坡面道路上地面形貌对人体步进摩擦的影响

人体行走经常发生滑摔事故,而坡面道路是人体行走的典型路况之一.当前通过改变鞋底和地板的材料、鞋底和地板的表面形貌以提高步进摩擦系数的研究多是基于水平路面,对坡面道路上的人体行走,特别是地面形貌变化对坡面道路上的人体行走研究较少.本文中以45钢作为材料,制备出表面波纹度相同而表面形貌不同的地板,利用步进摩擦试验平台改变行走路面的坡度研究了地面形貌变化对坡面道路上人体步进摩擦的影响.结果表明:坡度对有效摩擦系数的影响高于表面形貌;随着坡度的增加,安全行走所需的必要摩擦系数增大,地面提供的有效摩擦系数减小,步频则先增大后减小;上坡启动时脚掌与路面的有效接触面积和下坡制动时脚跟的有效接触面积随坡度的增加而减小,导致有效摩擦系数降低,滑摔倾向增大.人体行走姿态为了保持平衡而缩短步长以降低必要摩擦系数.