Воздействие автомобиля на дорогу. Оценка безопасности движения на автомобильных дорогах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан

Ташкентский Автомобильно-Дорожный Институт

Конспект лекций

По дисциплине «Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог» для магистров специальности 5А5212203 «Организация перевозок на транспорте и управление (по видам транспорта)»

Ташкент-2007



В конспекте лекций по дисциплине «Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог» для магистров специальности 5А5212203 «Организация перевозок на транспорте и управление (по видам транспорта)» подробно освещены вопросы оценки транспортно-эксплуатационных качеств автомобильной дороги, способы их повышения, составление технического паспорта автомобильной дороги, выбор мероприятий, направленных на повышение безопасности движения.

Конспект лекции рассмотрен и утвержден на заседании кафедры «Харакат хавфсизлигини ташкил этиш», протокол №9 от 19 декабря 2006г.

Зав. кафедрой К.Х.Азизов

Составители: к.т.н., проф. К.Х.Азизов к.т.н., доц. М. Дарабов

Рецензент д.т.н., проф. И.С.Садиков

Конспект лекции рассмотрен на заседании научно-методического совета кафедр специальных дисциплин протокол № ________________ 2007г.

Председатель НМСКСД проф. М.З. Мусажонов



Лекция 1. Воздействие автомобиля на дорогу

План:

1. Особенности взаимодействия дороги и автомобиля.

2. Силы, действующие от колеса автомобиля на дорожное покрытие.

3. Прочность и деформация дорожной одежды.

4. Виды деформаций покрытия и разрушений дорожной одежды.

Ключевые слова: контакт шины колеса; площадь следа; площадь отпечатка; вращающий момент; коэффициент сцепления; деформация дорожного покрытия; разрушения, износ, шелушение, выкрашивание, обламывание кромок; волны; гребенка; сдвиги; вмятины; трещины; колеи; выбоины; повреждение кромок швов.

При движении автомобиля вдоль дороги происходит его пространственное перемещение как поступательное, так и вращательное, При этом возникают вертикальные силы, вызывающие деформацию дорожного покрытия, а также касательные усилия, наиболее значительные при разгоне и торможении автомобиля в зоне контакта шины колеса с покрытием, вызывающие относительные смещения верхних слоев дорожного покрытия.

Особенно сложным является движение автомобиля на подходах к кривым в плане и на самих кривых, в пределах которых автомобиль совершает вращательное движение вокруг вертикальной оси. На этих участках возникают боковые силы, действующие как на автомобиль так и на верхний слой дорожного покрытия и оказывающие большое влияние на устойчивость автомобиля. В связи с этим кривые в плане и подходы к ним проектирует, в первую очередь, из условия обеспечения устойчивого движения автомобиля, предупреждения его опрокидывания и заноса. Таким образом, при движении автомобиля по дороге действует система сил, различных по направлению и величине.

При движении автомобиля по дороге в зоне контакта шины колеса с дорожным покрытием возникают динамические силы, значение которых зависит от типа автомобиля, шины колеса, нагрузки, погодно-климатических условий и др.

На стоящее колесо автомобиля действует только одна сила - вес автомобиля, приходящийся на это колесо. Особенностью автомобильного колеса является его эластичность. Под действием вертикальной силы колесо деформируется, в месте контакта радиус меньше, чем в других частях колеса, несоприкасающихся с покрытием.

Рис. 1.1 - Схема сил, действующих на покрытие дороги; а - стоящее колесо; б - ведущее колесо; в - ведомое колесо



Площадь следа S - колеса меняется в пределах 250-1000см2. Для одного и того же автомобиля значение S зависит от нагрузки на колесо.

S=G/Р,

где G-вес автомобиля, приходящийся на колесо, Н;

р - давление, Па.

Значение р не должно превышать 0,55 Мпа на дорогах III-V категории и 0,65 Мпа на дорогах I - II категории.

Различают площадь отпечатка по контуру в форме эллипс (а) и по выступам рисунка протектора. При определении среднего давления в расчет принимают площадь отпечатка по выступам протектора. При расчете дорожной одежды для вычисления р условно принимают площадь отпечатка в виде круга диаметром D, равновеликую площади эллипса:

D = 11.3

В большинстве автомобилей имеются ведущие и ведомые колеса. К ведущим колесам подается вращающий момент Мвр от двигателя автомобиля:

Мвр=Мдвnкnг

где Мдв- вращающий момент на коленчатом валу двигателя;

nк - передаточное число коробки передач;

nк - передаточное число главной передачи;

- коэф.полезного действия главной передачи.

Действие вращающего момента Мвр вызывает в зоне контакта Рк. направленный в сторону, обратную движения (б). Сила Рк вызывает горизонтальную силу реакции Т, представляющую собой силу трения плоскости контакта колеса с покрытием. При этом Т=РК.

При действием вертикальной силы G возникает сила реакции II, которая располагается на расстоянии «а» впереди по ходу движения автомобиля. Значение Gк составляет: для грузовых автомобилей(0,65,,,0,7)0; для легковых (0,5,„0,55)0, где - G общий вес автомобиля, Н.

На ведомое колесо (в) действует сила тяги. Горизонтальная реакция Т=РК направлена в сторону, противоположную движению. Вертикальная сила реакции R также, как и в случае ведущего колеса, смещена по ходу движения.

Вращающий момент Мвр может быть определен также с учетом окружной силы Рк и радиуса качения пневматического колеса rк.

Мвр = Рк rк

При этом rк=r,

Где r - радиус недеформированного колеса;

- коэф. уменьшения радиуса колеса в зависимости от жесткости шин =(0,93...0,96).

В этой точке О - мгновенном центре скоростей - приложена сила трения (сцепления) колеса с поверхностью дороги.

Можно записать R=Gк, Мвр=Тrк+Rа,

откуда Т=Мвр/rк-R(а/rк),

Так как Мвр/rк=Рк, то Т=Рк-Gк(а/rк).

Обозначим: rк=f, Gк(а/rк)= Gкf=Рf

Отсюда Т= РК- Рf

Для ведомого колеса будем иметь (в)



Gк=R, Рк=Т, Rа=Ркrк

Отсюда РК= R(а/rк), R= Gк РК= Gкf; РК- Рf,

где Рf-- сила сопротивления по качению,

f-- коэффициент сопротивления по качению.

Коэффициент сцепления - это отношение максимального значения силы тяги на ободе колеса к сцепному весу автомобиля.

Прочность дорожной одежды является показателем транспортно-эксуатационного состояния автомобильной дороги, который необходимо регулярно оценивать в течение всего срока службы.

Возможны три случая деформации дорожного покрытия в зависимости от прикладываемой нагрузки.

Если нагрузка невелика, основа дорожной одежды и земляного полотна хорошо уплотнены, то дорожная одежда не разрушается и происходят только упругие деформации, т.е. после проезда автомобиля возвращается в прежнее положение.

При возрастании нагрузки или при временном снижении прочности фунтов основания в весенний или осенний периоды возникают постепенно накапливающиеся пластические малые деформации.

В случае, если их суммарное значение за период ослабленного состояния дорожной одежды превысит некоторые предельные значения, дорожная одежда разрушается.



Рис. 1.2 - Вид деформаций и разрушений дорожной одежды (по В.Ф. Бабкову) 1 - чаша прогиба; 2 - зона сжатия одежды; 3 - зона растяжения; 4-поверхность среза одежды; 5 - площадь передачи давления на грунт; 6 -уплотнение грунта в основании дорожной одежды; 7 - направление выгибания грунта; 9 - трещина в дорожной одежде; 10 - деформация дорожной одежды

При действии нагрузки происходит сжатие 2 и доуплотнение дорожной одежды, а в нижней части дорожной одежды - растяжение 3.

При превышении предельной прочности материалов верхних или нижних слоев дорожной одежды образуется трещина. По периметру зоны контакта шины колеса с покрытием действуют срезывающие напряжения 4, которые могут приводить при слабом основании и тонкой дорожной одежде к ее пролому или выплыванию отдельных ее частей.

В нижних слоях дорожных одежд из малосвязанных и несвязанных материалов и в грунтовых основаниях могут возникать необратимые деформации (так называемые течения), развитие которых приводит к накоплению деформации дорожной одежды и ее разрушению.

Основными видами деформации и разрушении дорожной одежды являются:

Износ (стирание) представляющий уменьшение толщины покрытия за счет потери материала в процессе эксплуатации под действием колес и погодных факторов.

Шелушение-обнажение поверхности покрытия за счет отделения поверхности тонких пленок и чешуек материала покрытия, разрушенного воздействием воды и мороза.

Выкрашивание - разрушение покрытия за счет потери им отдельных зерен гравийного и щебеночного материала.

Обламывание кромок разрушение покрытия (особенно нежестких) в местах сопряжения их с обочинами при переезде тяжелых автомобилей через кромку.

Волны- деформации асфальтобетонных покрытий, обладающих пластичностью.

Гребенка- разрушение гравийных и щебеночных покрытий под действием движения тяжелых грузовых автомобилей.

Сдвиги- деформации, которые происходят при действии касательных сил от колеса автомобиля. Сдвиги являются причиной отсутствия связи верхнего слоя с нижним.

Вмятины- углубления в пластических покрытиях, появляющиеся при прохождении по ним машин или автомобилей в жаркую погоду.

Трещины- деформации, обычно вызываемые резкими температурными изменениями.

Колеи- образуются на щебеночных или гравийных покрытиях при узкой проезжей части в результате многократного прохода автомобиля по одной полосе, а также на асфальтобетонных покрытиях в результате выдавливания колеса автомобиля из-за недостаточной сдвигоустойчивости асфальтобетона.

Выбоины углубления со сравнительно крутыми краями, образовавшиеся в результате местного разрушения материала покрытия.

Повреждение кромок швов разрушение кромок швов в виде сколов и выкрашивание бетона в зоне до 15-20 см от шва.

Контрольные вопросы

В чем заключается сложность движения автомобиля на характерных участках дорог.

Что возникает в результате контакта шины автомобиля с дорогой.

Объясните схему действия сил на покрытие дороги.

В чем заключается значение ведущего колеса автомобиля.

Что понимается под коэффициентом сцепления.

Какие бывают виды деформаций дорожной одежды.

Как понимаете повторы прочности дорожной одежды.

Какие виды разрушения дорожной одежды вы знаете.

В результате чего появляется шелушение.

Укажите причины возникновения волн на автомобильных дорогах.



Лекция 2. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог

План:

1. Показатели транспортно-эксплуатационных качеств автомобильной дороги.

2. Показатели, характеризирующие технико-эксплуатационных качества дорожной одежды и земляного потока.

3. Показатели, характеризирующие общее состояние автомобильной дороги и условия движения по ней

Ключевые слова: интенсивность движения, состав движения, пропускная способность движения, провозная способность, скорость движения, прочность дорожной одежды, шероховатость дорожной одежды, ровность коэффициент сцепления, работо способность дорожной одежды, износостойкость покрытия, надежность дороги, проезжаемость дороги, срок службы, относительная аварийность, коэффициент безопасности.

Транспортно-эксплуатационные качества автомобильной дороги - комплекс показателей, характеризующих работу автомобильных дорог как транспортного сооружения: скорость, интенсивность и состав движения, пропускную и провозную способность, уровень аварийности, качество дорожного покрытия, время сообщения, себестоимость перевозок и другие.

Требования к транспортно-эксплуатационным качествам автомобильной дороги - обеспечение безопасного и бесперебойного (а в последнее время и комфортного) движения транспортных потоков с нормативными скоростью, временем и себестоимостью перевозок. (Единство и противоречие: время, качество и стоимость).



Показатели транспортно-эксплуатационных качеств автомобильной дороги

1 Транспортная работа	2. Технико-эксплуатационные качества дорожной одежды и земляного полотна ДО и ЗП	3. Общее состояние автомобильной дороги и условия движения по ней	4. Эффективность транспортной работы автомобильной дороги
Интенсивность движения авт/сут N	Прочность дорожной одежды и земляного полотна ДО и ЗП	Надёжность автомобильной дороги АД	Себестоимость перевозок
Объём движения авт/год		Проезжаемость автомобильной дороги АД	Дорожная составляющая себестоимости перевозок
Состав движения	Шероховатость дорожного покрытия
Грузонапряжённость тонн/год тонн*км/год G	Ровность	Срок службы автомобильной дороги АД	Транспортная составляющая
Пропускная способность max авт/час P	Коэффициент сцепления	Относительная аварийность	Потери от ДТП
Провозная способность тонн/час пасс/час M	Работоспособность дорожной одежды ДО	Коэффициент аварийности
Коэффициент загрузки АД Z=N/P		Коэффициент безопасности
Скорость движения V:	Износостойкость дорожного покрытия мм/год	Обеспеченность видимости на автомобильной дороге АД
-Расчётная
-Конструктивная
-Мгновенная
-Среднего сообщения
-Техническая
-Расчётная (при организации)
-Оптимальная
-Нормируемая (в т. ч. расчётная)
Время сообщения
Удельное время сообщения



1 Группа: показатели транспортно-эксплуатационных качеств, характеризующие транспортную работу автомобильной дороги

Интенсивность движения (N) [авт/час; авт/сутки] - количество автомобилей, проходящих через некоторое сечение автомобильной дороги за единицу времени (час, сутки). Изменяется во времени в течение часа, суток, недели, месяца, года.

В зависимости от интенсивности движения устанавливается категория автомобильной дороги, принимаются сроки выполнения ремонта дороги, мероприятия по организации движения.

Объём движения [авт/месяц; авт/год] - суммарное количество автомобилей, прошедшее через данный участок дороги за определённый период времени.

Состав движения - распределение в процентном отношении всего транспортного потока по видам транспортных средств: легковые автомобили, автобусы, грузовые автомобили (лёгкие, средние, тяжёлые). Все из перечисленных видов автомобилей приводятся к расчётному посредством коэффициента приведения.

Грузонапряжённость автомобильной дороги (G)

-брутто [тонн/год; тонн/сутки] - суммарная масса грузов и транспортных средств, прошедших по данному участку автомобильной дороги в обоих направлениях в год (сутки);

-нетто [тонн*км] - общая масса грузов, перевезённых в единицу времени на единицу пути в год (сутки).

Пропускная способность автомобильной дороги (P) [авт/час] - максимальное количество автомобилей, которое может пропустить данный участок автомобильной дороги или автомобильная дорога в целом в единицу времени. Учитывается при проектировании поперечного профиля и геометрических элементов автомобильной дороги.

Провозная способность автомобильной дороги (M) [тонн/час; пасс/час] - максимальная масса грузов или количество пассажиров, которые могут быть перевезены через данный участок автомобильной дороги в единицу времени.

Коэффициент загрузки дороги движением (Z) - отношение интенсивности движения к пропускной способности рассматриваемого участка автомобильной дороги.

Z = N/P

Применяется при расчёте числа полос движения и размеров геометрических элементов автомобильной дороги.

Скорость движения (V) [км/час; м/с] - Важнейший качественный показатель транспортной работы автомобильной дороги и её состояния.

В зависимости от целей и решаемых задач, различают несколько видов скоростей.

Расчётная скорость - максимальная безопасная скорость движения одиночного автомобиля на сухом покрытии при достаточном расстоянии видимости, допускаемая на автомобильной дороге рассматриваемой категории. Ориентируясь на значение этой скорости, проектируют все геометрические элементы автомобильной дороги, в первую очередь плана трассы, продольного и поперечного профилей.

Конструктивная скорость - максимальная скорость, развиваемая автомобилем данной конструкции. Зависит от типа автомобиля, мощности двигателя, его аэродинамических качеств.

Мгновенная скорость движения - скорость одиночных автомобилей (или потока) в конкретных (малых) створах автомобильной дороги в рассматриваемый промежуток времени.

Характеризуют фактические условия движения в конкретном месте автомобильной дороги и в заданный момент времени.

Скорость сообщения - показывает среднюю скорость на данном маршруте с учётом задержек на пересечениях, железнодорожных переездах и взаимного влияния автомобилей в потоке.

Является основным показателем транспортной работы автомобильной дороги. Лежит в основе технико-экономического обоснования (ТЭО) мероприятий по улучшению условий движения.

Техническая скорость - средняя скорость на данном маршруте без учёта задержек на пересечениях, железнодорожных переездах и т. д., и определяется в основном геометрическими размерами элементов автомобильной дороги.

Исходя из значения этого показателя, оцениваются условия движения на отдельных маршрутах и влияние дорожных условий на скорость движения. Техническая скорость зависит от состава движения.

Расчётная скорость (принимаемая при организации движения) - скорость, исходя из значения которой, рассчитывают работу всех систем управления дорожного движения, выбирают дорожные знаки и размеры элементов разметки. Ограничения минимальной или максимальной скоростей также относятся к расчётной скорости, принимаемой при организации движения.

Оптимальная скорость - скорость движения, при которой обеспечиваются наиболее эффективные условия транспортной работы автомобильной дороги и автомобильного транспорта, а также благоприятные условия для работы водителей.

Нормируемая скорость - принимается как стандартная при технических или технико-экономических расчётах. Расчётная скорость относится к нормируемой. К нормируемой скорости, например, относится скорость сообщения общественного транспорта.

Время сообщения - продолжительность движения по рассматриваемому маршруту (автомобильной дороге) без учёта остановок в пути, учётом задержек в том числе на перекрёстках.

Удельное время сообщения (темп движения) [мин/км] - средняя продолжительность (в минутах) проезда одного км автомобильной дороги транспортным потоком, определяется на основе средней скорости сообщения.

2 Группа: показатели транспортно эксплуатационных качеств, характеризующие технико-эксплуатационные качества дорожной одежды и земляного полотна

Прочность дорожной одежды и земляного полотна - характеристика несущей способности дорожной одежды, рассматриваемой конструкции. Оценивается модулем упругости E (МПа).

Шероховатость дорожного покрытия - наличие на поверхности покрытия малых неровностей, не отражающихся на деформации шины и обеспечивающих коэффициент сцепления с шиной. Определяется размером микровыступов и остротой угла микровыступа.

Рис. 2.1

Ровность дорожного покрытия (S) - качественное состояние поверхности проезжей части, обеспечивающее высокие транспортно-эксплуатационные свойства автомобильной дороги (безопасность, комфортабельность). Оценивается по сравнению с установленными колебаниями по высоте в продольном и поперечных профилях. Измерение ровности производится трёхметровой рейкой или амплитудным методом с помощью специальных геодезических инструментов.

Коэффициент сцепления шины колеса автомобиля с дорожным покрытием. j - показатель сцепных качеств дорожного покрытия. Представляет собой отношение тягового усилия на ободе ведущего колеса к вертикальной нагрузке на колесо, при котором начинается проскальзывание (пробуксовывание) колеса.

Работоспособность дорожной одежды [брутто-тонн] - эксплуатационный показатель автомобильной дороги, показывающий суммарную массу пропущенных по дороге транспортных средств между капитальными ремонтами.

Износостойкость дорожного покрытия [мм/год] - показатель, характеризующий устойчивость дорожного покрытия к воздействию автомобильного движения.

3 Группа: показатели транспортно-эксплуатационных качеств, характеризующие общее состояние автомобильной дороги и условия движения по ней

Надёжность автомобильной дороги - показатель, характеризующий вероятность безотказной работы автомобильной дороги, с точки зрения обеспечения прочности, пропускной способности, расчётной скорости и др.

Срок службы автомобильной дороги - период времени от сдачи построенной дороги в эксплуатацию до её реконструкции или капитального ремонта.

Относительная аварийность - показатель, характеризующий уровень аварийности на автомобильной дороге. Выражается в количестве ДТП на 1 млн. прошедших автомобилей. Позволяет оценить степень опасности отдельных участков автомобильной дороги.

Коэффициент аварийности (Kав) - безразмерный показатель, применяемый для выявления опасных участков автомобильной дороги при различных условиях движения.

Представляет собой отношение числа ДТП на 1 млн. км. суммарного пробега автомобилей на каком-либо участке к числу ДТП на горизонтальном прямом участке с ровным, шероховатым покрытием, шириной 7,5 м и укреплёнными обочинами.

Коэффициент безопасности (Kбез) - показатель, характеризующий опасность отдельных участков автомобильной дороги на основе изменения на них скоростного режима движения.

Представляет собой отношение скоростей на смежных участках.

 

Kбез = Vна участке/Vна въезде

 

Обеспеченность видимости на автомобильной дороге [%] - показатель, характеризующий количество участков с необеспеченной видимостью по отношению к протяжённости автомобильной дороги.

4 Группа: показатели транспортно-эксплуатационных качеств, характеризующие эффективность транспортной работы автомобильной дороги

Себестоимость перевозок [руб/1тонн*км; руб/1авт*час; руб/1авт*км] - показатель эффективности работы автотранспорта в рассматриваемых дорожных условиях.

Дорожная составляющая себестоимости перевозок - условный показатель, характеризующий долю расходов на ремонт и содержание автомобильных дорог в общей себестоимости перевозок.

Транспортная составляющая себестоимости перевозок - характеризует долю расходов автомобильного транспорта (транспортных средств) по обеспечению перевозок грузов и пассажиров.

Потери от ДТП - показатель, характеризующий потери народного хозяйства страны от гибели и ранения людей, порчи грузов и автомобилей.

На основе оценки транспортно-эксплуатационных качеств автомобильной дороги вырабатываются мероприятия по повышению тех или иных параметров, не удовлетворяющих нормам.

Контрольные вопросы.

1. Какими показателями оценивается ТЭКАД, характеризируемой транспортной работой дороги?

2. Какими показателями характеризируется ТЭКАД, характеризирующий дорожную одежду и земляное полотно?

3. Какими показателями оценивается общее состояние дороги?

4. Какими показателями оценивается эффективность транспортной работы дороги?



Лекция 3. Требования к транспортно-эксплуатационным показателям качества автомобильных дорог

План:

1. Требование, предъявляемые к эксплуатационному состоянию автомобильных дорог.

2. Методы контроля транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог.

3. Мероприятия по повышению показателей, характеризирующих транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог.

Ключевые слова: покрытие проезжей части, ровность покрытия, коэффициент сцепления, видимость в плане, методы контроля, скорость движения, коэффициент безопасности, коэффициент аварийности, прочность дорожной одежды.

ГОСТ Р 50597-93 "Требования к эксплуатационному состоянию допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения"

Указанный ГОСТ объединяет все виды автомобильных дорог (международные, государственные, местные) в три группы, и распространяет на них своё действие.

 

Группа АД	Интенсивность движения авт/сут	Для городов и населённых пунктов
А	>3000	Магистральные автомобильные дороги скоростного движения, магистральные улицы общегородского значения непрерывного движения.
Б	1000-3000	Магистральные автомобильные дороги регулируемого движения, магистральные улицы общегородского значения регулируемого движения, дороги районного значения
В	<1000	Улицы и дороги местного значения



При этом в разделе “область применения” отмечается два основных положения:

-требования стандарта должны обеспечиваться организациями, в ведении которых находятся автомобильные дороги по вышеуказанной классификации;

-в случае, когда транспортно-эксплуатационное состояние автомобильной дороги не отвечает требованиям указанного стандарта, на них должны вводиться временные ограничения, обеспечивающие безопасность движения, вплоть до полного запрещения движения.

Требования к транспортно-эксплуатационному состоянию автомобильных дорог по ГОСТ Р 50597-93 "Требования к эксплуатационному состоянию допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения"

1. Автомобильная дорога в пределах полосы отвода

Проезжая часть, тротуары, пешеходные и велосипедные дорожки, посадочные площадки, остановочные пункты, разделительные полосы, откосы, обочины должны быть чистыми, без посторонних предметов, не имеющих отношения к их обустройству.

2 Покрытие проезжей части

2.1 Проезжая часть не должна иметь просадок, выбоин, иных повреждений, затрудняющих движение транспортных средств, с разрешённой правилами дорожного движения скоростью.

В этом разделе оговариваются предельно-допустимые повреждения покрытия и сроки их ликвидации.

 

Группа АД	Повреждения м2 на 1000 м2 покрытия не более	Сроки ликвидации повреждений, сут. не более
А	0,3 (1,5)	5
Б	1,5 (3,5)	7
В	2,5 (7,0)	10



Значение в скобках для весеннего периода.

Сроки ликвидации указаны для строительного сезона для конкретных видов работ.

Предельные размеры отдельных просадок, выбоин и т.п. не должны превышать по длине - 15 см, ширине 60 см, глубине 5 см.

Ровность покрытия проезжей части должна соответствовать следующим требованиям:

руппа АД	Ровность
	По ПКРС-2 см/км, менее	Число просветов под трёхметровой рейкой, % не более
А	660	7
Б	860	9
В	1200	14

 

Коэффициент сцепления

По прибору ПКРС-2 должен обеспечивать безопасность движения с разрешённой правилами скоростью 0,3 для шины без рисунка протектора 0,4 для шины с рисунком протектора

Сроки повышения коэффициента сцепления в зависимости от причин устанавливаются с момента обнаружения и не должны превышать:

Причина	Время ликвидации, суток, не более
1. Выпотевание битума	4
2. Загрязнение	5
3. Шероховатость	15

 

Сроки ликвидации зимней скользкости и снегоочистки для каждой группы автомобильных дорог следующие:

Группа АД	Время ликвидации, часов, зимней скользкости и снегоочистки не более
А	4
Б	5
В	6

 

Ликвидация скользкости - с момента обнаружения до полной ликвидации.

Снегоочистка - с момента окончания снегопада или метели.

Снегоочистка осуществляется в следующей последовательности: проезжая часть > остановочные пункты > тротуары > площадки для стоянки и остановки транспортных средств.

Снег убирают в лотки или на разделительную полосу в виде снежных валов с разрывами в 2-2,5 м.

Формирование снежных валов не допускается:

-на пересечениях с другими автомобильными дорогами и железнодорожных пересечениях в одном уровне в пределах треугольника видимости;

-ближе 5 метров от пешеходного перехода;

-ближе 20 метров от остановки;

-на автомобильных дорогах, оборудованных ограждениями или повышенным бордюром;

-на тротуарах;

Инженерные коммуникации (элементы на проезжей части)

Отметки крышек люков смотровых колодцев не должны отличаться от отметок проезжей части более чем на 2 см.

Отметки решёток дождеприёмников не должны отличаться от отметок проезжей части более чем на 3 см.

Данные дефекты должны устраняться в течение суток.

Разрушение или отсутствие крышки люка или решётки дождеприёмника должно устраняться не более чем через 3 часа после обнаружения.

Отметка головки рельса на переезде трамвайного или железнодорожного пути не должна отличаться более чем на 2 см от отметки проезжей части.

Отметки настила между рельсами не должны превышать отметок головки рельса более чем на 3 см.

Глубина неровностей в межрельсовом пространстве не должна превышать 4 см.

Вышеперечисленные дефекты устраняются в течение двух суток с момента обнаружения.

Обочины и разделительные полосы

При отсутствии бордюра, отметка кромки проезжей части не должна превышать отметку кромки обочины более чем на 4 см. При этом возвышение обочины над уровнем кромки проезжей части не допускается.

Укрепительные полосы по предельно допустимым разрушениям должны соответствовать требованиям к покрытиям. Повреждения укрепительных полос устраняются в течение 14 суток.

Повреждение грунтовых обочин (разделительных полос) не должны превышать:

 

Группа АД	Повреждения м2 на 1000 м2 по не более	Глубина, см, не более
А	5	5
Б	7	7
В	15	10

 

Видимость в плане

На пересечениях автомобильных дорог в одном уровне при отсутствии застройки видимость в плане должна соответствовать требованиям СНиП.

На охраняемых железнодорожных переездах, водителям, находящимся на удалении не более 50 м от ближнего рельса, должна обеспечиваться видимость поезда с любой стороны в зависимости от скорости движения:

 

Скорость движения поезда, км/ч	121-140	81-120	41-80	26-40	25 и менее
Расстояние видимости, м, не менее	500	400	250	150	100

 

Кроме того, в ГОСТе приведены требования к техническим средствам организации дорожного движения:

-дорожным знакам;

-дорожной разметке;

-дорожным светофорам;

-дорожным ограждениям и бортовому камню;

-сигнальным столбикам и маякам;

-наружному освещению.

Методы контроля

Сцепление и ровность - ПКРС, ППК-МАДИ-ВНИИБД, трёхметровая рейка в соответствие с инструкциями.

Линейные параметры - линейки, рулетки (метрологическая проверка)

Требования к транспортно-эксплуатационному состоянию автомобильных дорог по ВСН 24-88 "Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог".

К основным параметрам транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог отнесены: скорость, пропускная способность, уровень загрузки, непрерывность, безопасность и комфортность движения.

Геометрические параметры: ширина проезжей части, укрепительных полос, обочин, продольные уклоны, уклоны виражей, расстояние видимости, радиусы кривых в плане и профиле.

Прочность и состояние проезжей части и обочин.

Ровность и сцепление проезжей части и обочин.

Состояние земляного полотна.

Состояние и работоспособность водоотвода.

Габариты, грузоподъёмность и состояние мостов, путепроводов и других искусственных сооружений.

Состояние элементов инженерного оборудования и обустройства автомобильной дороги.

Скорость движения оценивается эксплуатационным коэффициентом обеспеченности расчётной скорости Крсэ. 

 

Крсэ = Vф max/Vр

 

Vф max - фактическая максимальная скорость;

Vр - расчётная скорость по нормам проектирования.

В благоприятных погодных условиях транспортно-эксплуатационное состояние автомобильной дороги должно обеспечивать безопасное движение одиночного автомобиля с максимальной скоростью, близкой к расчётной: 

Крсэ= 1

При неблагоприятных погодных условиях допускается снижение не ниже рекомендованных ВСН 24-88.

Участки автомобильной дороги с эксплуатационным коэффициентом обеспеченности расчётной скорости Крсэ равным:

0,75 - 1 - удовлетворяют транспортно-эксплуатационным требованиям;

0,5 - 0,75 - требуют усиленного содержания и последовательного улучшения;

менее 0,5 - подлежат первоочередной реконструкции.

 Уровень загрузки автомобильной дороги движением (Z) определяется как:



Z = Nфакт прив/P

где: P - пропускная способность, авт/час;

Nфакт прив - фактическая приведённая интенсивность, авт/час. 

Величина Z не должна превышать значений, приведённых в таблице:

Условия погоды и рельефа местности	Допустимые значения обеспеченной максимальной скорости движения, км, для категории дорог
	IА	IБ	II	III	IV	V
При благоприятных погодных условиях:
а) на основном протяжении дороги	120-150	100-120	100-120	100	80	60
б) на трудных участках пересечённой местности	100-120	90-100	90-100	80	60	40
в) на трудных участках горной местности.	75-80	60	60	50	40	30
При неблагоприятных погодных условиях:
а) на основном протяжении дороги	90-100	80-90	80-90	75	60	45
б) на трудных участках пересечённой местности	80-90	70-75	70-75	60	45	30
в) на трудных участках горной местности.	60	45	45	40	35	20
В исключительных случаях при неблагоприятных погодных условиях:
а) на основном протяжении дороги	60-75	50-60	50-60	50	40	30
б) на трудных участках пересечённой местности	60	50	50	40	30	20
в) на трудных участках горной местности.	40	30	35	25	20	20



Допустимые значения скоростей установлены из условия снижения обеспечиваемой максимальной скорости по отношению к расчётной не более чем на 25% (Крсэ > 0,75); в осенне-весенний и зимний периоды года и, как исключение, не более чем на 50% (Крсэ > 0,5) во время сильных дождей, туманов, пыльных бурь, штормовых ветров, на участках пучин, а также во время гололёда, метелей и сильных снегопадов.

К трудным участкам пересечённой местности относят рельеф, прорезанный часто чередующимися глубокими долинами с разницей отметок долин и водоразделов более 50 м на расстоянии не более 0,5 км с боковыми глубокими балками и оврагами с неустойчивыми склонами. К трудным участкам горной местности относят участки перевалов через горные хребты и участки горных ущелий со сложными сильно изрезанными склонами.

 

Характеристика участков автомобильной дороги	Значение Z, не более
1. Подъезды к аэропортам, железнодорожным станциям. (II -III)	0,5
2. Внегородские автомагистрали (IА)	0,6
3. Входы в города, обходы, кольцевые автомобильные дороги вокруг городов (IБ, II, III)	0,65
4. Автомобильные дороги II и III категорий	0,7

 

Допускается дополнительное увеличение значения Z но не более чем на 15% в неблагоприятные периоды года.

Показатель Z нормируется только для дорог с интенсивностью более 4 тыс. авт/сутки.

Показатели безопасности движения на автомобильных дорогах

Относительная аварийность - показатель, характеризующий уровень аварийности на автомобильной дороге. Выражается в количестве ДТП на 1 млн. прошедших автомобилей.

Коэффициент аварийности (Kав) - безразмерный показатель, применяемый для выявления опасных участков автомобильной дороги при различных условиях движения.

Представляет собой отношение числа ДТП на 1 млн. км. суммарного пробега автомобилей на каком-либо участке к числу ДТП на горизонтальном прямом участке с ровным, шероховатым покрытием, шириной 7,5 м и укреплёнными обочинами.

Коэффициент безопасности (Kбез) - показатель, характеризующий опасность отдельных участков автомобильной дороги на основе изменения на них скоростного режима движения.

Представляет собой отношение скоростей на смежных участках.

Значение параметра	Степень опасности участков автомобильной дороги
	Не опасный	Малоопасный	Опасный	Очень опасный
Коэффициент происшествий (относительная аварийность) H	0,4	0,4-0,8	0,8-1,2	более 1,2
Коэффициент аварийности (для равнинной и холмистой местности)	0-10	10 20	20-40	более 40
Разница коэффициентов аварийности соседних участков для горной местности	20	20-40	40-100	более 100
Коэффициент безопасности	0,8	0,6-0,8	0,4-0,6	менее 0,4

 

На участках автомобильной дороги в равнинной и холмистой местности при коэффициенте аварийности Ка > 20, в горной местности с разницей Ка на соседних участках более 40%, или при значении коэффициента безопасности Кб > 0,6, необходимо проведение мероприятий по повышению безопасности движения.

Прочность дорожной одежды оценивается коэффициентом запаса прочности:

Кпр = Eфакт (МПа)/Eтреб (МПа) і 1



Eфакт - фактический модуль упругости дорожной одежды. Определяется экспериментально.

Eтреб - требуемый модуль упругости. Назначается с учётом межремонтных сроков, расчётной нагрузки, интенсивности, типа покрытия, дорожно-климатической зоны, грунтово-геологических условий, толщины дорожной одежды, её конструкции и эксплуатационной надёжности в соответствие с действующими нормами по проектированию дорожной одежды.

Ровность покрытия проезжей части автомобильной дороги оценивается коэффициентом ровности Kр, равным отношению предельно-допустимых значений к показателю фактической ровности. Коэффициент ровности Kр должен составлять более 1.

 

Интенсивность, авт/сутки	Категория автомобильной дороги	Тип дорожной одежды	Предельно-допустимые показатели ровности
			ПКРС-2, см/км	по толчко-меру ТХК-2	по трёхметровой рейке, % превышения требований
>7000	I	капитальный	540	100	6
3000-7000	II	капитальный	660	120	7
1000-3000	III	капитальный облегчённый	860/1100	170/240	9/12
500-1000	IV	облегчённый	1200	265	14
200-500	IV	переходный	-	340	-
<200	V	переходный и низший	-	510	-

Требования к сцеплению и шероховатости покрытий автомобильных дорог

Состояние параметра определяется коэффициентом, равным отношению фактического коэффициента сцепления к предельно-допустимому коэффициенту сцепления:

 

Кс = Кс факт/Кс допуст > 1

Допустимые коэффициенты сцепления

Условия движения по СНиП	Коэффициент сцепления при скорости V = 60 км/ч	Средняя глубина впадин, мм, для дорожно-климатической зоны
		1 и 5	2-4
Лёгкие	0,35/0,28	0,3	0,35
Затруднённые	0,40/0,30	0,35	0,4
Опасные	0,45/0,32	0,4	0,45

 

Числитель - для шины с протектором; знаменатель - без протектора. Должны соответствовать оба параметра. 

Разница фактических коэффициентов сцепления по ширине проезжей части не должна превышать 0,1; коэффициентов сцепления проезжей части и обочины - 0,15. 

Контрольные вопросы.

1. Какие требования предъявляются к эксплуатационному состоянию автомобильных дорог?

2. Какими методами контролируются транспортно-эксплуатационные показатели автомобильных дорог?

3. Какими показателями характеризируется безопасность движения?

4. Какие мероприятия способствуют повышению транспортно-эксплуатационных качеств?



Лекция 4. Оценка транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог. Часть 1

План:

1. Геометрические параметры автомобильных дорог.

2. Транспортно-эксплуатационные показатели.

3. Показатели безопасности движения.

Ключевые слова: ширина показателей, обочин, радиус горизонтальных кривых, продольные уклоны, искусственные сооружения, ровность, шероховатость, прочность, износостойкость, интенсивность, коэффициент аварийности, коэффициент безопасности.

Критерии оценки транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог

Оценка качества автомобильных дорог осуществляется по трём группам показателей:

1. Технические показатели (геометрические характеристики)

2. Транспортно-эксплуатационные показатели

-ровность покрытия проезжей части;

-шероховатость покрытия проезжей части;

-прочность дорожной одежды;

-износостойкость покрытия проезжей части;

-интенсивность движения;

3. Показатели безопасности движения

-коэффициент аварийности, Кав;

-коэффициент безопасности, Кбез;

Методика определения транспортно-эксплуатационных показателей

Технические показатели (геометрические характеристики) оцениваются линейками, рулетками, геодезическими инструментами (нивелир, теодолит, дальномер), и специальными техническими средствами (видеопаспортизация автомобильных дорог).

Ровность покрытия проезжей части

В процессе эксплуатации автомобильной дороги проезжая часть деформируется и разрушается в результате воздействия транспортных средств и природно-климатических факторов, а также вследствие нарушения норм и правил проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог.

При неудовлетворительной ровности проезжей части коэффициент сопротивления качению увеличивается, скорость движения снижается, вследствие чего увеличивается дорожная составляющая себестоимости перевозок.

При скорости 60 км/час:

-при удовлетворительной ровности, коэффициент сопротивления движению f = 0.02;

-при неудовлетворительной ровности, коэффициент сопротивления движению f = 0.12;

Рис. 4.1

Себестоимость перевозок является функцией ровности С = f (S). Со снижением показателей ровности, себестоимость перевозок существенно увеличивается. Повышается расход горючего, возрастают затраты на содержание и ремонт автотранспорта.

Для дороги 2 технической категории с интенсивностью N=6000 [авт/сут] при неудовлетворительной ровности, убытки транспортных предприятий составляют более 40000 сум в час. Ровность покрытия проезжей части автомобильной дороги также влияет и на уровень удобства проезда пассажиров и водителей от вертикального ускорения подрессоренной массы автомобиля.

Подрессоренная масса - рама с установленными механизмами.

Неподрессоренная масса - мосты (оси) с тормозными механизмами и колёсами.

Рис. 4.2

а = 0.5 м/с2 - дорожные условия не беспокоят;

а = 2.5 - 3 м/с2 - ощущение неудобства;

а = 3 - 5 м/с2 - поездка невыносима, работоспособность водителя снижается, накапливается усталость, возрастает возможность ДТП.

Методы оценки ровности проезжей части

1 Группа основана на замере микропрофиля проезжей части относительно некоторого уровня, в миллиметрах. Это методы, регистрирующие геометрические параметры неровностей.

-трёхметровая рейка и клин;

-профилографы (оценивается микропрофиль покрытия);

-уклономеры (электронное измерение уклонов);

-нивелир (по превышениям отчётов).

2 Группа основана на замере ровности косвенными методами.

-толчкомеры;

-передвижная лаборатория контроля ровности и сцепления (ПКРС-2У, КП-511);

-портативные методы.

1 Группа Оценка ровности трёхметровой рейкой и клином производится после окончания строительства, при приёме автомобильной дороги в эксплуатацию в соответствие с требованиями СНиП 3.06.03 - 86.

Рейку устанавливают на проезжую часть на каждом пикете автомобильной дороги в трёх различных створах. На каждом пикете ровность определяют в трёх местах:

 -на оси дороги;

-в одном метре от левой и правой кромок проезжей части. 

Рис. 4.3

Просвет под рейкой замеряют (клином или линейкой) в пяти точках на расстоянии 0,5 м от концов рейки и друг от друга.

На одном пикетном участке выполняют  замеров.

Нормативный просвет под рейкой для типов покрытий не более:

-асфальтобетонные покрытия - 5 мм;

-чёрнощебёночные покрытия - 7 мм;

-щебёночные и гравийные - 10 мм;

-грунтовые - 10 мм.

Оценка ровности осуществляется следующим образом:

-отлично - если не более 75% замеров имеют величину, отличающуюся менее, чем на 25% от нормы;

-хорошо - если не более 50% замеров имеют величину, отличающуюся менее, чем на 50% от нормы;

-удовлетворительно - если все замеры отличаются не более чем на нормативно-допустимую величину;

В противном случае ставится оценка неудовлетворительно.

Группа методов и приборов для оценки ровности покрытия (при эксплуатации).

Оценить ровность эксплуатируемых дорог не представляется возможным с высокой точностью при помощи трёхметровой рейки, нивелиров, профиломеров и профилографов.

На большом участке, (до 25 метров), неровности, затрудняющие движение или делающие его опасным, могут на участке, протяжённостью 3 метра, при оценке ровности рейкой, показывать незначительные просветы.

Более точные (реалистические) значения ровности можно получить при использовании приборов, установленных на автомобилях.

В настоящее время признано целесообразно оценивать ровность проезжей части по показателям толчкомеров (ХАДИ, предложенный профессором Бируля А.К.; ТХК-2 и другие).

Толчкомер ТХК-2, при помощи гибкого троса, намотанного на барабан, соединён с натяжной пружиной, прикреплённой к станине прибора на полу кузова автомобиля и задним мостом автомобиля. 

Рис. 4.4

При колебаниях кузова автомобиля и сжатия рессор, натянутый трос поворачивает барабан. В результате этого поворота изменяется показание отчётного механизма. В процессе проезда автомобиля, показания отчётного механизма печатаются на бумажной ленте электромагнитным самописцем.

Толчкомер определяет интегральную ровность [см/км] - суммарное сжатие рессор автомобиля на километровом участке. Измерения производят при скорости движения 60 км/ч. Отчёты снимают соответственно через каждый километр.

По показаниям толчкомера вычерчивают линейный график ровности покрытия (толчкограмма автомобильной дороги).

Оценку ровности определяют по установленным нормами значениям.

Следует отметить, что толчкомером определяют не истинную, а условную ровность покрытия, так как сумма сжатий рессоры зависит не только от состояния покрытия, но и от свойств подвески автомобиля.

Толчкомер, установленный в различных марках автомобилей даст различные показатели. 



Рис. 4.5 - Толчкограмма

Гидравлический толчкомер. Устанавливается в автомобиле и оценивает ровность по количеству жидкости (см/км), перетекающей из одного сосуда в другой через калиброванное отверстие.

 

Рис. 4.6



В Узбекистане за эталонный прибор сплошного контроля ровности принят динамометрический прицеп ПКРС-2У, разработанный СоюздорНИИ, и получивший международное признание.

Рис. 4.7

Динамическая тележка представляет собой одноколёсный прицеп с установленными датчиками ровности и сцепления, буксируемый автомобилем.

Методы оценки коэффициента сцепления покрытия проезжей части

Коэффициент сцепления проезжей части автомобильной дороги зависит в значительной степени от шероховатости, ровности и чистоты покрытия.

Три группы методов измерения коэффициента сцепления:

-с использованием автомобиля;

-портативные приборы;

-с замером микропрофиля.

Определение коэффициента сцепления по длине тормозного пути (L)

По длине тормозного пути при торможении юзом (L) автомобиля, двигающегося по мокрому покрытию с начальной скоростью 60 км/ч, определяют величину коэффициента сцепления ц:

где: КЭ - коэффициент эксплуатационных условий торможения;

КЭ = 1,2 - для легковых автомобилей;

КЭ = 1,8 - для грузовых автомобилей, грузоподъёмностью до 4,5 тонн;

КЭ = 2,0 - для грузовых автомобилей, грузоподъёмностью выше 4,5 тонн;

V [м/с] - скорость автомобиля;

g [м/с2] - ускорение свободного падения;

i [промилле] - продольный уклон дороги на участке торможения (с учётом знака).

При кажущейся простоте способ определения коэффициента сцепления по длине тормозного пути далёк от совершенства ввиду высокой трудоёмкости, малой точности и значительной опасности измерений.

Эти недостатки снижаются при измерении не длины тормозного пути, а отрицательного ускорения (замедления) автомобиля при торможении.

Определение коэффициента сцепления маятниковым децелометром 

Рис. 4.8



Прибор крепится к боковому стеклу автомобиля. Автомобиль, двигаясь со скоростью 60 км/ч, начинает тормозить. Маятник при этом изменяет положение фиксирующей стрелки, по которой затем снимается отчёт.

Коэффициент сцепления определяется по формуле:

где: а [м/с2] - замедление автомобиля (по шкале децелометра);

g [м/с2] - ускорение свободного падения;

Определение коэффициента сцепления гидравлическим децелометром

Рис. 4.9

Прибор представляет собой замкнутый трубчатый контур, наполовину заполненный жидкостью. По отклонению уровня жидкости (h) в момент движения автомобиля юзом, с учётом продольного уклона автомобиля, определяют отрицательное ускорение (замедление);

 [м/с2]



где: L [м] - длина гидравлического децелометра;

h [м] - превышение уровней жидкости в соседних трубках;

где: ...