1563

где z – число ДТП; L – длина дороги, км; N – интенсивность движения, авт./сут.

5. Подсистема «автомобиль – дорога». Основные показатели, определяющие взаимодействие автомобиля и дороги, и их характеристики.

Важное значение в функционировании системы эксплуатации автомобильного транспорта имеет подсистема «автомобиль – дорога». Взаимодействие автомобиля и дороги представляет собой сложный комплекс, анализ которого позволяет оценить устойчивость автомобиля, влияние внешней среды на условия движения, воздействие автомобиля на дорогу.

Схема сил, действующих на дорожную одежду от колеса в статике, приведена на рис. 14.1.

На покрытие передается нагрузка Q. Нормальная реакция дороги приложена в центре следа колеса. Q = R.

В этом случае взаимодействие автомобиля и дороги характеризуется нагрузкой Q, площадью отпечатка колеса S и средним давлением P по площади отпечатка, деформацией покрытия l, деформацией шины u. Контурная и фактическая площади отпечатка зависят от рисунка протектора шины.

На ведущее колесо кроме сил Q и

R действует крутящий момент Мк, вызывающий окружную силу Рк, направленную в обратную сторону движения колеса (рис. 14.2).

Сила Рк вызывает реакцию Т, благодаря чему происходит движение колеса. Т – сила трения.

29

Сила F расходуется на преодоление сил сопротивления качению, которые оцениваются затратой энергии на деформирование l дорожной одежды и сжатие шины u. Чем больше сила F, тем больше расход топлива.

Основные показатели, характеризующие взаимодействие автомобиля и дороги: величина нагрузки Q, среднее давление по площади отпечатка Р, частота приложения

Рис. 14.2 нагрузки, прогиб (деформация) покрытия l, коэффици-

ент сцепления колеса с покрытием φ, коэффициент сопротивления качению f. Нормативные расчетные нагрузки приведены в табл. 8.

6. Типы снежно-метелевых явлений. Теория приноса и отложения снега.

Зимнее содержание представляет собой комплекс мероприятий, включающий защиту дорог от заносов, их очистку от снега, борьбу с зимней скользкостью; защиту от лавин и борьбу с наледями. Дорожная служба должна обеспечивать высокий уровень зимнего содержания, основными показателями которого являются: ширина чистой дороги без снега и льда; толщина слоя рыхлого снега на поверхности, накапливающегося с начала снегопада или метели до начала снего-

30

очистки и в перерывах между проходами снегоочистительных машин; толщина уплотненного слоя снега (снежного наката) на проезжей части и обочинах; сроки очистки дороги от снега; ликвидация гололеда и зимней скользкости.

Зимний период года является самым сложным для эксплуатации дорог и организации движения. Продолжительность его колеблется от 20 сут в южных районах до 260 сут в северных. Зимние условия характерны короткой светлой частью суток, низкой температурой воздуха, снегопадами и метелями, формирующими снежные отложения, а также зимней скользкостью. Различают несколько типов снежнометелевых явлений.

Отложения снега на дороге формируются: от снегопада, снегоприноса ветром и от лавин (в горах).

Снегопад – выпадение снега без ветра. На проезжей части рыхлый снег. Характеристики снегопада: максимальная высота снежного покрова за зиму (до 1 м и более), интенсивность снегопада (0,5–1,0 см/ч), продолжительность снегопада (2–8 ч и более), максимальные суточные осадки (10–30 см/сут). Эти характеристики существенно меняются на территории нашей страны.

Снегопринос – наиболее интенсивное и опасное формирование снежных отложений на дороге при снежных метелях.

Виды метелей: общая метель, верховая, низовая, поземка, буран (пурга).

Физическая сущность снегоприноса: снеговетровой поток – это многофазная масса, состоящая из воздуха, снежинок и водяного пара.

Механизм снегоприноса: Pn > P1 + P2 + P3, где Pn – подъемная сила ветра; P1 – вес снежинки; P2 – сила сцепления снежинок; P3 – сила трения между снежинками.

Отрыв и перенос частиц снега (снежинок) возможен при скорости ветра более 4 м/с, толщине снега более 10 см и при отсутствии ледяной корки.

7. Ремонт цементобетонных покрытий.

При ремонте цементобетонных покрытий выполняются следующие виды работ: замена пришедших в негодность плит; выравнивание просевших стыков плит; на участках с разрушением поверхности цементобетонного покрытия устройство защитных слоев; усиление дорожной одежды с цементобетонным покрытием путем устройства дополнительных слоев из цементобетона или асфальтобетона заданной толщины.

31

В просевших плитах через сделанные отверстия нагнетают в основание цементобетонный раствор.

Поверхностное разрушение цементобетонных плит ремонтируют, применяя метод торкретирования.

Технология: очистка цементобетонного покрытия с продувкой воздухом под давлением, укладка металлической сетки ячейками 10х20 см и диаметром 2–3 мм, укладка цементобетонной смеси на мелком заполнителе в 1 или 2 слоя, виброуплотнение, уход.

При разрушении поверхности цементобетонного покрытия на большой площади можно устроить двойную поверхностную обработку. Но это требует тщательного исполнения требований технологии её устройства. Но, как показывает практика, срок службы такой поверхностной обработки не превышает 3–4 лет, а в условиях Сибири – 2 лет. Поэтому для увеличения долговечности устраиваемых защитных слоев по цементобетону в последние годы в Западной Сибири широко используется устройство макрошероховатых тонких (до 2,5–3 см) слоев из горячей смеси. Технология разработана в СибАДИ: промывка и тщательная очистка цементобетонного покрытия, обеспыливание поверхности цементобетонного покрытия, основной розлив вяжущего для подгрунтовки, подвозка и укладка горячей асфальтобетонной смеси с содержанием щебня до 72 %, подкатка и уплотнение слоя. Данные макрошероховатые слои имеют срок службы 6–10 лет и обеспечивают требуемые сцепные качества покрытия.

8. Ремонт асфальтобетонных покрытий методом регенерации.

Регенерация асфальтобетонного покрытия на месте производства работ производится с максимальным использованием материала существующего покрытия с разогревом асфальтобетона беспламенными разогревателями инфракрасного излучения или без разогрева методом холодной регенерации. В обоих способах старый асфальтобетон фрезеруется специальными дорожными фрезами с введением добавок, улучшающих свойства асфальтобетона, смесь укладывается до проектных отметок с учетом коэффициента уплотнения, а затем уплотняется.

При ремонте асфальтобетонных покрытий производится восстановление верхних слоев с повышением шероховатости, ровности покрытия, а в отдельных случаях и повышение прочности дорожной одежды.

32

Все более широкое применение находит метод регенерации дорожных покрытий, который делится на 3 группы:

1– пропитка покрытия омолаживающими составами (пластификаторами), восстанавливающими свойства битума;

2– восстановление свойств асфальтобетонного покрытия на месте с использованием различных методов рыхления и улучшения свойств асфальтобетона: а) при разогреве старого покрытия и его фрезеровании; б) фрезерование без разогрева старого покрытия – холодное ресайклирование;

3– снятие слоя асфальтобетонного покрытия любым способом (холодным или горячим) и переработка его на АБЗ.

В нашей стране в последние годы начал применяться метод термопрофилирования, который имеет следующие разновидности:

- термопланирование (выравнивание при нагреве без добавления новой смеси);

- термогомогенизация (перемешивание старой разогретой асфальтобетонной смеси и разравнивание её);

- термоукладка (выравнивание при нагреве с добавлением новой смеси, но без перемешивания её со старой);

- термосмешение – remix (разогрев покрытия, рыхление, добавка новой смеси и перемешивание её со старой);

- термопластификация (в старую разогретую и перемешанную смесь добавляют пластификатор).

Регенерация со снятием старого асфальтобетона:

1.Снятие асфальтобетона и горячее его перемешивание в смесителе (холодное и горячее фрезерование) и повторное горячее перемешивание на АБЗ.

2.Снятие асфальтобетона (холодное фрезерование) и перемешивание в установке с добавкой эмульсии.

3.Снятие асфальтобетона и холодное перемешивание на месте специальной машиной («Ресайклер 2500»).

Специальные машины для фрезерования асфальтобетонного покрытия:

- при горячем способе – «Ремиксер 4500, -2500»; - при холодном способе – «Ресайклер 2500».

9. Учет движения на дорогах.

33

Интенсивность движения – количество автомобилей, проходящих через поперечное сечение дороги за единицу времени, авт./ч; авт./сут.

Учет движения производится на всех автомобильных дорогах в соответствии с конструкцией по учету движения на автомобильных дорогах. Учету подлежат все виды транспортных средств разделено по следующим группам: легковые; грузовые грузоподъемностью до 2 т; 2,1–5 т; 5,1–8 т, более 8 т; автомобильные поезда; автобусы; тракторы легкие и тяжелые.

Учет движения ведется в стационарных передвижных учетных пунктах.

Учет производится с применением следующих методов: круглосуточный сплошной – 4-го и 19-го числа каждого месяца

с 0 ч до 24 ч как автоматическими приборами, так и визуально;

выборочный по кратковременными наблюдениями – за 1–4 ч

по методикам СибАДИ, Росдорнии и др.;

выборочный компенсаторный – основан на законах теории ве-

роятности и математической статистики (Росдорнии). При учете движения составляется карточка учета интенсивности и состава движения по учетному пункту. После обработки результатов получают интенсивность и состав движения по дороге.

На основе данных учета интенсивности и состава движения строятся графики их изменения по часам суток, по месяцам, по годам, по длине дороги.

10. Основные источники увлажнения дорожной конструкции. Закономерности изменения водно-теплового режима и методы его регулирования.

На автомобильных дорогах помимо транспортных средств воздействуют и природные факторы – климатические, гидрологические, гидрогеологические. Они имеют определяющее значение при оценке прочности и долговечности дорожных сооружений (дорожной одежды, земляного полотна и искусственных сооружений).

Воздействие факторов внешней среды определяет формирование водно-теплового режима (рис.14.3). В процессе эксплуатации дороги земляное полотно и дорожная одежда периодически увлажняется или просыхает, охлаждается или нагревается, замерзает или оттаивает. Совокупность этих процессов, вызывающих тепломассообмен, называется водно-тепловым режимом (ВТР) дороги.

34

Пары воды

Рис.14.3.

Опасные действия ВТР – разуплотнение и снижение прочности грунтов земляного полотна, образование просадок весной и пучин зимой, возникновение трещин в покрытии и др.

ВТР изменяется в течение года, поэтому в различные периоды года автомобильная дорога работает в различных условиях и её работу можно характеризовать четырьмя периодами.

I период (осень) – до начала промерзания происходит охлаждение и интенсивное увлажнение осадками, диффузией паров к основанию дорожной одежды. Влажность возрастает, плотность и прочность грунта уменьшаются.

II период (зимний) – идет дальнейшее охлаждение и замерзание грунта. Влажность увеличивается вследствие притока влаги снизу к границе промерзания.

III период (весенний) – начинается оттаивание грунта. Начинается фазовое превращение влаги (из льда в жидкую фазу) и интенсивное перераспределение влаги. Влажность наибольшая на границе талого и мерзлого грунта. Плотность грунта и его прочность наименьшие.

IV период (летний) – происходит интенсивное нагревание дорожной одежды и земляного полотна. Влажность грунта снижается и достигает наименьших значений.

Методы регулирования ВТ:

1.Возвышение бровки земляного полотна.

2.Понижение уровня грунтовых вод.

3.Устройство теплоизолирующих слоев (морозозащитных).

4.Гидроизоляционные слои.

5.Капилляропрерывающие слои.

6.Дренирующие слои.

35

11. Методы оценки транспортно-эксплуатационных показателей (ровности, шероховатости, коэффициента сцепления дорожных покрытий и прочности дорожных одежд).

Для оценки ровности и сцепных качеств применяют сплошной и выборочный контроль.

Сплошной контроль выполняют передвижными лабораториями, выборочный – как передвижными лабораториями, так и портативными приборами.

Существует большое количество разнообразных по конструкции приборов оценки ровности покрытий: рейки, профилографы, профилометры, нивелиры – регистрирующие геометрические параметры; толчкомеры, акселерометры – измеряющие колебания и перемещения отдельных элементов автомобиля; инерционного действия.

Методы измерения ровности разделяются на контактные, бесконтактные, дискретные, непрерывные, простые и с анализирующими устройствами. Для оценки ровности дорожных покрытий применяются толчкомеры различных конструкций, динамометрический прицеп ПКРС-2У, трехметровая рейка с клином.

Прочность дорожной одежды оценивается модулем упругости. Фактическая прочность дорожной одежды определяется измерением прогиба под колесом груженого автомобиля или под жестким штампом при его нагружении статической нагрузкой.

Методы определения прочности дорожной одежды:

1.Расчетный – по кернам, вырубкам, пробам материалов.

2.По упругому прогибу:

-высокоточное нивелирование;

-прогибомеры (МАДИ-ЦНИЛ, КП-204);

-фотоэлектропрогибомеры (СибАДИ, МАДИ);

-метод непрерывного измерения прогибов (с помощью передвижных лабораторий Лакруа, ХАДИ).

3. Динамический метод: УДНК, КП 502 МП («Дина»). Метод измерения прогибов прогибомером МАДИ-ЦНИЛ:

Методы измерения коэффициента сцепления:

36

1.Косвенный метод – через шероховатости покрытия (песчаное пятно, дренометр США, игольчатый прибор ИП-3, 4, 5; лазерный луч, стереофотография, метод слепков, профилографы и т.д.).

2.Непосредственный метод:

а) с помощью динамометрических прицепов (ПКРС, ПКРС-2У,

КП-511, МАДИ-8 и т.д.);

б) с помощью портативных приборов (ППКС-2, Леру, МП-3, ППК-2 и др.);

в) на лабораторных стендах.

Оценка эксплуатационного состояния покрытия и дорожной одежды производится по эксплуатационным коэффициентам Кпр, Кск,

Кровн.

12. Технический учет и паспортизация дорог.

Технический учет и паспортизацию дорог проводят, чтобы получить объективную информацию о протяженности и техническом состоянии дорог, дорожных сооружений для планирования работ по их ремонту, реконструкции. Технический учет и паспортизацию проводят на всех автомобильных дорогах. Цель учета – установление технического состояния дорог.

Первичный технический учет проводится на новую или реконструируемую автомобильную дорогу на 1 января, периодический проводится через 7–10 лет.

Технический учет проводится по распоряжению Росавтодора на федеральных дорогах, на территориальных дорогах по распоряжению областных автодоров и выполняется по ВСН 1-83.

Документы технического учета: паспорт дороги, учетные карточки и ведомости искусственных сооружений (водопропускных труб, мостов, путепроводов), учетные карточки и ведомости заданий.

Паспорт дороги – основной документ. Его составляют по данным обследования дороги. В него входят схемы дороги, общие данные о дороге, экономические и технические характеристики дороги, сведения о работах, выполненных при ремонте дороги, и линейный график.

В линейный график входят: сокращенный продольный профиль, ситуация, тип покрытия, ширина проезжей части и обочин, конструкции дорожной одежды, грунты земляного полотна, искусственные сооружения, снегозаносимые и пучинистые участки.

Работы по составлению паспорта делятся на: подготовительные, полевые и камеральные.

37

Техническая инвентаризация проводится на автомобильных дорогах, на которые отсутствуют паспорта или требуется уточнить данные.

В последние годы работа по паспортизации проводится с применением передвижных дорожных лабораторий КП 514 МП и специально разработанных компьютерных программ. Их применение позволяет автоматизировать обработку собранных данных, накапливать их, хранить и выдавать требуемую информацию. Таким образом, создается автоматизированный банк дорожных данных, что позволяет создать автоматизированную систему паспортизации дорог (АСТП АД), которая широко применяется в настоящее время.

13.Организация движения транспорта дорожной разметкой

идорожными знаками.

Основные принципы и задачи организации движения:

1.Установление и соблюдение определенного порядка движения транспорта.

2.Создание наилучших условий движения (обеспечение высокой производительности автомобилей).

3.Обеспечение безопасности движения, сохранение транспортных средств и дорожных сооружений от преждевременного разрушения.

Порядок движения по дорогам определен «Правилами дорожного движения». С целью организации дорожного движения и его регулирования на дорогах устанавливают дорожные знаки и наносят дорожную разметку.

Знаки дорожные устанавливают по ГОСТ Р 52289-2004, ГОСТ Р 52290-2004. Этими стандартами предусматривается установка 8-ми групп дорожных знаков: предупреждающие, приоритета, запрещающие, предписывающие, знаки особых предписаний, информационные, сервиса, знаки дополнительной информации (таблички).

Дорожные знаки устанавливают на высоте 1,5–2,2 м на обочине (0,5 м от бровки) или на присыпных бермах.

Предупреждающие, знаки приоритета и предписывающие знаки вне населенных пунктов устанавливаются за 150–300 м до начала опасного участка; запрещающие знаки – непосредственно перед участком дороги, где вводится ограничение; информационные – за 300–800 м или непосредственно перед участком дороги.

38