Определение коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой в зимний период

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой в зимний период

Аржанухина Софья Петровна

Кадыров Жаннат Нургалиевич

Кочетков Андрей Викторович

Шашков Игорь Геннадиевич

Ермолаева Вероника Викторовна

Актуальность.

Предлагаемое техническое решение относится к дорожному хозяйству, а более конкретно, к передвижным дорожным измерительным комплексам и предназначено для определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорожным покрытием с целью повышения уровня безопасности движения за счёт определения и достижения гарантированного коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой [1-7].

Актуальность темы определяется отсутствием в настоящее время обоснованного способа измерения коэффициента сцепления дорожного покрытия в зимний период.

Измерения не могут проводиться так же как и летом путем розлива воды под измерительным колесом или его имитатором так как это приводит к резкому (до 0) уменьшению коэффициента сцепления в месте измерения и существенного увеличения риска возникновения дорожно-транспортных происшествий при последующем проезде транспортных средств.

Без розлива воды измерение коэффициента сцепления согласно ГОСТ 30413-96 летом не проводят, так как это значительно увеличивает погрешность измерения.

Между тем этот показатель необходим для определения качества зимнего содержания автомобильных дорог, а также при экспертизе дорожно-транспортных происшествий.

Его потребителями могут являться территориальные и федеральные органы управления дорожным хозяйством, ГИБДД, судебно-технические эксперты.

Метод решения.

Возникла идея применения растворов химически чистых солей, обладающих минимальной вязкостью, применение которых не уменьшает значительно результаты измерения коэффициента сцепления. Таким раствором оказался раствор хлористого натрия и хлористого кальция, доступных в настоящее время на рынке материалов для зимнего содержания автомобильных дорог. Авторами было предложено их оптимальное соотношение для практического применения.

Известен способ определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой по патенту РК № 28276, МПК G01N 19/02, опубл. в БИ № 3, 2014 [1] в соответствии с которым придают 5-10-ти кратное принудительное возвратно-поступательное движение эталонному колесу в режиме нежесткого кинематического замыкания колеса с дорогой, фиксируют пройденную колесом длину пути и по заранее полученной в режиме калибровки аппроксимирующей кривой зависимости «путь колеса - коэффициент сцепления» по фактически пройденному колесом пути определяют значение коэффициента сцепления колеса с дорогой для аттестуемого участка автомобильной дороги.

Недостатком известного способа является невозможность его использования в зимний период времени при низких температурах воздуха.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой по Межгосударственному стандарту ГОСТ 30413-96 «Дороги автомобильные. Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием». - М.: Издание официальное, МНТКС, введён в действие 01.07.1977.

Данный способ принят за прототип к предлагаемому.

В соответствии с известным способом катят испытуемое колесо по заранее смоченному участку дороги, используя при этом норму увлажнения покрытия 1±0,2 л/м² при скорости движения подготовленного испытуемого колеса 60 км/час.

В качестве испытательного оборудования используют автомобильную установку типа ПКРС-2, состоящую из автомобиля, прицепленного одноколёсного прибора, оборудованного датчиками ровности и коэффициента сцепления, а величину коэффициента сцепления вычисляют в соответствии с «Инструкцией по эксплуатации автомобильной установки ПКРС-2 для контроля ровности и коэффициента сцепления дорожных покрытий. - М.: СоюздорНИИ. 1971. В соответствии с известным способом испытания проводят при температуре воздуха не ниже 0єС.

Недостатком известного способа является отсутствие возможности определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой в холодный период при температуре ниже 0єС.

Определение коэффициента сцепления в холодный период года особенно важно при формировании комплекса мероприятий по обеспечению безопасности движения в наиболее опасный холодный, в том числе зимний период года.

Технический результат при использовании предлагаемого способа заключается в расширении области применения, изложенного в Межгосударственном стандарте ГОСТ 30413-96 способа определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой, распространив его действие на холодное время года при температуре воздуха ниже 0єС.

Указанный технический результат достигается за счёт того, что в способе определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой, при котором катят испытуемое колесо по заранее смоченному участку дороги, в качестве жидкости для полива используют 28%-ный водный двухкомпонентный раствор хлористого натрия и хлористого кальция с соотношением компонентов в растворе: «Хлористый натрий»: «Хлористый кальций» = 3:1, причем процентное содержание водного раствора хлористого натрия и хлористого кальция подбирают с учетом температуры окружающего воздуха.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что в качестве жидкости для полива используют 28%-ный водный двухкомпонентный раствор хлористого натрия и хлористого кальция с соотношением компонентов в растворе: «Хлористый натрий»: «Хлористый кальций» = 3:1.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изображения «новизна».

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения «существенные отличия».

Пример практической реализации.

В соответствии с предлагаемым способом катят испытуемое колесо по заранее смоченному участку дороги. В качестве испытательного оборудования используют автомобильную установку типа ПКРС-2 (прибор контроля ровности и коэффициента сцепления), состоящую из автомобиля, прицепного одноколёсного прибора (с испытуемым колесом), оборудованного датчиками ровности и коэффициента сцепления.

Требования к испытательному оборудованию и условиям испытания соответствуют ГОСТ 30413-96, в том числе, норма увлажнения покрытия - 1±0,2 л/м², скорость движения испытуемого колеса - 60 км/ч.

В соответствии с предлагаемым способом в качестве жидкости для полива используют 28%-ный водный двухкомпонентный раствор хлористого натрия NaCl и хлористого кальция CaCl₂ с соотношением компонентов в растворе: NaCl:CaCl₂ = 3:1, причем процентное содержание водного раствора хлористого натрия и хлористого кальция подбирают с учетом температуры окружающего воздуха.

Обсуждение результатов.

В результате применения предлагаемого состава жидкости для полива участка покрытия под испытуемым колесом (участка дороги) достигается возможность определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой в холодное время года - при температуре ниже 0єС, что особенно важно при формировании комплекса мероприятий по обеспечению безопасности движения в наиболее опасное холодное время года.

Наличие предлагаемых компонентов объясняется тем, что NaCl - это обычный компонент типового противогололёдного материала (раствора), второй компонент - CaCl₂ работает при пониженных температурах до -33,5^оС, однако он повышает вязкость раствора и снижает коэффициент сцепления. 28%-ный количественный состав компонентов в водном растворе определен эмпирически как наиболее приемлемый для объективного и достоверного определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой в холодное время года при температуре ниже 0єС.

При понижении или повышении температуры окружающего воздуха процентное содержание хлористого натрия и хлористого кальция в водном растворе повышают или понижают путем экспериментального подбора или по таблицам.

Способ легкореализуем, не затратен.

Технический результат достигается за счет обеспечения условий испытаний коэффициента сцепления на увлажненном участке дорожного покрытия в зимний период в соответствии с требованиями Межгосударственного стандарта ГОСТ 30413-96 таким водным солевым раствором, который не замерзает и при низких температурах до -20^оС, при этом повышение вязкости и изменение сцепных свойств дорожного покрытия не превышает погрешность измерения в силу малости процентного содержания хлористого кальция.

Способ предлагается к расширенному применению на сети федеральных и территориальных автомобильных дорог общего пользования во 2-3 климатических зонах Российской Федерации.

Литература

сцепление автомобильный колесо дорога

1. Рекомендации по обеспечению экологической безопасности придорожной полосы при зимнем содержании автомобильных дорог. - Министерство транспорта Российской Федерации, ГП Информатор, 2003.

2. Аржанухина С.П. Выбор требований к противогололедным материалам для зимнего содержания автомобильных дорог мегаполиса / С.П. Аржанухина, А.В. Кочетков, Л.В. Янковский и др. // Вода: химия и экология. - 2013. - № 4. - С. 106-115.

3. Проектирование структуры информационного обеспечения системы менеджмента качества дорожного хозяйства / Кочетков А.В., Гладков В.Ю., Немчинов Д.М. // Интернет-журнал «Науковедение». 2013. № 3 (16). С. 72.

4. Нормативное и технологическое развитие инновационной деятельности дорожного хозяйства / Аржанухина С.П., Кочетков А.В., Козин А.С., Стрижевский Д.А. // Интернет-журнал «Науковедение». 2012. № 4 (13). С. 69.

5. Совершенствование структуры отраслевой диагностики федеральных автомобильных дорог / Аржанухина С.П., Кочетков А.В., Козин А.С., Стрижевский Д.А. // Интернет-журнал «Науковедение». 2012. № 4 (13). С. 70.

6. Диагностика и паспортизация элементов улично-дорожной сети системой видеокомпьютерного сканирования / Васильев Ю.Э., Беляков А.Б., Кочетков А.В., Беляев Д.С. // Интернет-журнал «Науковедение». 2013. № 3 (16). С. 55.

7. Кадыров Ж.Н., Кочетков А.В. (патентообладатели) Способ определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой. Патент РК № 28276, МПК G01N 19/02, опубл. в БИ № 3, 2014.

Размещено на Allbest.ru