo allo smaltimento dell’acqua. Thanks to its characteristics, the method of detection of the invention allows to determine the level of the characteristics of the road surface to ensure the safe passage of vehicles by only studying its shape and structural composition. The recognition of the quality of the pavement through the acquisition of high-definition images which, together with specific methodological indications, make it possible to identify the different capacities of the road surface in the disposal of water and in the adhesion that can be provided. after the water has been drained from the pavement. In this method it is not necessary to take into account the contribution of the tire treads which, if they are present on the tire, only make an additional positive contribution to the disposal of water.

Un'altra caratteristica importante del metodo di rilevamento dell’invenzione è di individuare la funzionalità complessiva di ogni tratto della superficie stradale procedendo in due stadi: Another important feature of the invention detection method is to identify the overall functionality of each stretch of the road surface by proceeding in two stages:

• prima esso valuta la capacità con cui la superficie stradale elimina l’acqua senza tenere conto di eventuali contributi dovuti ad uno pneumatico scolpito, che aggiungerebbe ulteriori condizioni di sicurezza; • first it assesses the ability with which the road surface eliminates water without taking into account any contributions due to a treaded tire, which would add additional safety conditions;

• poi esso misura l’aderenza possibile nel contatto certo tra pneumatico e superficie in assenza dell’acqua. • then it measures the possible adherence in the certain contact between the tire and the surface in the absence of water.

Ovvero, il metodo misura l’acqua smaltibile, variabile con la velocità del veicolo e con l’altezza del velo liquido, calcolandola solo con valutazioni di tipo idraulico sulla portata che ha la tessitura del tratto di strada sotto esame. Esso misura poi l’aderenza fornibile nel contatto che ne consegue, collegata alla forma e alla densità delle punte presenti nella microtessitura della superficie nonché alla natura dei materiali che le costituiscono. That is, the method measures the disposable water, which varies with the speed of the vehicle and with the height of the liquid film, calculating it only with hydraulic evaluations on the flow rate of the texture of the stretch of road under examination. It then measures the adherence that can be provided in the resulting contact, connected to the shape and density of the tips present in the micro-texture of the surface as well as to the nature of the materials that constitute them.

Il principio su cui si basa il metodo dell’invenzione viene ora descritto sommariamente. The principle on which the method of the invention is based is now briefly described.

Il metodo di misurazione della tessitura superficiale della strada prevede di determinare un indice chiamato convenzionalmente TEX, per ragioni di semplificazione e comprensione, che serve a stabilire la capacità di quel punto della pavimentazione ad eliminare, al passaggio della ruota del veicolo, l’acqua che lo ricopre e serve a indicare la qualità del contatto esistente tra ruota e superficie della pavimentazione. The method of measuring the surface texture of the road involves determining an index conventionally called TEX, for reasons of simplification and understanding, which serves to establish the ability of that point of the pavement to eliminate, as the vehicle wheel passes, the water that it covers it and serves to indicate the quality of the contact between the wheel and the pavement surface.

È poi previsto il rilevamento dell’aderenza tra la ruota e la superficie senza il velo idrico separatore il cui spessore è connesso al clima dominante nel territorio attraversato, ma anche alle caratteristiche morfologiche e strutturali della sola pavimentazione (larghezza e pendenza) e della sua posizione nell’ambito della strada (rettifilo o curva), nonché del tipo del traffico che la percorre. Queste ultime informazioni vengono correlate con lo spessore del “velo” idrico, che può essere anche di spessore elevato, da smaltire in relazione alle velocità necessarie per il tipo di strada e delle sue caratteristiche geometriche. It is then foreseen the detection of the adhesion between the wheel and the surface without the separating water veil whose thickness is connected to the dominant climate in the area crossed, but also to the morphological and structural characteristics of the pavement alone (width and slope) and its position. within the road (straight or curved), as well as the type of traffic that runs along it. This last information is correlated with the thickness of the water "veil", which can also be very thick, to be disposed of in relation to the speeds necessary for the type of road and its geometric characteristics.

Dette caratteristiche, opportunamente combinate insieme, determinano il comportamento funzionale della struttura della pavimentazione nei confronti dei veicoli che la percorrono nella condizione meteorologica peggiore che si possa presentare in quanto a caduta di pioggia. Si tratta della condizione di riferimento nella valutazione della qualità della superficie stradale in termini di smaltimento di acqua necessario per avere il contatto diretto tra pneumatico e superficie stradale. Come appena citato, la condizione della strada convenzionalmente considerata essere la peggiore è quella in cui la pavimentazione ha la superficie bagnata e la sua qualità viene valutata con l’attitudine della sola superficie a smaltire il velo di acqua che si forma in condizioni di pioggia. These characteristics, suitably combined together, determine the functional behavior of the pavement structure with respect to the vehicles traveling along it in the worst meteorological conditions that can occur in terms of rain fall. This is the reference condition in evaluating the quality of the road surface in terms of the disposal of water necessary to have direct contact between the tire and the road surface. As just mentioned, the condition of the road conventionally considered to be the worst is that in which the pavement has a wet surface and its quality is evaluated with the ability of the surface alone to dispose of the veil of water that forms in rainy conditions.

In una tale condizione di superficie bagnata, le caratteristiche della superficie stradale che interessa rilevare sono: In such a wet surface condition, the characteristics of the road surface to be surveyed are:

• la pendenza longitudinale e quella trasversale; • the longitudinal and transverse slope;

• l’eventuale presenza di zone depresse disposte in modo irregolare rispetto al piano ideale della strada; • the possible presence of depressed areas arranged irregularly with respect to the ideal road level;

• la natura e la forma dei materiali costituenti la pavimentazione; • the nature and shape of the materials making up the flooring;

• l’aderenza tra pneumatico e pavimentazione quando i due elementi si toccano. • the adhesion between the tire and the pavement when the two elements touch.

Quindi con il metodo dell’invenzione viene determinata la qualità della pavimentazione stradale per mezzo di misure oggettive di caratteristiche microgeometriche della superficie stradale, che sono fisse ed indipendenti dalla forma e dal tipo di pneumatico di misura impiegato e dalla velocità alla quale si svolge il rilievo. Tali grandezze “fisse”, che si trasformano comunque nel tempo a causa del degrado, interferiscono sempre allo stesso modo con il funzionamento dei veicoli, gestendo lo smaltimento delle acque di pioggia in relazione allo spessore del possibile film d’acqua che le può ricoprire al variare delle condizioni climatiche della zona e alla velocità di percorrenza massima del tratto, correggibili per tenere conto di occorrenze puntuali nel tratto stradale come la presenza di depressioni macroscopiche (pozzanghere estese) o accumuli anomali dovuti alla macro geometria della strada. Therefore, with the method of the invention, the quality of the road pavement is determined by means of objective measurements of the microgeometric characteristics of the road surface, which are fixed and independent of the shape and type of measurement tire used and the speed at which the survey is carried out. . These "fixed" quantities, which in any case transform over time due to degradation, always interfere in the same way with the operation of vehicles, managing the disposal of rainwater in relation to the thickness of the possible film of water that can cover them at the vary in the climatic conditions of the area and the maximum travel speed of the section, which can be corrected to take into account specific occurrences in the road section such as the presence of macroscopic depressions (large puddles) or anomalous accumulations due to the macro geometry of the road.

In sintesi, se il film d’acqua è smaltibile dalla tessitura anche nella condizione di funzionamento peggiore, la strada è considerata sicura al massimo. Con quello che può fare negli altri casi intermedi si ottiene una scala di qualità su cui basare le decisioni per il mantenimento al livello di sicurezza che si vuole. In summary, if the water film can be disposed of from the texture even in the worst operating conditions, the road is considered as safe as possible. With what it can do in the other intermediate cases, you get a quality scale on which to base decisions for maintaining the desired level of safety.

Rilevando quindi le caratteristiche superficiali citate grazie al metodo dell’invenzione si definisce la natura e lo stato in essere della superficie stradale in relazione a tali grandezze, che misuriamo convenzionalmente con l’indice detto TEX,. Lo stato della superficie della pavimentazione si mette in correlazione quindi con le condizioni di funzionamento ottimali necessarie, per mezzo dei criteri matematicofisici definiti, rilevando anche il livello di qualità della superficie, in rapporto ad una scala di livelli convenzionali che va da ottimo a scarso, secondo graduatorie di affidabilità e sicurezza decrescenti predefinite e diverse per vari tipi di strade, nei loro diversi punti e per le loro condizioni di regolarità superficiale più o meno elevata. Therefore, by detecting the surface characteristics mentioned thanks to the method of the invention, the nature and state of the road surface is defined in relation to these quantities, which we conventionally measure with the index called TEX. The state of the flooring surface is therefore correlated with the necessary optimal operating conditions, by means of the mathematical-physical criteria defined, also noting the level of quality of the surface, in relation to a scale of conventional levels ranging from excellent to poor, according to predefined and different decreasing reliability and safety rankings for various types of roads, in their different points and for their conditions of more or less high surface regularity.

Il collegamento con i diversi gradi di sicurezza e affidabilità esplicabili da dette caratteristiche al variare dei tipi di strada e delle condizioni di uso, può essere fatto in due modi: The connection with the different degrees of safety and reliability that can be explained by these characteristics as the types of road and conditions of use vary, can be done in two ways:

• mediante il confronto con misure empiriche tradizionali su superfici simili già rilevate, • by comparison with traditional empirical measurements on similar surfaces already detected,

• o operando con opportuni algoritmi calibrati che misurano le diverse velocità di smaltimento dell’acqua delle tessiture rilevate in relazione ai livelli di pioggia, alle geometrie della strada in termini di pendenze longitudinali e trasversali, alle sue condizioni di regolarità e alle velocità massime di uso connesse ai tipi di impiego, urbani o extraurbani della strada stessa. • o operating with appropriate calibrated algorithms that measure the different water disposal speeds of the textures detected in relation to the rainfall levels, the geometry of the road in terms of longitudinal and transverse slopes, its regularity conditions and maximum speeds of use connected to the types of use, urban or suburban, of the road itself.

Il metodo dell’invenzione quindi prevede di rilevare dapprima, con immagini tridimensionali, caratteristiche intrinseche della sola superficie stradale in termini di micro e macrotessitura e dei materiali che la realizzano per collegarle, in seguito, tramite operazioni fisico-matematiche, al comportamento della medesima nelle interazioni con gli pneumatici nei diversi settori descritti in figura 1. The method of the invention therefore provides for first detecting, with three-dimensional images, intrinsic characteristics of the road surface only in terms of micro and macro texture and of the materials that make it up to connect them, later, through physical-mathematical operations, to the behavior of the same in the interactions with tires in the different sectors described in figure 1.

Il rilievo delle caratteristiche intrinseche della superficie della pavimentazione di una strada si effettua tramite macchine fotografiche ad alta risoluzione e/o laser e/o fotocamere 3D e/o altri sistemi di acquisizione della morfologia tridimensionale della superficie che permettono di esaminare un tratto di lunghezza predefinita di pavimentazione rappresentata come in figura 7, la quale mostra in modo esemplare la ripresa fatta di una superficie di pavimentazione in cui si vedono con precisione le rugosità e di rielaborarle con un computer dopo avere fatto, vantaggiosamente, ma non necessariamente, un’analisi spettrale delle aree di rilevamento,. The survey of the intrinsic characteristics of the surface of the pavement of a road is carried out using high-resolution cameras and / or lasers and / or 3D cameras and / or other systems for acquiring the three-dimensional morphology of the surface that allow to examine a stretch of predefined length. of pavement represented as in figure 7, which shows in an exemplary way the recovery made of a pavement surface in which the roughness can be seen with precision and to re-elaborate them with a computer after having made, advantageously, but not necessarily, a spectral analysis detection areas ,.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un metodo di misurazione caratteristiche superficiali di una pavimentazione stradale conforme all’invenzione, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become more evident in the light of the detailed description of a preferred, but not exclusive, embodiment of a method for measuring surface characteristics of a road pavement according to the invention, illustrated by way of non-limiting example, with the help of the joined drawing tables in which:

la Fig. 1 rappresenta uno schema di come caratteristiche superficiali di una pavimentazione stradale influiscono sul traffico su gomma, Fig. 1 represents a diagram of how surface characteristics of a road pavement affect road traffic,

la Fig.2 rappresenta un grafico della tessitura della superficie stradale, Fig. 2 represents a graph of the texture of the road surface,

la Fig. 3 rappresenta uno schema della prova della tessitura di una superficie stradale dello stato della tecnica, Fig. 3 represents a diagram of the road surface texture test of the state of the art,

La Fig.4a mostra una sezione schematica dello pneumatico sulla pavimentazione in cui sono indicate tre zone dove avviene il contatto tra pneumatico e superficie; la Fig.4b mostra la traccia della ruota sulla superficie stradale bagnata, con visione da sotto; Fig.4a shows a schematic section of the tire on the pavement in which three areas are indicated where the contact between tire and surface occurs; Fig.4b shows the trace of the wheel on the wet road surface, with a view from below;

La fig. 5 mostra due scale con i livelli di qualità di pavimentazione stradale in due condizioni diverse, Fig. 5 shows two scales with road pavement quality levels in two different conditions,

la Fig.6a mostra un grafico con curve relative alla quantità di acqua da smaltire al variare dello spessore del velo d’acqua sulla pavimentazione, Fig.6a shows a graph with curves relating to the amount of water to be disposed of as the thickness of the water veil on the flooring varies,

la Fig.6b mostra schematicamente il fenomeno dell’aquaplaning, Fig.6b schematically shows the aquaplaning phenomenon,

la Fig. 7 mostra una immagine ingrandita in 3D di un’area di pavimentazione stradale, Fig. 7 shows an enlarged 3D image of a road pavement area,

la Fig. 8 mostra l’ingrandimento di una sezione verticale di un tratto di superficie stradale bagnato, Fig. 8 shows the enlargement of a vertical section of a stretch of wet road surface,

la Fig. 9 mostra l’ingrandimento di una sezione verticale di un tratto di superficie stradale bagnata definita “positiva”, Fig. 9 shows the enlargement of a vertical section of a stretch of wet road surface defined as "positive",

la Fig. 10 mostra l’ingrandimento di una sezione verticale di un tratto di superficie stradale bagnata definita “negativa”, Fig. 10 shows the enlargement of a vertical section of a stretch of wet road surface defined as "negative",

la Fig. 11 mostra la foto ingrandita di una sezione verticale di pavimentazione drenante a tessitura “negativa” con evidenziate le aree di scorrimento dell’acqua, la Fig.12 mostra uno schema del principio alla base della valutazione della sezione idraulica di smaltimento, Fig. 11 shows the enlarged photo of a vertical section of draining flooring with a "negative" texture with the water flow areas highlighted, Fig. 12 shows a diagram of the principle underlying the evaluation of the hydraulic disposal section,

la Fig.13 mostra un esempio applicativo del grafico della Fig.6a in un test, la Fig.14 mostra due sezioni di superficie stradali di tipo diverso per la valutazione del coefficiente di aderenza, Fig.13 shows an application example of the graph of Fig.6a in a test, Fig.14 shows two sections of road surfaces of different types for the evaluation of the coefficient of adhesion,

la Fig. 15 mostra un grafico con una curva dell’andamento del coefficiente di aderenza fornito dalla superficie stradale di sezionamento, Fig. 15 shows a graph with a curve of the trend of the coefficient of adhesion provided by the sectioning road surface,

la Fig.16 mostra un grafico con i coefficienti d’incremento alla scala del coefficiente di aderenza piatto che fornisce un punto della superficie stradale, Fig. 16 shows a graph with the coefficients of increase on the scale of the flat coefficient of adhesion that provides a point of the road surface,

la Fig. 17 mostra un grafico con riferita al coefficiente di aderenza modificato fornisce la scala dei valori di qualità di un punto della superficie stradale, Fig. 17 shows a graph with reference to the modified coefficient of adhesion provides the scale of the quality values of a point on the road surface,

la Fig.18 illustra una formula per calcolare l’Estimated Road Noiseness Level, La Fig.19 rappresenta i valori puntuali rilevati per tronchi omogenei ai diversi livelli di qualità dove sono riportati i valori che oggi si rilevano con una attrezzatura SCRIM con parametro CAT, Fig. 18 illustrates a formula for calculating the Estimated Road Noiseness Level, Fig. 19 represents the punctual values measured for homogeneous trunks at different quality levels where the values that are now found with a SCRIM equipment with CAT parameter are reported,

Le figg.20 e 21 mostrano attrezzature di misura delle caratteristiche da rilevare. Descrizione di forme di realizzazione preferite dell’invenzione Figures 20 and 21 show equipment for measuring the characteristics to be detected. Description of preferred embodiments of the invention

Facciamo dapprima alcune considerazioni di premessa sul campo di applicazione del metodo di misurazione dell’invenzione. Let's first make some preliminary considerations on the field of application of the invention measurement method.

La valutazione della qualità delle superfici stradali deve poter essere adeguata al tipo di strade tenendo conto di volta in volta della sicurezza sia di veicoli ad alte prestazioni, che viaggiano alle velocità più alte ammesse, con pneumatici aventi un battistrada largo e schematizzabili in un’ampia superficie di contatto P.E.20x15 cm, fino agli pneumatici ancora più grandi in uso per le gare automobilistiche su piste dove spesso la strada non viene misurata analiticamente, sia di quelli meno performanti, che viaggiano a velocità inferiori e con ruote meno larghe. Il fatto che una strada sicura per vetture del primo tipo sia sicura anche per la altre, non esclude che si valutino in modo personalizzato strade secondarie o di tipo non extraurbano, considerando valide caratteristiche superficiali minori in assoluto legate a ruote di altro tipo: su queste strade infatti le vetture più performanti comunque non potrebbero o non dovrebbero viaggiare a velocità troppo elevate. The evaluation of the quality of road surfaces must be able to be adapted to the type of roads, taking into account each time the safety of both high-performance vehicles, traveling at the highest permitted speeds, with tires having a wide tread and schematized in a wide contact surface P.E. 20x15 cm, up to the even larger tires used for car races on tracks where the road is often not measured analytically, both of the less performing ones, traveling at lower speeds and with less wide wheels. The fact that a safe road for cars of the first type is also safe for others does not exclude the possibility of evaluating secondary or non-extra-urban roads in a personalized way, considering valid surface characteristics that are absolutely minor linked to wheels of another type: on these roads, in fact, the most performing cars, however, could not or should not travel at too high speeds.

E’ noto che la superficie stradale deve fornire un certo livello di aderenza delle ruote in rotolamento denominato Coefficiente di Aderenza, in breve C.A., legato ad azioni complesse di interazione con lo pneumatico, ma che viene considerato solo per la parte che fornisce la strada. Lo pneumatico viene considerato come rigido e senza isteresi della gomma che potrà quindi migliorare le prestazioni fornite dalla pavimentazione, ma mai peggiorarle. Si opera quindi a favore della sicurezza definendo il minimo di aderenza fornibile. It is known that the road surface must provide a certain level of grip of the rolling wheels called the Adhesion Coefficient, in short C.A., linked to complex actions of interaction with the tire, but which is considered only for the part that provides the road. The tire is considered as rigid and without rubber hysteresis which can therefore improve the performance provided by the pavement, but never worsen it. We therefore work in favor of safety by defining the minimum adherence that can be supplied.

La superficie della pavimentazione offre questa caratteristica nel modo migliore in funzione della sua micro e macrotessitura, quando essa è asciutta oppure solo umida. La riduzione di questa aderenza avviene quando tra la gomma e la pavimentazione si interpone un velo di acqua dovuto alla pioggia. È allora necessario misurare l’efficacia con cui la superficie smaltisce questo velo quando lo pneumatico la copre, per consentire il contatto diretto tra gli inerti della pavimentazione e la gomma dello pneumatico. The surface of the flooring offers this characteristic in the best way according to its micro and macro texture, when it is dry or only humid. The reduction of this adhesion occurs when a film of water is interposed between the rubber and the pavement due to rain. It is then necessary to measure the effectiveness with which the surface disposes of this veil when the tire covers it, to allow direct contact between the inert materials of the pavement and the rubber of the tire.

L’aderenza tra pneumatico e pavimentazione è un fenomeno dovuto da due componenti: un fenomeno di adesione molecolare da un lato e un fenomeno di isteresi della gomma dall’altro. Per quanto riguarda la prima componente del fenomeno dell’aderenza esso si forma nel modo seguente. Al passaggio dello pneumatico sulla superficie della pavimentazione, le molecole della gomma si saldano temporaneamente con quelle del materiale con cui si trovano a contatto, secondo modalità che dipendono sia dalle caratteristiche della superficie stradale, sia dalle caratteristiche della gomma e perciò lo spostamento relativo si rende possibile solo spezzando questi legami. Nasce quindi una forza ritardatrice proporzionale alla grandezza della superficie di contatto tra pneumatico e superficie e tale fenomeno viene chiamato “adesione molecolare”. The adhesion between tire and pavement is a phenomenon due to two components: a phenomenon of molecular adhesion on one side and a phenomenon of rubber hysteresis on the other. As for the first component of the adhesion phenomenon, it is formed in the following way. As the tire passes over the surface of the pavement, the rubber molecules temporarily bond with those of the material with which they are in contact, in a manner that depends both on the characteristics of the road surface and on the characteristics of the rubber and therefore the relative displacement becomes possible only by breaking these bonds. A retarding force is then created proportional to the size of the contact surface between tire and surface and this phenomenon is called "molecular adhesion".

Questo fenomeno non dipende però dal tipo di pavimentazione ma principalmente dal tipo di gomme (negli impieghi estremi come nella Formula 1 si hanno gomme che sviluppano al massimo l’adesione, ma solo su superfici asciutte); la pavimentazione influisce più per la sua condizione di “asciutta” o “bagnata”. However, this phenomenon does not depend on the type of flooring but mainly on the type of tires (in extreme uses such as in Formula 1 there are tires that develop maximum adhesion, but only on dry surfaces); the pavement affects more for its condition of "dry" or "wet".

Per quanto riguarda la seconda componente del fenomeno, essa si spiega nel modo seguente. Se si vuol far superare ad uno pneumatico un’asperità, occorre che lo pneumatico si deformi, e questa deformazione, a causa delle proprietà viscoelastiche della gomma, assorbe energia sotto forma di lavoro di deformazione che non viene restituito, ma si trasforma in calore. Quindi per superare l’asperità, nasce una seconda forza frenante del veicolo, la cosiddetta “isteresi della gomma”. As regards the second component of the phenomenon, it is explained in the following way. If you want a tire to overcome a roughness, the tire must deform, and this deformation, due to the viscoelastic properties of the rubber, absorbs energy in the form of deformation work that is not returned, but is transformed into heat. So to overcome the roughness, a second braking force of the vehicle is born, the so-called "rubber hysteresis".

Questa parte del fenomeno, non trascurabile, è però valutata solo considerando la pavimentazione, per cui sulla valutazione dell’aderenza si dà importanza alla presenza di asperità (punte) e alla loro forma, mentre la parte legata al tipo di gomme non viene considerata come miglioramento per la sua aleatorietà legata alla grandissima variabilità di pneumatici esistenti. I due fenomeni ed in particolare l’adesione molecolare si producono solo se vi è un contatto diretto fra la superficie dello pneumatico e quella della pavimentazione, invece se fra i due corpi si trova interposto un film di acqua, essa scompare. Perché l’attrito continui a prodursi anche in condizioni di superficie bagnata, occorre rompere questo velo di acqua e rapidamente smaltirlo. A questo scopo servono le microasperità degli inerti esposti in superficie alla pavimentazione, che formano le micro e macro rugosità della pavimentazione che facilitano la rottura o l’interruzione del velo d’acqua e con le cavità presenti nel suo interno, coadiuvate dalle eventuali scolpiture del battistrada dello pneumatico, effettuano lo smaltimento dell’acqua dalla zona di contatto tra pneumatico e superficie. This part of the phenomenon, which is not negligible, is however evaluated only by considering the flooring, so that the evaluation of adhesion is given importance to the presence of roughness (points) and their shape, while the part linked to the type of tires is not considered as improvement due to its uncertainty linked to the great variability of existing tires. The two phenomena and in particular the molecular adhesion are produced only if there is direct contact between the surface of the tire and that of the pavement, instead if a film of water is interposed between the two bodies, it disappears. In order for friction to continue to occur even in conditions of a wet surface, this veil of water must be broken and quickly disposed of. For this purpose, the micro-roughness of the aggregates exposed on the surface of the pavement are used, which form the micro and macro roughness of the pavement that facilitate the breaking or interruption of the veil of water and with the cavities present inside it, assisted by any carving of the tread of the tire, carry out the disposal of water from the contact area between the tire and the surface.

Comunque, una quota minima di velo umido continua ad essere presente riducendo la capacità di adesione, che è al suo massimo solo se la superficie è perfettamente asciutta e arida. Di questo fatto il metodo dell’invenzione tiene conto con coefficienti correttivi. Su una superficie asciutta infatti l’aderenza è sempre molto elevata anche se la superficie della pavimentazione stradale è “liscia”, perché in tal caso è massima l’adesione molecolare. Naturalmente è sempre importante la percentuale di superficie litica rispetto ai vuoti. However, a minimum amount of wet film continues to be present, reducing the adhesion capacity, which is at its maximum only if the surface is perfectly dry and arid. The method of the invention takes this into account with corrective coefficients. On a dry surface, in fact, adhesion is always very high even if the surface of the road pavement is "smooth", because in this case the molecular adhesion is maximum. Of course, the percentage of stone surface with respect to voids is always important.

Le forze di isteresi generate dalla gomma invece intervengono anche se sussiste l’umidità, dopo eliminazione del velo idrico, perché è sufficiente che la gomma si possa deformare sulle asperità. L’intensità di questo fenomeno dipende unicamente dalla rugosità dovuta alle asperità macroscopiche della pavimentazione, cioè dalle macro rugosità. Comunque, il film di acqua presente non deve essere troppo spesso rispetto alla velocità di rotolamento dello pneumatico perché possono subentrare anche fenomeni di variazione della viscosità dell’acqua del film superficiale, che generano il distacco della gomma dalla superficie solida della pavimentazione, dando luogo al fenomeno dell’aquaplaning, che comporta l’impossibilità dello pneumatico di toccare la superficie della pavimentazione e quindi di governare la direzionalità della vettura, qualsiasi sia la qualità della struttura della sua superficie. Questo eccesso di spessore di film d’acqua, a parità di intensità di pioggia, è spesso dovuto alla macro irregolarità della superficie che, anche se dotata di buone caratteristiche per l’aderenza, non può esplicare tali caratteristiche in quanto il film d’acqua diventa imperforabile in fase di aquaplaning. Per questa ragione, tra le valutazioni deve entrare anche quella della presenza di depressioni irregolari che aumentano i normali spessori dovuti alla pioggia. Il metodo di misurazione dell’invenzione prende in considerazione queste particolari condizioni e permette di formulare un giudizio sul livello di qualità specifico anche per questi aspetti che sono fondamentali per la guida in sicurezza e che i sistemi di misura della tecnica nota non valutano. The hysteresis forces generated by the rubber, on the other hand, intervene even if there is moisture, after eliminating the water film, because it is sufficient for the rubber to be deformed on the roughness. The intensity of this phenomenon depends solely on the roughness due to the macroscopic roughness of the flooring, that is, the macro roughness. However, the film of water present must not be too thick with respect to the rolling speed of the tire because phenomena of variation of the water viscosity of the surface film can also occur, which generate the detachment of the rubber from the solid surface of the pavement, giving rise to aquaplaning phenomenon, which makes it impossible for the tire to touch the surface of the pavement and therefore to govern the direction of the car, whatever the quality of the structure of its surface. This excess of thickness of the water film, with the same intensity of rain, is often due to the macro irregularity of the surface which, even if it has good characteristics for adhesion, cannot exert these characteristics as the water film becomes impervious to puncture during aquaplaning. For this reason, the evaluation must also include that of the presence of irregular depressions which increase the normal thicknesses due to rain. The method of measurement of the invention takes into consideration these particular conditions and allows to formulate a judgment on the specific quality level also for these aspects that are fundamental for driving in safety and that the measurement systems of the known art do not evaluate.

In condizioni di planarità senza depressioni, invece il film liquido che si forma per l’intensità di pioggia variabile anche dal ruscellamento connesso alle pendenze presenti, che possono contribuire ad aumentarlo o a diminuirlo; esso deve essere eliminato in modo che possa avvenire il contatto tra i due materiali dello pneumatico e della superficie della pavimentazione stradale. La riduzione di spessore del film d’acqua dipende sempre dalla capacità della superficie stradale di smaltire l’acqua che, con pneumatico liscio, è prodotta solo per l’effetto della macrorugosità della pavimentazione. In conditions of flatness without depressions, on the other hand, the liquid film that forms due to the varying intensity of rain also from the runoff connected to the slopes present, which can contribute to increase or decrease it; it must be eliminated so that contact between the two materials of the tire and the surface of the road pavement can occur. The reduction in thickness of the water film always depends on the ability of the road surface to dispose of the water which, with a smooth tire, is produced only by the effect of the macro-roughness of the pavement.

Chiaramente, la quantità d’acqua che deve essere smaltita non dipende solo dall’intensità delle piogge possibili sul tratto esaminato ma anche dalla velocità con cui il veicolo percorre il medesimo tratto. Si evince quindi che il fenomeno dell’aderenza dipende essenzialmente, a parità di pneumatico che la percorre, dalle caratteristiche superficiali della pavimentazione microrugosità, macrorugosità e dalla natura dei materiali, che sono più o meno efficaci in relazione alla velocità con cui la strada viene percorsa, senza dimenticare la geometria degli accumuli per depressioni e pendenze. Clearly, the amount of water that must be disposed of depends not only on the intensity of the possible rains on the stretch examined but also on the speed with which the vehicle travels along the same stretch. It is therefore clear that the phenomenon of adhesion essentially depends, for the same tire that runs on it, on the surface characteristics of the pavement micro-roughness, macro-roughness and the nature of the materials, which are more or less effective in relation to the speed with which the road is traveled. , without forgetting the geometry of the accumulations for depressions and slopes.

Il metodo di misurazione dell’invenzione viene ora descritto in dettaglio nelle sue varie fasi principali. The method of measurement of the invention is now described in detail in its various main phases.

a - Definizione delle quantità di acqua da smaltire e dei livelli di efficienza nello smaltimento. a - Definition of the quantities of water to be disposed of and the levels of efficiency in disposal.

La quantità d’acqua da smaltire dalla superficie stradale varia in relazione all’altezza del velo presente sulla strada nell’area di valutazione e in relazione alla velocità alla quale il veicolo la percorre. Ciò si misura in pratica nello spostamento di un certo numero di litri di acqua in un tempo determinato. Queste quantità sono definite a priori con modi anche diversi da quelli dell’invenzione e si misurano in litri al secondo, riportando al metro al secondo anche le valutazioni di velocità. The amount of water to be disposed of from the road surface varies in relation to the height of the veil present on the road in the assessment area and in relation to the speed at which the vehicle travels. This is measured in practice in the displacement of a certain number of liters of water in a given time. These quantities are defined a priori in ways that are also different from those of the invention and are measured in liters per second, also reporting speed ratings to the meter per second.

La quantità d’acqua smaltibile dalla superficie, ottenuta come spiegato nel seguito, va confrontata con quella che deve essere smaltita per avere il contatto tra pietra e gomma alle diverse velocità ed in funzione dell’altezza del velo. I livelli ottenuti di capacità di smaltimento dell’acqua sono quindi qualificati per mezzo di una scala che va da ottimo a scarso secondo due scale prestabilite di qualità, variabili in base alle condizioni della strada che possono essere: The amount of water that can be disposed of from the surface, obtained as explained below, should be compared with that which must be disposed of in order to have contact between stone and rubber at different speeds and depending on the height of the veil. The obtained levels of water disposal capacity are therefore qualified by means of a scale that goes from excellent to poor according to two pre-established quality scales, which vary according to road conditions which can be:

a) strada regolare, con film liquidi costanti; a) regular way, with constant liquid films;

b) strada irregolare con zone dove l’acqua può accumularsi nelle depressioni e/o punti di essa dove geometrie e pendenze portano, a parità di pioggia, ad accumuli di maggior entità rispetto al rettifilo normale, definiti “tratti a variazione di sagoma”. b) uneven road with areas where water can accumulate in depressions and / or points of it where geometries and slopes lead, with the same rainfall, to accumulations of greater entity than the normal straight, defined "sections with variation of shape".

La figura 5 mostra schematicamente queste due scale, con i livelli di qualità per le due condizioni a), b) di cui sopra, cioè strada regolare ed irregolare, per velocità di 110 km/h, corrispondente per esempio alla velocità permessa in autostrada in Italia in caso di pioggia, ma altre velocità possono essere scelte. Le scale di qualità possono essere naturalmente personalizzate a seconda del tipo di strada su cui si effettua il rilievo. Figure 5 schematically shows these two scales, with the quality levels for the two conditions a), b) above, i.e. regular and irregular road, for speeds of 110 km / h, corresponding for example to the speed allowed on the motorway in Italy in rainy weather, but other speeds can be chosen. The quality stairs can of course be customized according to the type of road on which the survey is carried out.

Ai fini della misura di efficienza, occorre quindi calcolare dapprima il dato relativo alla quantità di acqua da smaltire in termini di litri al secondo, per avere il contatto tra gomma e superficie, al variare dello spessore di velo d’acqua presente sulla pavimentazione. Questa è quindi la prima grandezza da tabellare come mostrato dal grafico in figura 6a; questa grandezza varia in dipendenza della velocità di avanzamento del veicolo e quindi si hanno curve diverse per ogni velocità. For the purposes of measuring efficiency, it is therefore necessary to first calculate the data relating to the amount of water to be disposed of in terms of liters per second, in order to have contact between the rubber and the surface, as the thickness of the film of water present on the flooring varies. This is therefore the first quantity to be tabulated as shown by the graph in figure 6a; this quantity varies according to the speed of advancement of the vehicle and therefore there are different curves for each speed.

Le curve di smaltimento riportate come esempio considerano prevalentemente la necessità di smaltimento longitudinale dell’acqua in quanto quello trasversale è ridotto ad una percentuale minima del primo. Comunque, come detto, il modo con cui si ricavano le curve può essere diverso, purché si arrivi ad espressioni dell’acqua da smaltire in funzione dell’altezza del velo liquido. The disposal curves shown as an example mainly consider the need for longitudinal water disposal as the transverse one is reduced to a minimum percentage of the first. However, as mentioned, the way in which the curves are obtained can be different, as long as you arrive at expressions of the water to be disposed of according to the height of the liquid veil.

Un’ulteriore considerazione è che la pavimentazione smaltisce più o meno bene l’acqua che affluisce nel punto di misura in funzione della sua tessitura superficiale media in quel tratto e quindi si denomina convenzionalmente TEXi del punto i-esimo (dal termine inglese ”Texture”), l’indice della quantità di acqua in litri al secondo che smaltisce la superficie, cioè la capacità idraulica della tessitura, poiché è la tessitura della superficie a governare la capacità di smaltimento dell’acqua affluente o presente. A further consideration is that the flooring disposes more or less well the water that flows into the measuring point according to its average surface texture in that section and therefore it is conventionally called TEXi of the i-th point (from the English term "Texture" ), the index of the quantity of water in liters per second that disposes of the surface, that is the hydraulic capacity of the texture, since it is the texture of the surface that governs the capacity of disposal of the affluent or present water.

Misurato l’indice TEXi come spiegato in seguito, relativo all’acqua smaltibile dalla superficie nel punto i-esimo, l’indice indica il livello di qualità di un punto della strada usando i livelli convenzionali nelle scale di figura 5. Measured the TEXi index as explained below, relating to the water that can be disposed of from the surface at the i-th point, the index indicates the quality level of a point on the road using the conventional levels in the scales of figure 5.

Grazie a questo indice è possibile tener conto delle caratteristiche geometriche della strada che sono fondamentali nella valutazione globale della superficie stradale, come riportato nella figura 1. Thanks to this index it is possible to take into account the geometric characteristics of the road which are fundamental in the global evaluation of the road surface, as shown in figure 1.

E’ inoltre possibile tenere conto anche delle funzionalità dei tratti in curva o delle zone di passaggio tra rettifilo e curva dove l’acqua può accumularsi, nonché delle eventuali irregolarità dove il film di acqua può avere spessori più alti, per es. nelle pozzanghere, e generare i fenomeni di aquaplaning. It is also possible to take into account the functionality of the curved sections or the transition areas between the straight and the curve where water can accumulate, as well as any irregularities where the water film can have higher thicknesses, for example. in puddles, and generate aquaplaning phenomena.

Per far questo si utilizza una valutazione precedente, già nota o rilevata espressamente, dei dati e delle condizioni della strada nei diversi punti di essa e la si correla ai valori dell’indice TEXi. To do this, a previous evaluation, already known or expressly detected, of the data and conditions of the road in the various points of it is used and correlated with the values of the TEXi index.

Il metodo dell’invenzione sopperisce all’eventuale mancanza dei rilievi geometrici, attribuendo l’indice TEXi, contemporaneamente alla misura di funzionalità idrauliche della tessitura delle superfici: The method of the invention makes up for any lack of geometric reliefs, attributing the TEXi index, simultaneously with the measurement of the hydraulic functionality of the surface texture:

• mediante un rilievo automatico delle stesse superfici in termini di regolarità IRI (International Roughness Index) tramite un accelerometro tarato posto sul veicolo di misura, che in pratica al di sopra di certi valori indica la presenza di pozzanghere più o meno profonde; e • by an automatic survey of the same surfaces in terms of IRI (International Roughness Index) regularity by means of a calibrated accelerometer placed on the measuring vehicle, which in practice above certain values indicates the presence of more or less deep puddles; And

• valutando con altri accelerometri la condizione planimetrica tra rettifilo e curva e/o quella di variazione delle pendenze longitudinali. • evaluating with other accelerometers the planimetric condition between straight and curve and / or that of variation of the longitudinal slopes.

I valori dell’indice TEXi sono valutati in livello di qualità sulle due diverse scale della figura 5 che vanno sempre da ottimo a scarso in funzione dei millimetri di velo d’acqua da smaltire, una per i TEXR ed una per i TEXI cioè quelli rilevati confrontati con una delle due scale a seconda delle condizioni della strada nel punto di rilievo: regolare ed in rettifilo oppure irregolare e/o nei punti di variazione della sagoma dove si ha presenza di curve o pendenze. Il dato di accesso è sempre la capacità idraulica della tessitura TEXi misurata tramite l’equivalenza idraulica della tessitura presente. The values of the TEXi index are assessed in terms of quality on the two different scales of figure 5 which always range from excellent to poor depending on the millimeters of water film to be disposed of, one for the TEXR and one for the TEXI, i.e. those detected. compared with one of the two scales depending on the road conditions in the survey point: regular and straight or irregular and / or in the points of variation of the shape where there are curves or slopes. The access data is always the hydraulic capacity of the TEXi weaving mill measured through the hydraulic equivalence of the weaving present.

Questo è un modo per rendere automatica una valutazione complessa delle macrotessiture e delle megatessiture, che ha il vantaggio di individuare anche il valore limite di velocità in quel punto per non avere l’innesco dell’aquaplaning come mostrato dalla figura 6b. L’aquaplaning si produce quando la pressione che si forma nell’avanzamento P2 supera la pressione di gonfiaggio P1 e la ruota galleggia. Se l’acqua è smaltita dalla pavimentazione, P2 non cresce e non si forma aquaplaning. b) Misurazione delle quantità di acqua smaltibili dalla superficie stradale con indice TEXi This is a way to automate a complex assessment of macro-textures and mega-textures, which has the advantage of also identifying the speed limit value at that point in order not to have the aquaplaning trigger as shown in Figure 6b. Aquaplaning occurs when the pressure that forms in the forward movement P2 exceeds the inflation pressure P1 and the wheel floats. If the water is disposed of from the pavement, P2 does not grow and there is no aquaplaning. b) Measurement of the quantities of water that can be disposed of from the road surface with a TEXi index

In questo stadio del metodo dell’invenzione, si possono utilizzare i dati delle sezioni di superficie stradale rilevate dalle foto ad alta definizione o da rilievi laser, trasformate in immagini numeriche a tre dimensioni, dai quali si ricava il tratto P-L al quale si vuole riferire la misura delle sezioni di smaltimento. Questo tratto P-L è indicato in fig.7, in cui L indica la lunghezza del tratto su cui effettuare la misura e P la larghezza dello pneumatico. Si usa una sezione di smaltimento Ai, calcolata facendo una media di n sezioni, per es. lungo le linee indicativamente mostrate rilevate lungo il tratto L. Per esempio, se si vuol dare un valore di tessitura ogni 5 metri, detto valore potrà provenire dalla media di cinque valori rilevati su tratti di lunghezza L pari ad un metro. In this stage of the method of the invention, it is possible to use the data of the road surface sections detected by high-definition photos or by laser surveys, transformed into three-dimensional numerical images, from which the P-L section to which we want to refer is obtained. the size of the disposal sections. This section P-L is indicated in fig. 7, in which L indicates the length of the section on which to perform the measurement and P the width of the tire. A disposal section Ai is used, calculated by averaging n sections, e.g. along the indicatively shown lines detected along the stretch L. For example, if you want to give a texture value every 5 meters, this value can come from the average of five values detected on stretches of length L equal to one meter.

Un esempio di una di queste sezioni di misura è riportato nella figura 8 e in quelle successive, dove la sezione smaltente è quella individuata al piano tangente alla superficie, al di sopra del quale si trova il velo liquido da eliminare ed al di sotto le aree smaltenti. An example of one of these measurement sections is shown in figure 8 and in the following ones, where the glazing section is the one identified at the tangent plane to the surface, above which the liquid film to be eliminated is located and below the areas enamelling.

Vantaggiosamente si possono effettuare anche analisi ulteriori sullo spazio tridimensionale rilevato, per verificare la continuità longitudinale dei canalicoli. La tessitura TEXi dell’area i-esima è rilevata con il metodo della sezione idraulica equivalente alla sezione smaltente fornita dalla pavimentazione, in modo che lo pneumatico sia a contatto con la parte litica della superficie. Advantageously, further analyzes can also be carried out on the detected three-dimensional space, to verify the longitudinal continuity of the canals. The TEXi texture of the i-th area is measured with the hydraulic section method equivalent to the enamelling section provided by the pavement, so that the tire is in contact with the stone part of the surface.

Il velo idrico può avere altezze h diverse, ma il suo smaltimento deve essere assicurato, con pneumatico liscio, dalla sola area Ai che è formata dallo pneumatico che tocca le punte della pavimentazione. Lo smaltimento infatti avviene attraverso una sezione complessa costituita dai canalicoli che si formano con la macrotessitura e che hanno una sezione complessa di un canale a sezione rettangolare con fondo irregolare coperto dallo pneumatico che ne forma il tetto. Il fondo del canale (o “piano zero”) viene individuato da un piano ideale che unisce i punti più profondi della tessitura come mostrato in figura 9. La superficie azzurra Ai è quella dove scorre l’acqua che viene spinta dalla pressione generata dallo pneumatico, denominato tetto, in quanto deve toccare la superficie della strada. The water veil can have different heights h, but its disposal must be ensured, with a smooth tire, by only the area Ai which is formed by the tire that touches the tips of the pavement. In fact, the disposal takes place through a complex section consisting of the channels that are formed with the macro-texture and which have a complex section of a rectangular section channel with an irregular bottom covered by the tire that forms the roof. The bottom of the channel (or "zero plane") is identified by an ideal plane that joins the deepest points of the texture as shown in figure 9. The blue surface Ai is the one where the water flows and is pushed by the pressure generated by the tire , called the roof, as it must touch the surface of the road.

Il tutto può essere schematizzato trasformandolo in un canale di scarico equivalente di sezione regolare con superficie di scabrezza che dipende dal materiale che costituisce la pavimentazione. La capacità di smaltimento di detto canale può essere calcolata con una equazione idraulica che esemplifichiamo nella descrizione attuale con la Formula di Hazen-Williams, che prevede sezioni equivalenti di tipo circolare, ma che può essere valutata con altri algoritmi idraulici per sezioni equivalenti diverse. The whole can be schematized by transforming it into an equivalent drainage channel with a regular section with a roughness surface that depends on the material that constitutes the flooring. The disposal capacity of said channel can be calculated with a hydraulic equation that we exemplify in the current description with the Hazen-Williams Formula, which provides for equivalent circular sections, but which can be evaluated with other hydraulic algorithms for different equivalent sections.

La pressione che spinge l’acqua è pari alla pressione di uno pneumatico non particolarmente gonfio. The pressure that pushes the water is equal to the pressure of a tire that is not particularly inflated.

Il risultato dello smaltimento del punto i-esimo deriva dalla media delle sezioni praticate nell’area di valutazione. The result of the disposal of the i-th point derives from the average of the sections practiced in the evaluation area.

La superficie reale Ai smaltente può essere di due tipi: The real enamelling surface can be of two types:

a) quello della figura 9 precedente definita “positiva” in quanto prevalgono le punte sul fondo e la profondità misurata del piano zero è inferiore a 1-1,5 cm, e corrisponde alle normali pavimentazioni superficiali chiuse dove la tessitura è da fine a media; a) that of figure 9 above defined as "positive" as the tips on the bottom prevail and the measured depth of the zero floor is less than 1-1.5 cm, and corresponds to normal closed surface floors where the texture is from fine to medium ;

b) quella della figura 10, definita “negativa” in quanto la superficie smaltente Ai è quasi tutta al di sotto di una superficie esterna quasi piatta, quando la profondità del piano zero è superiore a 1,0-1,5 cm. b) that of figure 10, defined as “negative” since the glazing surface Ai is almost entirely below an almost flat external surface, when the depth of the zero plane is greater than 1.0-1.5 cm.

Ma a volte questo piano non è facilmente individuabile dalle immagini: la pavimentazione superficiale è però comunque “drenante”, in quanto le aree libere per lo scorrimento dell’acqua sono presenti anche al di sotto del piano zero individuato e quindi esiste una tessitura “negativa” tipica dei drenanti con aree Ai e quindi smaltimenti superiori a quelli delle usure chiuse. Questo caso è meglio illustrato nella figura 11 che mostra la foto di una sezione reale di pavimentazione drenante a tessitura “negativa” con evidenziate le aree di scorrimento dell’acqua. Le quantità d’acqua smaltibili sono diverse se la superficie è drenante o chiusa perché una parte dei canali di scorrimento è all’interno dello strato superficiale; il velo teorico smaltito è elevato anche se quello che si vede realmente sulla superficie è molto ridotto o addirittura non visibile. But sometimes this floor is not easily identifiable from the images: the surface flooring is however "draining", as the free areas for the flow of water are also present below the identified zero floor and therefore there is a "negative texture ”Typical of draining with Ai areas and therefore disposals higher than those of closed wear. This case is better illustrated in Figure 11 which shows the photo of a real section of draining pavement with a "negative" texture with the water flow areas highlighted. The quantities of water that can be disposed of are different if the surface is draining or closed because part of the flow channels is inside the surface layer; the theoretical veil disposed of is high even if what is really seen on the surface is very small or even not visible.

Per l’applicazione del metodo di misurazione dell’invenzione comunque, in caso di scarsa visibilità del piano zero, il riconoscimento della superficie dall’immagine può essere fatto tramite una valutazione dell’aspetto della superficie in cui prevalgono le superfici piatte o con punte molto basse che è tipica per le pavimentazioni drenanti (il software che mette in opera il metodo di misurazione dell’invenzione le confronta anche con immagini campione) da collegare alla profondità stimabile del piano zero. For the application of the method of measurement of the invention, however, in case of poor visibility of the zero plane, the recognition of the surface from the image can be done through an evaluation of the appearance of the surface in which flat surfaces or with very pointed surfaces prevail. low which is typical for draining pavements (the software that implements the measurement method of the invention also compares them with sample images) to be connected to the estimated depth of the zero floor.

Una volta rilevato il fatto che la pavimentazione è “drenante” (cioè che la sua immagine rilevata dal sistema e le sezioni altimetriche che ne derivano permettono di considerarla di tessitura geometrica negativa) si attribuisce alla sezione di questo tipo in esame un valore maggiorato di capacità idraulica di smaltimento pari a quella che viene smaltita da un’area - misurata in cmq - del 20 % dello spessore medio dei drenanti (4 cm) x la larghezza della fascia da evacuare (20 cm). Il valore complessivo che ne consegue sarà il valore da usare per il calcolo della tessitura TEXi. Once the fact that the pavement is "draining" has been noted (ie that its image detected by the system and the resulting elevation sections allow it to be considered as having a negative geometric texture), an increased value of capacity is attributed to the section of this type in question disposal plumbing equal to that which is disposed of from an area - measured in cmq - of 20% of the average thickness of the drainage (4 cm) x the width of the strip to be evacuated (20 cm). The resulting overall value will be the value to be used for the TEXi texture calculation.

La parte aggiuntiva può essere tabellata in funzione di valori medi rilevati su diversi tipi di drenante tenendo conto della difficoltà di riuscire a misurare con precisione la sezione di smaltimento idraulico della parte interna. The additional part can be tabulated as a function of average values measured on different types of drainage taking into account the difficulty of being able to accurately measure the hydraulic disposal section of the internal part.

c) Valutazione della sezione idraulica di smaltimento equivalente alle aree Ai L’algoritmo di trasformazione nei due casi di tessitura può avere forme o principi scientifici diversi. Riportiamo qui a scopo esemplificativo, ma non esaustivo la formula (1) di Hazen-Williams c) Evaluation of the hydraulic disposal section equivalent to the Ai areas. The transformation algorithm in the two cases of weaving can have different forms or scientific principles. Here we report Hazen-Williams formula (1) as an example, but not exhaustive

(1) (1)

che è una formula valida per tubi di diametro inferiore a 1,8 m che convogliano acqua il cui principio è illustrato nello schema di figura 12. In questa formula il canale equivalente ha una sezione circolare ed il flusso è generato tra il dislivello tra due punti del medesimo indicato con ∆ nello schema di fig.12. which is a valid formula for pipes with a diameter of less than 1.8 m which convey water whose principle is illustrated in the diagram in figure 12. In this formula the equivalent channel has a circular section and the flow is generated between the difference in height between two points of the same indicated with ∆ in the diagram of fig. 12.

Nell’impiego ai fini del metodo di misurazione si assume che la forza motrice fornita dal dislivello è sostituita dalla pressione agente sul liquido da parte dello pneumatico che lo comprime, mentre la lunghezza è quella del tratto di misura ed è pari al valore L della figura 7. When used for the purposes of the measurement method, it is assumed that the driving force provided by the difference in height is replaced by the pressure acting on the liquid by the tire that compresses it, while the length is that of the measurement section and is equal to the value L in the figure 7.

I valori che costituiscono la formula (1) sono : The values that make up the formula (1) are:

• D in cm - Diametro interno del tubo equivalente alla sezione di smaltimento complessiva Ai media del tratto rettangolare, parzialmente occlusa • D in cm - Internal diameter of the pipe equivalent to the overall disposal section Ai media of the rectangular section, partially occluded

• ∆ in m - Dislivello piezometrico oppure pressione di funzionamento • ∆ in m - Piezometric difference in height or operating pressure

• C - Coefficiente di scabrezza legato al tipo di materiale che si assume uguale a 75 che corrisponde a quello di materiali granulari non levigati come il calcestruzzo, ma con percorsi del liquido non lineari come nel nostro caso. Per esempio il calcestruzzo solo alle pareti è pari a 100 mentre l’acciaio è pari a 120 e la plastica per tubi PE, PVC e PRFV a 150) • C - Coefficient of roughness related to the type of material which is assumed to be equal to 75 which corresponds to that of non-smooth granular materials such as concrete, but with non-linear liquid paths as in our case. For example, the concrete only on the walls is equal to 100 while the steel is equal to 120 and the plastic for PE, PVC and GRP pipes to 150)

• L in m - Lunghezza della condotta si assume come costante e pari alla lunghezza di passo di misura L (vedi figura 7) • L in m - Length of the duct is assumed to be constant and equal to the measuring step length L (see figure 7)

• Q in mc/sec - Portata della condotta – corrispondente all’output della valutazione. • Q in mc / sec - Flow rate of the pipeline - corresponding to the evaluation output.

Il calcolo è ad incognita libera e l’incognita da trovare è la portata Q del tubo equivalente necessario per entrare nelle curve di figura 6a. The calculation is with free unknown and the unknown to be found is the flow rate Q of the equivalent pipe necessary to enter the curves of figure 6a.

Naturalmente alcuni valori dell’equazione (1) possono essere cambiati tramite apposite tarature e/o verifiche sperimentali, oppure tutta l’equazione può essere sostituita con altri algoritmi in relazione alle esigenze della strada e/o della pavimentazione da valutare. Of course, some values of equation (1) can be changed through special calibrations and / or experimental tests, or the whole equation can be replaced with other algorithms in relation to the needs of the road and / or pavement to be evaluated.

Ma il metodo di misurazione dell’invenzione non cambia perché non dipende dalla formula con cui si calcola l’area smaltibile nelle diverse condizioni da confrontare con quella necessaria per ottenere i diversi livelli di qualità ai quali la superficie della strada si trova liberata dall’acqua e sulla quale va misurato il C.A. umido, come descritto nel seguito. But the method of measurement of the invention does not change because it does not depend on the formula with which the disposable area is calculated in the different conditions to be compared with that necessary to obtain the different levels of quality at which the surface of the road is freed from water. and on which the C.A. is measured wet, as described below.

Il valore di TEXi valutato sul punto in esame, per la esemplificazione del quale usiamo ora una serie di valori medi, D= 0,04; C=75, ∆= 10; L= 02 che dà un valore per TEXi pari a 36,3 l/sec, va quindi riportato sulle curve dello smaltimento necessario della figura 6a, come mostrato nella figura 13 con la freccia a destra del grafico, e si individuano le quantità, in mm, di velo idrico smaltibili alle diverse velocità date dai valori sulle ascisse dei punti di incrocio con le rette rappresentanti la velocità di avanzamento dello pneumatico. Per cui a quelle velocità si individua il livello di qualità del punto i in esame riferendoci alle scale di figura 5. Per es. risultano smaltibili a 110 Km/h veli idrici fino a 4 centimetri il che colloca il punto i al livello ottimo per i tratti regolari e tra buono ed ottimo per quelli irregolari, con presenza di pozzanghere o di accumulo. Tali livelli sono rispettivamente ottimi per i tratti regolari e buoni per gli altri a 130 Km/h. The value of TEXi evaluated on the point under examination, for the example of which we now use a series of average values, D = 0.04; C = 75, ∆ = 10; L = 02 which gives a value for TEXi equal to 36.3 l / sec, must therefore be reported on the curves of the necessary disposal of figure 6a, as shown in figure 13 with the arrow on the right of the graph, and the quantities are identified, in mm, of water veil that can be disposed of at the different speeds given by the values on the abscissas of the crossing points with the straight lines representing the speed of advancement of the tire. Therefore, at those speeds the quality level of point i under examination is identified by referring to the scales of figure 5. For example. they can be disposed of at 110 Km / h water veils up to 4 centimeters which places point i at the optimum level for regular sections and between good and excellent for irregular ones, with the presence of puddles or accumulation. These levels are respectively excellent for regular stretches and good for others at 130 km / h.

d) Misura del coefficiente di aderenza CA d) Measurement of the adhesion coefficient CA

A questo stadio del metodo si dispone di una classifica di come elimina, più o meno bene, il velo d’acqua presente sulla superficie litica della strada con uno pneumatico senza scolpiture. Si dispone quindi di una superficie libera che deve fornire alla ruota che la tocca un valore di aderenza da misurare. At this stage of the method, a classification is available of how it eliminates, more or less well, the veil of water present on the stone surface of the road with a tire without grooves. There is therefore a free surface which must provide the wheel that touches it with a grip value to be measured.

Lo stadio successivo prevede quindi di calcolare il valore del Coefficiente di Aderenza C.A. della superficie senza la presenza dell’acqua. La microtessitura viene impiegata per la valutazione dell’aderenza C.A.i nel punto i-esimo. The next stage therefore involves calculating the value of the Adhesion Coefficient C.A. of the surface without the presence of water. The micro-texture is used for the evaluation of the adhesion C.A.i in the i-th point.

La valutazione del C.A. dipende dalla quota di superficie stradale che tocca lo pneumatico; questa quantità si ottiene sezionando la superficie stradale nel modo indicato nella figura 14. Il piano di sezione, parallelo allo stesso piano usato per definire la sezione idraulica per il calcolo della tessitura, viene tracciato ad una profondità fissa, indicativamente dell’ordine del centimetro, in modo da ottimizzare la differenziazione superficiale di pieni e di vuoti raggiungibili dallo pneumatico. Nella figura 14 si vedono le differenze che intercorrono tra le superfici a tessitura positiva e negativa. The evaluation of the C.A. depends on the share of the road surface that touches the tire; this quantity is obtained by sectioning the road surface as indicated in figure 14. The section plane, parallel to the same plane used to define the hydraulic section for the calculation of the texture, is traced at a fixed depth, approximately of the order of a centimeter, in order to optimize the surface differentiation of solids and voids reachable by the tire. Figure 14 shows the differences between the surfaces with positive and negative texture.

Detto piano di sezione dà luogo ad una superficie suddividibile Said section plane gives rise to a divisible surface

a) in areole piene di materiale litico o bituminoso; a) in areoles filled with lithic or bituminous material;

b) in areole vuote. b) in empty areoles.

Il C.A. risulta proporzionale alla quota di superfici piene per cui se la superficie è tutta piena il valore di C.A. è massimo, e raggiunge l’unità, mentre è nullo se prevale il vuoto; questo ovviamente in termini matematici in quanto il vuoto integrale non è tecnicamente possibile. The CA. is proportional to the share of full surfaces, so if the surface is completely full, the value of C.A. it is maximum, and reaches unity, while it is zero if vacuum prevails; this obviously in mathematical terms as the integral vacuum is not technically possible.

Questa scala di valori del C.A. fornibile al contatto con lo pneumatico, è definibile come aderenza sull’asciutto, senza velo idrico, cioè è quella di un CA asciutto e piatto nelle sue diverse gradazioni di qualità, che vanno da ottimo a scarso - la presenza di valori inferiori a 0,4 in questa condizione è solo teorica perché una superficie piatta asciutta fornisce sempre una certa aderenza e viene riportato per il fatto che la superficie è in effetti umida e non perfettamente asciutta. La figura 15 mostra il valore conseguente del C:A. definito “piatto” in quanto fornito dalla superficie di sezionamento, ma la sua classifica in qualità da scarso ad ottimo non è ancora fornibile. This scale of values of the C.A. available in contact with the tire, it can be defined as grip on dry surfaces, without water veil, i.e. it is that of a dry and flat CA in its various grades of quality, ranging from excellent to poor - the presence of values below 0, 4 in this condition is only theoretical because a dry flat surface always provides some grip and is reported on the fact that the surface is in fact wet and not perfectly dry. Figure 15 shows the consequent value of C: A. defined as "flat" as it is supplied by the sectioning surface, but its quality classification from poor to excellent is not yet available.

Infatti la valutazione non è ancora completa in quanto le superfici che vengono a contatto con la gomma dello pneumatico non sono né tutte piatte, né completamente piatte. In fact, the evaluation is not yet complete as the surfaces that come into contact with the tire rubber are neither flat nor completely flat.

Un criterio geometrico che valuta “l’acutezza” delle punte rispetto alla superficie di appoggio piatta definisce la categoria delle punte in termini matematici, in modo da calcolare automaticamente la frequenza di punte acute rispetto a quelle arrotondate. Per esempio per ogni areola litica rilevata, se la diagonale massima è minore dell’altezza di sezionamento, la punta è aguzza; se è maggiore è arrotondata; una terza categoria deriva da una maggior definizione dei range di diversità delle grandezze ricordate. Si possono avere almeno queste due categorie di punte, ma può essere prevista anche una terza categoria intermedia. A geometric criterion that evaluates the "sharpness" of the tips with respect to the flat support surface defines the category of the tips in mathematical terms, in order to automatically calculate the frequency of sharp tips compared to rounded ones. For example, for each lytic areola detected, if the maximum diagonal is less than the sectioning height, the tip is sharp; if it is greater it is rounded; a third category derives from a greater definition of the diversity ranges of the quantities mentioned. You can have at least these two categories of tips, but a third intermediate category can also be provided.

La frequenza di parti acute, non piatte, in valore percentuale come mostrato dal grafico della Figura 16, fornisce poi i coefficienti d’incremento C.P. della figura 17 alla scala del C.A. piatto ottenendo il C.A. Modificato o CAM che darà il valore effettivo di aderenza che fornisce quel punto della strada, che naturalmente corrisponde al tratto di misura già usato per definire il valore di TEX da usare per quell’area. The frequency of acute, non-flat parts, as a percentage value as shown in the graph in Figure 16, then provides the coefficients of increase C.P. of figure 17 on the scale of the C.A. plate obtaining the C.A. Modified or CAM which will give the actual grip value that that point of the road provides, which of course corresponds to the measurement stretch already used to define the TEX value to be used for that area.

Si potranno anche avere valori per il coefficiente delle punte, diversi da quelli riportati in figura 16 per materiali di durezza media, correlati all’effettivo tipo di materiale che le costituiscono; il riconoscimento avverrà automaticamente con un software adatto in grado di comparare i colori degli inerti presenti con quello di elementi campione di natura petrografica nota (le macroclassi di materiale sono quelle indicate nella figura). Possono anche essere definiti dei correttivi di riduzione per le diverse classi di velocità. It will also be possible to have values for the tip coefficient, different from those shown in Figure 16 for materials of medium hardness, related to the actual type of material they are made up of; the recognition will take place automatically with a suitable software capable of comparing the colors of the aggregates present with that of sample elements of known petrographic nature (the macro-classes of material are those indicated in the figure). Reduction corrective measures can also be defined for the different speed classes.

Naturalmente l’affidabilità dei coefficienti correttivi può essere accertata in base a valutazioni legate all’esperienza di funzionamento su tratti campione e/o validate con tarature sugli stessi, sui quali si effettuano misure tradizionali con SCRIM o alre attrezzature. Of course, the reliability of the corrective coefficients can be ascertained based on evaluations related to the experience of operation on sample sections and / or validated with calibrations on them, on which traditional measurements are carried out with SCRIM or other equipment.

A questo punto la figura 17, riferita al C.A.M fornisce la scala dei valori di qualità attribuibili a quel punto della superficie. Questo secondo valore, con i suoi livelli, connesso al primo sulla eliminazione dell’acqua, fornisce la qualità globale effettiva in quel punto della superficie stradale. At this point, figure 17, referring to the C.A.M, provides the scale of the quality values attributable to that point of the surface. This second value, with its levels, connected to the first on the elimination of water, provides the effective global quality at that point of the road surface.

Grazie alle sue caratteristiche, il metodo di misurazione dell’invenzione presenta notevoli vantaggi. Esso può essere implementato mediante attrezzature a costo di costruzione e di esercizio contenuto perché non richiede il trasporto dell’acqua, pur valutando la sua influenza fondamentale nell’aderenza fornibile dalla superficie stradale, fornisce poi indicazioni univoche riferite ad uno pneumatico liscio come si fa nelle misure empiriche, in quanto si valuta il comportamento della sola superficie stradale nello smaltimento dell’acqua. Scolpiture dello pneumatico reale presenti di forma e profondità diversi, contribuiscono comunque sempre beneficamente all’azione di smaltimento dell’acqua dalla superficie stradale e danno una riserva di sicurezza eliminando maggior quantità d’acqua e permettendo il contatto gomma – pavimentazione sul quale viene poi valutato il coefficiente di aderenza ottenibile. Quindi il metodo consente di combinare le due valutazioni delle quali la finale, del coefficiente di aderenza, si esplica solo se è possibile eliminare il velo idrico. Il comportamento su una superficie con velo idrico non eliminato peggiora sempre il comportamento degli pneumatici correnti. L’invenzione permette di valutare il conseguimento delle due condizioni ed i limiti in cui lo fa, grazie alla misurazione delle caratteristiche morfo-geometriche della superficie stradale. Thanks to its characteristics, the method of measurement of the invention has considerable advantages. It can be implemented by means of equipment with low construction and operating costs because it does not require the transport of water, while evaluating its fundamental influence in the adhesion that can be provided by the road surface, it then provides univocal indications referring to a smooth tire as is done in the empirical measures, as the behavior of the road surface alone in water disposal is evaluated. Sculptures of the real tire present in different shapes and depths, however, always contribute beneficially to the action of water disposal from the road surface and give a safety reserve by eliminating greater quantities of water and allowing the rubber - pavement contact on which it is then evaluated. the obtainable coefficient of adhesion. Therefore the method allows to combine the two evaluations of which the final one, of the adhesion coefficient, is expressed only if it is possible to eliminate the water veil. Behavior on a surface with a water film that has not been eliminated always worsens the behavior of running tires. The invention makes it possible to evaluate the achievement of the two conditions and the limits in which it does so, thanks to the measurement of the morpho-geometric characteristics of the road surface.

Il rilievo della superficie della pavimentazione, abbinato alla sua misura di Regolarità IRI, inoltre tiene conto della tessitura completa della superficie, che comprende quindi anche le ondulazioni del tipo mostrato in fig.2, ossia The relief of the pavement surface, combined with its IRI Regularity measure, also takes into account the complete texture of the surface, which therefore also includes the undulations of the type shown in fig. 2, i.e.

a) le irregolarità (λ>0,5m); a) irregularities (λ> 0.5m);

b) la megatessitura (50mm<λ<0,5m) b) the megatessitura (50mm <λ <0.5m)

c) la macrotessitura (0,5mm<λ<50mm); c) the macro texture (0.5mm <λ <50mm);

d) la microtessitura (λ<0,5mm). d) the micro texture (λ <0.5mm).

Le prime tre (a, b, c) valgono per lo smaltimento dell’acqua misurato con il parametro TEX, la terza e la quarta per il coefficiente di aderenza C.A.M. The first three (a, b, c) are valid for the disposal of water measured with the TEX parameter, the third and fourth for the adhesion coefficient C.A.M.

A questi dati possono essere aggiunti vantaggiosamente anche altri dati relativi alle caratteristiche degli stessi elementi litici e materiali leganti, quali bitume, cemento e simili, che servono ad ipotizzare la durata nel tempo delle condizioni rilevate. Other data relating to the characteristics of the same lithic elements and binding materials, such as bitumen, cement and the like, can be advantageously added to these data, which serve to hypothesize the duration over time of the conditions detected.

Con il metodo dell’invenzione possono essere tenute in conto anche condizioni geometriche della strada, quali le pendenze longitudinali e trasversali della piattaforma stradale, che influiscono sui livelli del velo idrico a parità di precipitazioni e quindi sull’entità dello smaltimento necessario delle acque piovane. Questi ulteriori dati vengono considerati negli algoritmi qualora si voglia ottenere una valutazione più mirata della qualità della superficie della pavimentazione stradale, per es. per una presa di decisioni manutentive. In assenza di tali ulteriori dati è comunque possibile determinare il livello di qualità dell’aderenza fornita dalla superficie rilevata ed i limiti di velocità a cui la strada nei suoi diversi punti può essere percorsa in sicurezza in caso di pioggia. With the method of the invention, geometric conditions of the road can also be taken into account, such as the longitudinal and transverse slopes of the road platform, which affect the levels of the water veil with the same rainfall and therefore the extent of the necessary disposal of rainwater. These additional data are considered in the algorithms if you want to obtain a more targeted evaluation of the surface quality of the road pavement, eg. for making maintenance decisions. In the absence of such additional data, it is still possible to determine the quality level of adhesion provided by the detected surface and the speed limits at which the road in its various points can be safely traveled in case of rain.

Un ulteriore vantaggio dell’invenzione consiste nella capacità di misura del rumore emesso nel rotolamento da parte del traffico. L’analisi delle sole caratteristiche di tessitura, senza le caratteristiche geometriche della strada permette infatti anche una valutazione dell’attitudine alla riduzione o meno dei fenomeni di emissione acustica dei rumori di rotolamento sulla superficie stradale su cui si esegue il rilevamento. L’ERLN Estimated Road Noiseness Level, è calcolato mediante la formula illustrata in figura 18, e fornisce un parametro, valido solo su superfici asciutte, calcolato grazie al rilievo delle frequenze specifiche che il metodo dell’invenzione fornisce rilevando la lunghezza d’onda e l’ampiezza per i fini della elaborazione del metodo stesso. Esso è valido solo per superfici con tessitura di tipo positivo asciutta della Fig. 18, e non su superfici drenanti con la tessitura negativa della Fig. 18, perché in questo secondo caso il rumore emesso si riduce per via dell’assorbimento dovuto ai canalicoli interni molto sviluppati. A further advantage of the invention consists in the ability to measure the noise emitted in rolling by traffic. The analysis of the texture characteristics alone, without the geometric characteristics of the road, also allows an assessment of the ability to reduce or not the acoustic emission phenomena of rolling noise on the road surface on which the survey is performed. The ERLN Estimated Road Noiseness Level, is calculated using the formula illustrated in figure 18, and provides a parameter, valid only on dry surfaces, calculated thanks to the survey of the specific frequencies that the method of the invention provides by detecting the wavelength and the breadth for the purposes of the elaboration of the method itself. It is valid only for surfaces with a dry positive texture of Fig. 18, and not on draining surfaces with the negative texture of Fig. 18, because in this second case the noise emitted is reduced due to the absorption due to the internal channels. very developed.

Descrizione di una forma di realizzazione dell’attrezzatura di misura per l’implementazione del metodo di misurazione dell’invenzione. Description of an embodiment of the measurement equipment for the implementation of the measurement method of the invention.

Il metodo di misurazione può essere implementato tramite un sistema montato su un autoveicolo che consente di acquisire con un unico passaggio tutti i parametri necessari per caratterizzare gli indicatori di performance relativi allo stato delle pavimentazioni stradali descritti, indipendentemente dall’uso dell’acqua e della velocità di misura in quanto le correzioni parametriche necessarie saranno introdotte da software di gestione del dato nelle diverse condizioni ipotizzabili per l’uso della strada. L’autoveicolo può essere un furgone o un’autovettura o un altro mezzo semovente nel quale viene installato in qualsiasi posizione funzionale allo scopo, all’interno o all’esterno, un sistema di rilievo per la ricostruzione 3D della superficie della pavimentazione stradale ed opportuni software per ricavare i dati microgeometrici della pavimentazione da collegare alle caratteristiche prestazionali della pavimentazione stessa. La misura viene effettuata su una superficie asciutta e il veicolo può viaggiare a qualunque velocità e su qualunque tipologia di strada (urbana ed extraurbana). The measurement method can be implemented through a system mounted on a vehicle that allows you to acquire in a single step all the parameters necessary to characterize the performance indicators relating to the state of the road pavements described, regardless of the use of water and speed. measurement as the necessary parametric corrections will be introduced by data management software in the different conditions that can be hypothesized for the use of the road. The vehicle can be a van or a car or other self-propelled vehicle in which a survey system for the 3D reconstruction of the surface of the road pavement and appropriate software to obtain the microgeometric data of the pavement to be connected to the performance characteristics of the pavement itself. The measurement is carried out on a dry surface and the vehicle can travel at any speed and on any type of road (urban and extra-urban).

Vantaggi importanti del metodo dell’invenzione sono la mancanza di contatto con la pavimentazione e l’assenza di uso d’acqua, nonché la possibilità di effettuare tale rilievo mediante veicolo fermo o in movimento. Important advantages of the method of the invention are the lack of contact with the pavement and the absence of use of water, as well as the possibility of carrying out this survey using a stationary or moving vehicle.

Il metodo fornisce delle indicazioni univoche sul comportamento della strada basandosi sulle sole caratteristiche intrinseche della superficie stradale ed è indipendente da tipo o forma di pneumatico, integrato da informazioni specifiche già inglobate nel software di base o da aggiungere di volta in volta a seconda del tipo di strada o delle indicazioni del gestore per sue specifiche esigenze. The method provides univocal indications on the behavior of the road based only on the intrinsic characteristics of the road surface and is independent of the type or shape of tire, supplemented by specific information already incorporated in the basic software or to be added from time to time depending on the type of road or the indications of the manager for his specific needs.

Il metodo di misurazione dell’invenzione fornisce quindi valutazioni a tutte le velocità desiderate, indipendentemente dalla velocità con cui si misura la superficie e i rilievi possono anche essere fatti da fermo. The method of measurement of the invention therefore provides evaluations at all the desired speeds, regardless of the speed with which the surface is measured and the surveys can also be made when stationary.

La taratura delle grandezze rilevate da rapportare ai livelli di qualità attribuibili ai diversi valori, è possibile con diversi metodi di valutazione anche a seconda del tipo di grandezza da valutare raffrontando i valori rilevati a quelli misurati con le attrezzature tradizionali esistenti in luoghi differenziati per i detti livelli e calcolando direttamente le funzionalità ottenibili per le caratteristiche più squisitamente geometriche nelle diverse condizioni di pioggia ipotizzabili e/o con le velocità permesse nelle diverse strade. The calibration of the detected quantities to be related to the quality levels attributable to the different values, is possible with different evaluation methods also depending on the type of quantity to be evaluated by comparing the detected values to those measured with the traditional equipment existing in different places for the aforementioned levels and directly calculating the functionalities obtainable for the most exquisitely geometric characteristics in the different hypothesized rain conditions and / or with the speeds allowed in the different roads.

La taratura delle grandezze rilevate può anche essere effettuata calcolando direttamente le funzionalità ottenibili per le caratteristiche geometriche e di natura dei materiali rilevate, tramite modelli matematici che valutino le dissipazioni dell’acqua di pioggia e/o di energia o altre considerazioni di tipo matematico. The calibration of the measured quantities can also be performed by directly calculating the functionalities obtainable for the geometric and natural characteristics of the materials detected, using mathematical models that evaluate the dissipation of rain water and / or energy or other mathematical considerations.

La taratura può essere calibrata dal software di gestione in diverse condizioni climatiche, per es. intensità delle piogge, e della diversa velocità di utilizzo permessa dalla strada su cui si effettua la misura. The calibration can be calibrated by the management software in different climatic conditions, eg. intensity of rainfall, and the different speed of use permitted by the road on which the measurement is made.

Claims

CLAIMS 1. Method of detecting the coefficient of adhesion of a wet road pavement in which they are expected - two or more road pavement texture quality definition scales including at least a first texture quality definition scale for regular pavement and a second texture quality definition scale for uneven pavement, - one or more mathematical correlations representing the quantity of water that must be disposed of from wet road pavements to maintain contact between a vehicle tire and a wet road pavement surface, with the variation of the thickness of the water film on the surface as a function of the forward speed of the tire, - a data acquisition system related to road pavement conditions and characteristics, - computerized means equipped with data management software to process microgeometric data of the pavement, - a computerized system for the representation of road surfaces by means of 3D images, where the method comprises the following stages: a) identify specific areas of detection of the road pavement of which to detect microgeometric characteristics, b) take very high definition images of said detection areas, c) build 3D digital images of the road pavement of said detection areas, d) perform a spectral analysis of the detection areas; e) process sequences of sections of said digital 3D images and measure for each i-th section an area Ai free from lithic material through which water can flow; f) enter the data of area Ai of each i-th section in the said mathematical correlations and obtain a quantity of water that can be disposed of at different speeds depending on a thickness of the water veil, g) compare the quantities of disposable water with said weaving quality scales and assign a quality level to said survey areas under examination, h) cross-section the sections obtained previously with a plane arranged at a fixed distance from and parallel to the reference plane of the road pavement, detect the values of the micro-texture of the road pavement in the survey areas and determine a basic coefficient of adhesion of the road pavement in the absence of water on the road pavement.

Detection method according to claim 1, wherein after step h) it is provided to correct the obtained adhesion value with coefficients relating to the percentage of sharp and / or rounded peaks.

3. Detection method according to claim 1 or 2, in which "regular" road pavement is classified if the veils of water covering it are not high, due to rain alone, and "irregular" road pavement if the veils of water they are high both for the presence of superficial depressions that generate the irregularity, and for the presence of points where the water reaches greater heights for reasons of geometric accumulation.

4. Detection method according to one of the preceding claims, in which the area Ai of each i-th section free from stone material is obtained by arranging an ideal plane sectioning the valleys of the profiles with respect to the zero reference plane of the road surface.

5. Detection method according to claim 4, in which the amount of water that can be disposed of from the disposal section is calculated with the equation

Detection method according to one of the preceding claims, wherein the data acquisition system comprises very high definition image recording systems, by means of high definition photos or by laser scans.

7. Detection method according to claim 2, wherein a correction is provided for the types of material present, in particular the petrographic nature of the exposed aggregates, fresh or oxidized bitumen or other binder, identified by the color of the 3D images.

Detection method according to one of the preceding claims, in which the data acquisition system is mounted on a motor vehicle, which can take very high definition images of said detection areas both when stationary and in motion.