1748

2

УДК 625.7

Курьянов, В.К. Автомобильные дороги [Текст] : методические указания к практическим занятиям по разделу «Диагностика автомобильных дорог» для студентов специальности 190702 – Организация и безопасность движения (автомобильный транспорт) / В.К. Курьянов, Д.Н. Афоничев, А.В. Скрыпников ; Фед. агентство по образованию, Гос. Образовательное учреждение высшего проф. образования, Воронеж. гос. лесотехн. акад. – Воронеж, 2006. – 28 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА.

Рецензент руководитель группы Центра дорожно-мостового проектирования «МАГИСТРАЛЬ» (г. Воронеж), канд. техн. наук Д.Е. Токарев

Научный редактор д-р техн. наук, проф. В.К. Курьянов

3

ВВЕДЕНИЕ

Определение показателей транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог осуществлятся с использованием передвижной дорожной лаборатории КП-514МП, базирующейся на автомобиле ГАЗ-3221 “Газель”. Для определения коэффициента сцепления колес с дорогой и ровности покрытия лаборатория оборудована прибором контроля ровности и скользкости покрытий (ПРКС), который жестко крепится к сцепке лаборатории с помощью болтов.

Определение прочности дорожной конструкции производится с помощью установки динамического нагружения «ДИНА-3М». Установка монтируется на одноосном прицепе УАЗ-8109.

Лаборатория оборудована портативным переносным ЭВМ (ПЭВМ) типа «NOTE BOOK», работающим как от сети переменного тока, так и от встроенной аккумуляторной батареи. ПЭВМ обеспечивает преобразование сигналов первичных датчиков в требуемую форму с помощью имеющегося блока интерфейса (блок АЦП), корректировку погрешностей, визуализацию цифровой и графической информации, обработку данных измерений по заданной программе и вывод результатов измерений на гибкий и жесткий магнитные диски. Программное обеспечение для работы лаборатории разработано на языке Pascal.

Методические указания изложены с учетом того, что студенты ранее изучили комплекс общеинженерных и специальных дисциплин. Для более глубокого усвоения излагаемого материала необходимо самостоятельное изучение рекомендуемой литературы.

4

1 ПЕРЕДВИЖНАЯ ДОРОЖНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ КП-514МП

Передвижная дорожная лаборатория 38473-0000010 (КП-514МП) предназначена для полевых обследований и измерений технико-эксплуатационных параметров автомобильных дорог.

Лаборатория применяется при паспортизации, диагностике, приемке в эксплуатацию (предварительная оценка параметров), техническом и авторском надзоре за строительством, разработке проектов капитального ремонта и рекон-

Устройство и работа лаборатории

Лаборатория функционирует в следующих режимах:

– диагностика технических средств лаборатории;

5

–измерение геометрических параметров (угла поворота, продольного и поперечного уклонов), пройденного пути с визуализацией цифровой и графической информации на экране ПЭВМ и последующей записью результатов измерений на жесткий магнитный диск ПЭВМ;

–измерение неровностей дорожного покрытия и пройденного пути с визуализацией цифровой и графической информации на экране ПЭВМ и последующей записью результатов измерений на жесткий магнитный диск ПЭВМ;

–измерение коэффициента сцепления дорожного покрытия и пройденного пути с визуализацией цифровой и графической информации на экране ПЭВМ и последующей записью результатов измерений на жесткий магнитный диск ПЭВМ;

–измерение упругого прогиба нежестких дорожных одежд и пройденного пути с визуализацией цифровой и графической информации на экране ПЭВМ и последующей записью результатов измерений на жесткий магнитный диск ПЭВМ;

–обработка исходных данных измерений и вычисление вторичных характеристик с выводом результатов обработки на экран ПЭВМ, на печать или на жесткий магнитный диск в форме, необходимой для пользователя;

–регистрация результатов измерений на гибкий магнитный диск для последующего хранения информации.

Измерение геометрических параметров (угла поворота, продольного и поперечного уклонов) производится с помощью гироскопических датчиков, установленных в кузове лаборатории, при движении последней со скоростью 20…30 км/ч.

Выходные напряжения (аналоговые сигналы) снимаются с потенциометров датчиков и через заданный шаг по пройденному пути преобразуются в цифровой код в АЦП.

ПЭВМ выполняет в реальном масштабе времени предварительную обработку исходного массива измерений. При этом на экран для визуального контроля выводится цифровая информация о пройденном пути и скорости движения, о значениях измеряемых параметров, а также графическая информация по измеряемым параметрам в виде бегущих графиков. Одновременно исходная информация выводится на экран и записывается на жесткий магнитный диск ПЭВМ.

Измерение пройденного пути производится с помощью мерного колеса или задних колес лаборатории. Датчик, смонтированный в мерном колесе, или датчик пройденного пути, расположенный в разъеме троса спидометра, на каждый свой оборот вырабатывает определенное количество импульсов. В ПЭВМ выполняется пересчет импульсов в зависимости от длины окружности колеса, и формируется командный импульс через требуемый шаг (кратный метру) по длине дороги, для считывания информации с датчиков ровности, сцепления, гироскопических датчиков.

6

Измерение ровности дорожных покрытий основано на определении вертикальных перемещений колеса узла ПКРС относительно корпуса (инерционной массы) ПКРС при движении по неровностям дороги со скоростью 50 км/ч. Датчик ровности, установленный на корпусе узла ПКРС и связанный гибкой связью с подвеской колеса, преобразует в число импульсов вертикальные перемещения колеса. В ПЭВМ число импульсов преобразуется в величину показателя ровности.

Измерение коэффициента сцепления основано на определении тормозной силы, возникающей в площади контакта полностью заблокированного колеса (с гладким протектором) узла ПКРС и увлажненного покрытия (с толщиной водяной пленки в 1 мм), при буксировании узла ПКРС со скоростью 60 км/ч. Датчик сцепления преобразует в число импульсов линейное перемещение пластины, пропорциональное тормозной силе. В ПЭВМ число импульсов преобразуется в величину коэффициента сцепления.

Измерение упругого прогиба дорожной одежды производится с помощью цифрового датчика прогиба в момент приложения на покрытие дороги динамической нагрузки в 50000±2500 Н (группа А), создаваемой силовой частью установки динамического нагружения «ДИНА-ЗМ». Датчик прогиба преобразует в число импульсов прогиб дорожной одежды.

7

2 УСТАНОВКА ДИНАМИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ «ДИНА-3М». ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Установка динамического нагружения «ДИНА-3М» предназначена для испытаний несущей способности (прочности) дорожных одежд и земляного плотна автомобильных дорог и аэродромов путем измерения прогиба поверхности дороги под действием расчетной нагрузки согласно требованиям ВСН 52-89.

Установка монтируется на одноосном прицепе УАЗ-8109.

Установка предназначена для эксплуатации на открытом воздухе в районах с умеренным климатом при температуре от +5 до +40 °С автономно или в

Устройство и принцип действия

Установка состоит из одноосного прицепа 1 (см. рис. 1), на котором монтируется каркас 2. По направляющим 3 осуществляется подъем и сброс груза с

8

пружиной 4 и 6. Блок управления (на рис. 1 не показан) служит для цифровой индикации величины прогиба, передачи команд по управлению приводом, поступающих от пульта управления 16, или от лаборатории КП-514МП. Балкаконсоль 13, являющаяся держателем прибора-датчика линейных перемещений (ПЛП) 14, устанавливается таким образом, чтобы выдвижной шток ПЛП касался дорожного полотна через одно из отверстий в штампе. Вторая точка опоры балки-консоли находится на расстоянии 1,5 м от ПЛП. Таким образом, можно считать ПЛП независимой инерционной единицей, и влияние упругих волн, возникающих в дорожном полотне при динамическом воздействии, можно не учитывать.

Рис. 1 Установка динамического нагружения «ДИНА-3М»

В состав установки входит аккумулятор 15. Подъем груза осуществляется двигателем 10 через редуктор 11 и лебедку 9, которая поднимает траверсу 5 с крюком, сцепленным с грузом. Груз поднимается до определенной высоты и автоматически сбрасывается с крюка. Высота сброса груза рассчитывается та-

9

ким образом, чтобы, с учетом массы груза и коэффициента жесткости пружины, можно было бы достичь требуемой динамической нагрузки на дорогу. После сброса груза с крюка, груз свободно падает по направляющим 3 на штамп 6, который установлен (опущен) на поверхность дороги.

Штамп служит для передачи динамического усилия на дорожное полотно, площадь штампа эквивалентна площади колеса. С учетом усилия, создаваемого падающим грузом, штамп заданной площади создает на дорогу нагрузку, эквивалентную колесу автомобиля. Под действием пружины и самой дорожной одежды, которая обладает упругими свойствами, груз подпрыгивает вверх и подхватывается механизмами подхвата груза. Штамп, так же как и груз, поднимается в походное и опускается в рабочее положение траверсой с крюком.

Принцип действия установки основан на нагружении дорожной одежды расчетной динамической нагрузкой группы А. При этом измеряется возникающий на поверхности дороги обратимый прогиб. Показатели несущей способности рассчитываются в соответствии с «Указаниями по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд» (ВСН 52-89).

Подготовка установки к работе

Перед измерением прогиба с помощью установки необходимо провести следующие работы:

1.Проверить давление в шинах (0,2± 0,01) МПа.

2.Расчехлить установку.

3.Установить предупреждающие знаки на задний борт прицепа.

4.Перевести и закрепить из транспортного положения в рабочее колпак верхней части установки.

5.Закрепить блок управления на установке.

6.Подключить питание, концевые выключатели, измерительную головку к блоку управления.

7.Выбрать слабину троса, вращая вручную барабан лебедки и поднять траверсу в верхнее крайнее положение.

8.Расфиксировать штамп из транспортного положения в рабочее.

9.Установить прицеп на проезжей части дороги так, чтобы центр штампа совпадал с точкой испытания.

10.Опустить штамп на проезжую часть.

11.Опустить вручную лебедкой траверсу с крюком, зацепить, приподнять и расфиксировать груз из транспортного положения.

12.Опустить вручную груз на опоры узла подхвата (6…7-ой зуб сверху).

13.Вывести крюк из зацепления и поднять лебедкой траверсу до момента входа флажка в прорезь верхнего концевого индуктивного выключателя.

14.Закрепить ПЛП на консольной балке.

15.Включить тумблер «Питание».

10

16.Установить балку на покрытие дороги так, чтобы наконечник ПЛП находился в центре одного из отверстий в штампе и коснулся поверхности покрытия дороги (начало соприкосновения фиксируется изменением показаний на табло блока управления).

17.Регулировочным винтом консольной балки опустить измерительную головку до показаний на табло «5.00–6.00».

18.Нажать кнопку «Зап.» Установка к работе готова.