3722

мого автомобилей и их тормозных путей. Особенности движения автомобиля по кривой в этих формулах не учитываются. К последним схемам могут быть отнесены схемы, предло-

женные в [2, 18, 33].

Внесем некоторые уточнения: обгон начинается значительно раньше, чем обгоняющий автомобиль приблизится к обгоняемому на расстояние, равное разности тормозных путей (S1 − S2). В этом случае водитель лучше видит дорогу и встречный автомобиль.

Величина интервала между обгоняющим и обгоняемым автомобилями в начале обгона принимается равной сумме величины (S1 − S2) и пути, который пройдет обгоняющий автомобиль за 1 сек.

Исходя из этого положения, автор получает формулу для определения пути, пройденного обгоняющим автомобилем с момента начала обгона до выхода на один поперечник с обгоняемым автомобилем (рис. 6):

где S1 и S2 —тормозные пути обгоняющего и обгоняемого автомобилей.

В момент окончания обгона быстроходный автомобиль будет находиться впереди тихоходного на расстоянии:

где k — коэффициент эксплуатационных условий торможения k = 1,4, по данным [23, 31].

Рис. 6. Процесс обгона: шестая схема

В практике проектирования лесовозных автомобильных дорог в качестве одной из основных схем, по которым следует рассчитывать видимость, рекомендуется следующая схема обгона (рис. 7) [27]:.

1.Обгоняющий автомобиль движется с постоянной скоростью до появления во встречном потоке интервала, достаточного для обгона. Скорость его во время последнего движения по величине равна скорости обгоняемого автомобиля;

2.В процессе обгона обгоняющий автомобиль движется равноускоренно;

3.В момент окончания обгона встречный и обгоняющий автомобили выходят на один поперечник.

Полное расстояние видимости, таким образом, равно:

где d1 — путь, пройденный обгоняющим автомобилем в течение времени восприятия и оценки шофером ситуации впереди; d2 — длина траектории обгона; d3 — путь, пройденный встречным автомобилем за время обгона.

61

Научный журнал строительства и архитектуры

Рис. 7. Схема обгона, рекомендуемая в практике

Величины интервалов между обгоняющим и обгоняемым автомобилями в моменты начала и окончания обгона определяются по эмпирической формуле:

где 20 — длина расчетного автомобиля в футах.

Эта формула получена на основе массовых наблюдений за интервалами между движущимися автомобилями.

Время, за которое обгоняющий автомобиль пройдет расстояние S, определяется по формуле:

где а — среднее ускорение, величина которого в зависимости от условий принимается равной от 1,1 до 3,2 миль/час2.

Если совершается обгон группы, состоящей из двух автомобилей, то время определяется по формуле:

t = 14,80 сек. Последнее определяется величинами ускорений, с которыми происходит обгон. Из приведенного выше очевидно следующее. Принятая схема обгона предусматривает условия, при которых движение быстроходных автомобилей с расчетной скоростью практически невозможно. Последнее определяется исходным положением, согласно которому обгоны происходят не по мере приближения быстроходного автомобиля к тихоходному, а по-

сле продолжительного движения позади тихоходного с его скоростью.

Недостаточно обосновано в приведенной выше схеме обгона и следующее: интервалы между автомобилями в момент начала и окончания обгона S принимаются равными по величине. В то же время, как видно из формулы (11), эти интервалы находятся в прямой зависимости от скорости движения. Скорость быстроходного автомобиля в конце обгона значительно выше скорости в начале его. Поэтому и величина интервала между обгоняющим и обгоняемым автомобилями в конце обгона, очевидно, будет отличаться от величины интервала между ними в начале.

Основными недостатками расчетных формул, полученных по схемам на рис. 6 и 7, являются следующие:

1. В формулах не учитываются факторы, которые в значительной мере определяют очертание и размеры траектории. К этим факторам в первую очередь относятся: требования

62

удобства пассажиров и плавности хода, индивидуальные особенности водителя, обстановка на участке обгона и ряд других;

2. Авторы схем не учитывают влияние поперечного смещения автомобиля при обгоне на размеры траектории.

Вто же время из наблюдений за движением, выполненных в [8, 14], известно, что с увеличением ширины проезжей части дороги при прочих равных условиях зазор безопасности между автомобилями при обгонах и разъездах увеличиваются. Величина зазора, в свою очередь, определяет величину смещения автомобиля в поперечном профиле проезжей части. Поэтому и параметры траекторий обгонов на дорогах разной ширины будут различными.

Вто же время схемы, положенные в основу расчетов элементов автомобильных дорог, должны как можно больше соответствовать действительным условиям вождения автомобилей. Следовательно, необходимо при разработке схем возможно полно учитывать факторы, определяющие маневр автомобиля, и особенно это актуально для лесовозных автопоездов. Поэтому и при определении расстояния видимости нельзя ограничиваться учетом только скорости и тормозных путей автомобилей.

Основным недостатком приведенных выше и других эмпирических формул является ограниченность их применения.

Из числа работ, в которых расстояние видимости при обгоне определяется путем исследования графиков движения обгоняющего и обгоняемого автомобилей, наиболее значимой представляется работа [29].

Также представляют интерес рассмотренные в [23, 32] возможные изменения скорости обгоняющего автомобиля. Эти изменения определяются условиями движения на участке обгона.

Так, в качестве одной из схем изменения скорости автор принимает следующую. Быстроходный автомобиль движется со скоростью тихоходного автомобиля. Затем быстроходный автомобиль форсирует движение и совершает обгон. Опередив тихоходный автомобиль своего потока, быстроходный автомобиль начинает снижать скорость, и к моменту возвращения на ось полосы движения скорость быстроходного автомобиля снижается до скорости тихоходного.

Выводы

1. Очевидно, что инженер-дорожник сможет широко использовать опыт проектирования дорог с учетом зрительного восприятия только в случае, если в его распоряжении будут обоснованные числовые значения элементов плана и профиля. Последние дадут возможность определить правильное с точки зрения оптической плавности положение проектной линии с минимальными затратами труда на оптический анализ.

2. Рассматривая характер движения автомобилей в неоднородном по составу потоке, можно сделать вывод, что на одном участке дороги обгоны могут произойти одновременно в двух встречных потоках. Поэтому, безопасность движения при обгоне будет обеспечена только в случае, если противоположная сторона дороги просматривается не менее чем на двойную величину пути обгона.

Библиографический список

1.Гулевский, В. А. Экспериментальная оценка сцепных качеств и ровности покрытий при различных состояниях автомобильных дорог и погодных условиях / В. А. Гулевский, А. В. Скрыпников, В. Г. Козлов [и др.] // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. — 2018. —

№1 (56). — С. 112—118.

2.Допперт, В. А. Модель многоуровневого процесса последовательной переработки многоуровневых интегрированных структур в лесопромышленном комплексе / В. А. Допперт [и др.]; ВГЛТА. — Воронеж, 2006. — 144 с. — Деп. в Рос. акад. наук 17.07.2006, № 938-В2006.

63

Научный журнал строительства и архитектуры

3.Кондрашова, Е. В. Исследование влияния параметров ходовой части и шин на интенсивность колебаний колес автомобилей / Е. В. Кондрашова, И. М. Петрищев, А. В. Скрыпников [и др.] // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. — 2015. — № 2 (45). — С. 46—55.

4.Кондрашова, Е. В. Прогнозирование интенсивности изнашивания протектора шин автомобилей / Е. В. Кондрашова, И. М. Петрищев, А. В. Скрыпников, С. В. Дорохин // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. — 2014. — № 1—2 (40—41). — С. 99—105.

5.Курьянов, В. К. Воздействие отработанных газов двигателей внутреннего сгорания лесовозного автотранспорта на окружающую среду / В. К. Курьянов, А. В. Скрыпников, С. А. Лебединский, А. А. Ляпин // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса, ВГЛТА. — Воронеж, 2005. — С. 126—129.

6.Курьянов, В. К. Модель режимов движения транспортных потоков на лесовозных автомобильных дорогах / В. К. Курьянов, А. В. Скрыпников, Е. В. Кондрашова, В. А. Морковин // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. — 2014. — № 2 (338). — С. 61—67.

7.Курьянов, В. К. Система повышения транспортно-эксплуатационного уровня автомобильных дорог республики Коми / В. К. Курьянов, О. В. Рябова, А. В. Скрыпников, О. Н. Бурмистрова. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 2005. — 53 с.

8.Курьянов, В. К. Стадийное повышение транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог в системе автоматизированного проектирования / В. К. Курьянов, О. В. Рябова, А. В. Скрыпников. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 2004. — 192 с.

9.Курьянов, В. К. Экологические требования к лесовозным автомобильным дорогам в лесных предприятиях Центрально-Черноземного района / В. К. Курьянов, А. В. Скрыпников // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем лесного комплекса: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. проф. В. С. Петровского. — Воронеж: ВГЛТА, 2000. — С. 255—258.

10.Петрищев, И. М. Исследование влияния дисбаланса колес на возникновение колебаний в системах

подвески и рулевого управления различных моделей машин / И. М. Петрищев, Е. В. Кондрашова, А. В. Скрыпников, С. В. Дорохин // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. — 2014. — № 1—2 (40—41). — С. 68—76.

11. Сивков, Е. Н. Условия движения по лесовозным дорогам / Е. Н. Сивков, А. В. Скрыпников, Е. В. Чернышова // Изучение лесосырьевой базы Республики Коми: научно-методический аспект: сб. материалов науч.-практ. конф. — Сыктывкар: Сыктывкарский лесной институт, 2017. — С. 19—23.

12.Скрыпников, А. В. Модели формирования эксплуатационно-прочностных свойств покрытий автомобильных лесовозных дорог / А. В. Скрыпников. — М.: МГУЛ, 2005. — 6 с.

13.Скрыпников, А. В. Алгоритм комплексного моделирования процесса функционирования автомобильной лесовозной дороги / А. В. Скрыпников. — М.: МГУЛ, 2005. — 6 с.

14.Скрыпников, А. В. Влияние значений параметров экономической среды на оптимальные расчет-

ные сроки службы мобильных сельскохозяйственных машин / А. В. Скрыпников, Е. В. Кондрашова, Ю. И. Трофимов, Д. Е. Токарев // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. — 2013. —

№1 (36). — С. 60—69.

15.Скрыпников, А. В. Исследование чувствительности затрат на создание, реновацию и техническую

эксплуатацию парка сельскохозяйственных машин к изменениям значений их срока службы / А. В. Скрыпников, Е. В. Кондрашова // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. — 2012. — № 2 (33). — С. 160—162.

16.Скрыпников, А. В. Модель «землеройно-мелиоративная машина — технологический процесс» / А. В. Скрыпников, Е. В. Кондрашова // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. — 2012. — № 2 (33). — С. 169—171.

17.Скрыпников, А. В. Модель движения автомобилей на участках дорог с ограниченной видимостью / А. В. Скрыпников, С. В. Дорохин, А. Г. Чистяков, Е. В. Чернышова // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. — 2014. — № 4. — С. 81—85.

18.Скрыпников, А. В. Модель оптимизации стратегии пополнения, обновления, модернизации и ремонта парка сельскохозяйственных машин / А. В. Скрыпников, Е. В. Кондрашова // Вестник Воронежского государственного аграрного университета — 2012. — № 2 (33). — С. 163—168.

19.Скрыпников, А. В. Оптимизация параметров управления состоянием элементов сельскохозяйственной машины / А. В. Скрыпников, Е. В. Кондрашова // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. — 2012. — № 2 (33). — С. 157—159.

20.Скрыпников, А. В. Оценка транспортно-эксплуатационных качеств лесовозных автомобильных дорог с учетом типовых режимов движения лесовозных автопоездов / А. В. Скрыпников. — М.: МГУЛ, 2005. — 4 с.

21.Скрыпников, А. В. Оценка транспортно-эксплуатационных свойств автомобильных лесовозных дорог с учетом движения нескольких скоростных групп автомобилей по однополосной дороге без обгона / А. В. Скрыпников. — М.: МГУЛ, 2005. — 5 с.

64

22. Скрыпников, А. В. Совершенствование теории, методов и моделей повышения транспортноэксплуатационных качеств лесовозных автомобильных дорог: дис. … д-ра техн. наук: 05.21.01 / А. В. Скрыпников. — Воронеж, 2006. — 420 с.

23.Скрыпников, А. В. Способы оценки требуемого уровня надежности функционирования комплексного технического обеспечения / А. В. Скрыпников, М. М. Умаров, А. Ю., Арутюнян, Е. В. Чернышова // Системный анализ и моделирование процессов управления качеством в инновационном развитии агропромышленного комплекса: сб. науч. тр. конф. — Воронеж, ВГУИТ, 2015. — С. 587—594.

24.Скрыпников, А. В. Техногенное воздействие мобильных сельскохозяйственных машин на почву / А. В. Скрыпников, Е. В. Кондрашова, Ю. И. Трофимов, М. Леонова // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. — 2013. — № 1 (36). — С. 51—56.

25.Скрыпников, А. В. Экологические показатели функционирования автомобильных дорог в системах автоматизированного проектирования / А. В. Скрыпников, О. В. Бурмистрова // Лес и молодежь ВГЛТА — 2000 г.: сб. науч. тр. юбилейной конф. молодых ученых, посвященной 70-летию образования ВГЛТА / под ред. акад. РАЕН Л. Т. Свиридова. — Воронеж: ВГЛТА, 2000. — Т. 1. — С. 186—188.

26.Умаров, М. М. Применение цифровых моделей местности для трассирования лесных автомобильных дорог / М. М. Умаров, А. В. Скрыпников, Е. В. Чернышова, Е. Ю. Микова // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. — 2018. — № 2 (262). — С. 58—69.

27.Умаров, М. М. Расчет плановых элементов клотоидной трассы, подобранной на стереомодели местности / М. М. Умаров, А. В. Скрыпников, Д. В. Ломакин, Е. Ю. Микова // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. — 2018. — № 4 (364). — С. 97—106.

28.Урюпин, А. И. Стратегия управления запаса годности машины в процессе управления ее ремонтным обеспечением на уровне элемента / А. И. Урюпин [и др.]; ВГЛТА. — Воронеж, 2007. — Деп. в Рос. акад. наук. 07.11.2007, № 1027-В2007.

29.Ярошутин, А. С. Управление дорожно-строительными потоками многоуровневых интегрированных структур в лесопромышленном комплексе / А. С. Ярошутин [и др.]. — Деп. рукопись 26.06.2006,

№859-В2006.

30.Kozlov, V. G. Mathematical Modeling of Damage Function When Attacking File Server / V. G. Kozlov,

A. V. Skrypnikov, E. V. Chernyshova [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. — 2018. — V. 1015. —

P.032069.

31.Kozlov, V. G. Method of Individual Forecasting of Technical State of Logging Machines / V. G. Kozlov,

V. A. Gulevsky, A. V. Skrypnikov, A. S. Menzhulova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Electronic Resource. — 2018. — P. 042056.

32.Skrypnikov, A. V. Mathematical Model of Statistical Identification of Car Transport Informational Provision / A. V. Skrypnikov, S. V. Dorokhin, V. G. Kozlov, E. V. Chernyshova // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. — 2017. — V. 12, № 2. — P. 511—515.

33.Skrypnikov, A. V. Theoretical Foundations of the Method of Designing a Clothoid Track with Approximation of Succession of Points / A. V. Skrypnikov, V. G. Kozlov, A. N. Belyaev, E. V. Chernyshova // Advances in Intelligent Systems and Computing. — 2019. — V. 726. — P. 654—667.

References

1.Gulevskii, V. A. Eksperimental'naya otsenka stsepnykh kachestv i rovnosti pokrytii pri razlichnykh sostoyaniyakh avtomobil'nykh dorog i pogodnykh usloviyakh / V. A. Gulevskii, A. V. Skrypnikov, V. G. Kozlov [et al.] // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2018. — № 1 (56). — S. 112—118.

2.Doppert, V. A. Model' mnogourovnevogo protsessa posledovatel'noi pererabotki mnogourovnevykh integrirovannykh struktur v lesopromyshlennom komplekse / V. A. Doppert [et al.]; VGLTA. — Voronezh, 2006. — 144 s. — Dep. v Ros. akad. nauk 17.07.2006, № 938-V2006.

3.Kondrashova, E. V. Issledovanie vliyaniya parametrov khodovoi chasti i shin na intensivnost' kolebanii koles avtomobilei / E. V. Kondrashova, I. M. Petrishchev, A. V. Skrypnikov [et al.] // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2015. — № 2 (45). — S. 46—55.

4. Kondrashova, E. V. Prognozirovanie intensivnosti iznashivaniya protektora shin avtomobilei / E. V. Kondrashova, I. M. Petrishchev, A. V. Skrypnikov, S. V. Dorokhin // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2014. — № 1—2 (40—41). — S. 99—105.

5.Kur'yanov, V. K. Vozdeistvie otrabotannykh gazov dvigatelei vnutrennego sgoraniya lesovoznogo avtotransporta na okruzhayushchuyu sredu / V. K. Kur'yanov, A. V. Skrypnikov, S. A. Lebedinskii, A. A. Lyapin // Matematicheskoe modelirovanie, komp'yuternaya optimizatsiya tekhnologii, parametrov oborudovaniya i sistem upravleniya lesnogo kompleksa, VGLTA. — Voronezh, 2005. — S. 126—129.

6.Kur'yanov, V. K. Model' rezhimov dvizheniya transportnykh potokov na lesovoznykh avtomobil'nykh dorogakh / V. K. Kur'yanov, A. V. Skrypnikov, E. V. Kondrashova, V. A. Morkovin // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Lesnoi zhurnal. — 2014. — № 2 (338). — S. 61—67.

65

Научный журнал строительства и архитектуры

7.Kur'yanov, V. K. Sistema povysheniya transportno-ekspluatatsionnogo urovnya avtomobil'nykh dorog respubliki Komi / V. K. Kur'yanov, O. V. Ryabova, A. V. Skrypnikov, O. N. Burmistrova. — Voronezh: Izd-vo VGU, 2005. — 53 s.

8.Kur'yanov, V. K. Stadiinoe povyshenie transportno-ekspluatatsionnykh kachestv avtomobil'nykh dorog v sisteme avtomatizirovannogo proektirovaniya / V. K. Kur'yanov, O. V. Ryabova, A. V. Skrypnikov. — Voronezh: Izdvo VGU, 2004. — 192 s.

9.Kur'yanov, V. K. Ekologicheskie trebovaniya k lesovoznym avtomobil'nym dorogam v lesnykh predpriyatiyakh Tsentral'no-Chernozemnogo raiona / V. K. Kur'yanov, A. V. Skrypnikov // Matematicheskoe modelirovanie, komp'yuternaya optimizatsiya tekhnologii, parametrov oborudovaniya i sistem lesnogo kompleksa: mezhvuz. sb. nauch. tr. / pod red. prof. V. S. Petrovskogo. — Voronezh: VGLTA, 2000. — S. 255—258.

10.Petrishchev, I. M. Issledovanie vliyaniya disbalansa koles na vozniknovenie kolebanii v sistemakh podveski i rulevogo upravleniya razlichnykh modelei mashin / I. M. Petrishchev, E. V. Kondrashova, A. V. Skrypnikov, S. V. Dorokhin // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2014. — № 1—2 (40—41). —

S. 68—76.

11. Sivkov, E. N. Usloviya dvizheniya po lesovoznym dorogam / E. N. Sivkov, A. V. Skrypnikov, E. V. Chernyshova // Izuchenie lesosyr'evoi bazy Respubliki Komi: nauchno-metodicheskii aspekt: sb. materialov nauch.-prakt. konf. — Syktyvkar: Syktyvkarskii lesnoi institut, 2017. — S. 19—23.

12.Skrypnikov, A. V. Modeli formirovaniya ekspluatatsionno-prochnostnykh svoistv pokrytii avtomobil'nykh lesovoznykh dorog / A. V. Skrypnikov. — M.: MGUL, 2005. — 6 s.

13.Skrypnikov, A. V. Algoritm kompleksnogo modelirovaniya protsessa funktsionirovaniya avtomobil'noi lesovoznoi dorogi / A. V. Skrypnikov. — M.: MGUL, 2005. — 6 s.

14.Skrypnikov, A. V. Vliyanie znachenii parametrov ekonomicheskoi sredy na optimal'nye raschetnye sroki sluzhby mobil'nykh sel'skokhozyaistvennykh mashin / A. V. Skrypnikov, E. V. Kondrashova, Yu. I. Trofimov, D. E. Tokarev // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2013. — № 1 (36). — S. 60— 69.

15.Skrypnikov, A. V. Issledovanie chuvstvitel'nosti zatrat na sozdanie, renovatsiyu i tekhnicheskuyu

ekspluatatsiyu parka sel'skokhozyaistvennykh mashin k izmeneniyam znachenii ikh sroka sluzhby / A. V. Skrypnikov, E. V. Kondrashova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2012. — № 2 (33). — S. 160—162.

16. Skrypnikov, A. V. Model' «zemleroino-meliorativnaya mashina — tekhnologicheskii protsess» / A. V. Skrypnikov, E. V. Kondrashova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2012. — № 2 (33). — S. 169—171.

17. Skrypnikov, A. V. Model' dvizheniya avtomobilei na uchastkakh dorog s ogranichennoi vidimost'yu / A. V. Skrypnikov, S. V. Dorokhin, A. G. Chistyakov, E. V. Chernyshova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekhnologii. — 2014. — № 4. — S. 81—85.

18.Skrypnikov, A. V. Model' optimizatsii strategii popolneniya, obnovleniya, modernizatsii i remonta parka sel'skokhozyaistvennykh mashin / A. V. Skrypnikov, E. V. Kondrashova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta — 2012. — № 2 (33). — S. 163—168.

19.Skrypnikov, A. V. Optimizatsiya parametrov upravleniya sostoyaniem elementov sel'skokhozyaistvennoi mashiny / A. V. Skrypnikov, E. V. Kondrashova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2012. — № 2 (33). — S. 157—159.

20.Skrypnikov, A. V. Otsenka transportno-ekspluatatsionnykh kachestv lesovoznykh avtomobil'nykh dorog s uchetom tipovykh rezhimov dvizheniya lesovoznykh avtopoezdov / A. V. Skrypnikov. — M.: MGUL, 2005. — 4 s.

21.Skrypnikov, A. V. Otsenka transportno-ekspluatatsionnykh svoistv avtomobil'nykh lesovoznykh dorog s

uchetom dvizheniya neskol'kikh skorostnykh grupp avtomobilei po odnopolosnoi doroge bez obgona /

A.V. Skrypnikov. — M.: MGUL, 2005. — 5 s.

22.Skrypnikov, A. V. Sovershenstvovanie teorii, metodov i modelei povysheniya transportnoekspluatatsionnykh kachestv lesovoznykh avtomobil'nykh dorog: dis. … d-ra tekhn. nauk: 05.21.01 / A. V. Skrypnikov. — Voronezh, 2006. — 420 s.

23.Skrypnikov, A. V. Sposoby otsenki trebuemogo urovnya nadezhnosti funktsionirovaniya kompleksnogo tekhnicheskogo obespecheniya / A. V. Skrypnikov, M. M. Umarov, A. Yu., Arutyunyan, E. V. Chernyshova // Sistemnyi analiz i modelirovanie protsessov upravleniya kachestvom v innovatsionnom razvitii agropromyshlennogo kompleksa: sb. nauch. tr. konf. — Voronezh, VGUIT, 2015. — S. 587—594.

24. Skrypnikov, A. V. Tekhnogennoe vozdeistvie mobil'nykh sel'skokhozyaistvennykh mashin na pochvu / A. V. Skrypnikov, E. V. Kondrashova, Yu. I. Trofimov, M. Leonova // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. — 2013. — № 1 (36). — S. 51—56.

25. Skrypnikov, A. V. Ekologicheskie pokazateli funktsionirovaniya avtomobil'nykh dorog v sistemakh avtomatizirovannogo proektirovaniya / A. V. Skrypnikov, O. V. Burmistrova // Les i molodezh' VGLTA — 2000 g.: sb. nauch. tr. yubileinoi konf. molodykh uchenykh, posvyashchennoi 70-letiyu obrazovaniya VGLTA / pod red. akad. RAEN L. T. Sviridova. — Voronezh: VGLTA, 2000. — T. 1. — S. 186—188.

66

26.Umarov, M. M. Primenenie tsifrovykh modelei mestnosti dlya trassirovaniya lesnykh avtomobil'nykh dorog / M. M. Umarov, A. V. Skrypnikov, E. V. Chernyshova, E. Yu. Mikova // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Lesnoi zhurnal. — 2018. — № 2 (262). — S. 58—69.

27.Umarov, M. M. Raschet planovykh elementov klotoidnoi trassy, podobrannoi na stereomodeli mestnosti / M. M. Umarov, A. V. Skrypnikov, D. V. Lomakin, E. Yu. Mikova // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Lesnoi zhurnal. — 2018. — № 4 (364). — S. 97—106.

28.Uryupin, A. I. Strategiya upravleniya zapasa godnosti mashiny v protsesse upravleniya ee remontnym obespecheniem na urovne elementa / A. I. Uryupin [et al.]; VGLTA. — Voronezh, 2007. — Dep. v Ros. akad. nauk. 07.11.2007, № 1027-V2007.

29.Yaroshutin, A. S. Upravlenie dorozhno-stroitel'nymi potokami mnogourovnevykh integrirovannykh struktur v lesopromyshlennom komplekse / A. S. Yaroshutin [et al.]. — Dep. rukopis' 26.06.2006, № 859-V2006.

30. Kozlov, V. G. Mathematical Modeling of Damage Function When Attacking File Server / V. G. Kozlov,

A.V. Skrypnikov, E. V. Chernyshova [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. — 2018. — V. 1015. — P. 032069.

31.Kozlov, V. G. Method of Individual Forecasting of Technical State of Logging Machines / V. G. Kozlov, V. A. Gulevsky, A. V. Skrypnikov, A. S. Menzhulova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Electronic Resource. — 2018. — P. 042056.

32.Skrypnikov, A. V. Mathematical Model of Statistical Identification of Car Transport Informational Provision / A. V. Skrypnikov, S. V. Dorokhin, V. G. Kozlov, E. V. Chernyshova // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. — 2017. — V. 12, № 2. — P. 511—515.

33.Skrypnikov, A. V. Theoretical Foundations of the Method of Designing a Clothoid Track with Approximation of Succession of Points / A. V. Skrypnikov, V. G. Kozlov, A. N. Belyaev, E. V. Chernyshova // Advances in Intelligent Systems and Computing. — 2019. — V. 726. — P. 654—667.

FACTORS DETERMINING THE SPEED OF MOVEMENT

OF TIMBER-CARRYING TRAILERS IN TRANSPORT FLOWS

O. V. Ryabova1, A. V. Skrypnikov2, V. V. Nikitin3, D. V. Lomakin4

Voronezh State Technical University 1

Russia, Voronezh

Voronezh State University of Engineering Technologies 2, 3, 4

Russia, Voronezh

1D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Road Construction and Operation, tel.: (473) 236-18-89, e-mail: ecodor@bk.ru

2D. Sc. in Engineering, Prof., Dean of the Faculty of Management and Computer Science in Technological Systems, e-mail: skrypnikovvsafe@mail.ru

3PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Information Security

4External student of the Dept. of Information Security

Statement of the problem. The question of the nature of the movement of a car during overtake, first emerged in connection with the definition of road capacity for heterogeneous traffic flows. Currently, most of the work on car traffic is devoted to studies of the effect of a plan and a road profile, type and condition of a surfacing on a vehicle’s dynamics, fuel consumption and other operational characteristics. Therefore the issue of determining the factors of movement of timber-carrying trucks remainsrelevant.

Results. The question of the influence of the factors considered in the paper on the speed of a car by means of their influence on its driver is considered in a much broader context. At the same time, it is proved that a driver’s actions, and, consequently, the mode of movement of a car (its trajectory and speed) are determined by the driver’s purely psychological perception of a road situation and the influence of inertia forces and jolts transmitted through a vehicle’s mechanism on their body.

Conclusions. The main factors that determine the speed of a moving timber-carrying traffic in a heterogeneous flow composition, in other similar conditions, are the intensity and composition of the movement. Driving safety must also be ensured when driving high-speed vehicles at a design speed. Therefore, the visibility distance must be calculated on the basis of the conditions of movement under which the value of this distance is at its peak.

Keywords: a timber-carrying road, a «driver-car-road-environment» complex, traffic flows.

67

Научный журнал строительства и архитектуры

DOI 10.25987/VSTU.2018.52.4.006

УДК 124.131.63 : 631.616

РАСЧЕТНЫЙ АНАЛИЗ ПЕРЕНОСА ВЛАГИ ГРУНТОВЫХ ВОД В ОСНОВАНИИ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДРЕНАЖНОЙ СИСТЕМЫ

А. И. Цаплин,1 М. Е. Жалко2

Пермский национальный исследовательский политехнический университет 1 Россия, г. Пермь

Лысьвенский филиал Пермского национального исследовательского политехнического университета 2 Россия, г. Лысьва

1Д-р техн. наук, проф., заслуженный работник высшей школы РФ

2Науч. сотрудник, тел.: 8-34-249-5-46-13, e-mail: mihailz-49@mail.ru

Постановказадачи. Исследуютсявопросыпоиска ускоренногорешениязадачирасчета параметров дренажныхсистемпутем математическогомоделированияпереноса водывпористомоснованиидороги. Результаты. На основе точного решения уравнения переноса влаги в пористых грунтах разработана методика исследования вертикальной фильтрации. Показано, что скорость подъема воды по высоте слоя грунта непостоянна и изменяется с достижением максимального значения по высоте грунтового основания.

Выводы. Методика адекватно описывает перенос влаги в пористом грунте и оказывается полезной для ускоренного расчетного анализа параметров дренажных систем в грунтовом основании дороги. Пример применения методики дан для новой схемы водоотведения из-под дорожного полотна, снижающей негативные эффекты морозного пучения.

Ключевые слова: дорожная одежда, разрушение, промерзание грунта, фильтрация, миграционное движение жидкости, математическое моделирование.

Введение. Основания автомобильных дорог являются водопроницаемыми средами, скорость фильтрации воды в которых при единичном градиенте напора изменяется от нескольких сотен м/сут (для галечников и гравия с крупным песком) до десятых долей м/сут (для слабопроницаемых суглинков, супесей) [9, 14]. При этом высота капиллярного поднятия над зеркалом грунтовых вод в песках может составлять 1 м и более, а в глинах может достигать 8 м [14], пористость песчаных грунтов изменяется в пределах 0,55…0,80 [4]. Неглубокое залегание грунтовых вод приводит к проникновению поровой воды в верхнюю часть основания дорожного полотна. При отрицательных по шкале Цельсия температурах эта вода замерзает, переход ее из жидкого состояния в твердое сопровождается возникновением сил морозного пучения [15], разрушающего дорожную одежду.

Для осушения водонасыщенного грунта верхнюю часть подтопленной насыпи дренируют, используя высокопористые песчано-щебеночные дрены [5] и применяя противофильтрационные экраны [13], гидрофобизаторы из отходов нефтяной промышленности, препятствующие миграции воды в зону промерзания [15]. В работе [12] предложено устройство водоотведения с использованием дренирующих труб.

Ускоренное решение задачи расчета параметров дренажных систем достигается математическим моделированием переноса воды в пористом основании дороги. Известны работы, посвященные общим вопросам моделирования в пористых средах [1, 9, 11, 17]. В работе [16] предложена математическая модель, описывающая неравновесный тепломассоперенос в трехмерной пористой среде.

© Цаплин А. И., Жалко М. Е., 2018

68

Известны способы математического моделирования процессов фильтрации в грунтах с учетом пленочного переноса влаги [6], испарения с ее свободной поверхности [2], горизонтальной фильтрации, возрастающей с глубиной грунтовых вод [19], нестационарной вертикальной фильтрации на основе нелинейного уравнения Фоккера-Планка [18], на основе вертикальных капиллярных цилиндров [20].

В настоящей работе предлагается математическая модель, учитывающая только вертикальную фильтрацию и основные характеристики пористости грунтов, дается точное решение уравнения переноса влаги и применение его к расчету дренирующей системы.

1. Постановка задачи. На рисунке представлена схема дорожного основания, являющегося пористой средой. Процессы переноса влаги грунтовых вод в вертикальном направлении происходят под действием капиллярных сил и сил тяжести.

Рис. Схема к расчету переноса влаги грунтовых вод в основании дороги:

1 — грунтовые воды;

2 — грунтовое основание;

3 — дренирующий слой;

4 — дорожная одежда

В этом случае дифференциальное уравнение переноса влаги, являющееся частным случаем уравнения движения, представленного в работе [16], имеет вид:

где m=Vпор/V — пористость грунта; k — коэффициент проницаемости грунта, имеющий размерность площади; x — координата, отсчитываемая по вертикали вверх от уровня грунтовых вод; u — проекция скорости подъема воды на ось x; ν — кинематическая вязкость воды; g — ускорение свободного падения. В инженерных расчетах водопроницаемости грунтов часто применяют коэффициент фильтрации

характеризующий скорость фильтрации, отнесенную к безразмерному градиенту напора [3]. Преобразуем уравнение (1):

69

Научный журнал строительства и архитектуры

дает точное решение:

где uσ и ug — соответственно скорости переноса влаги в пористом грунте только под действием капиллярных сил и сил тяжести.

Исследование функции (5) на экстремум показывает, что скорость подъема воды по высоте слоя грунта непостоянна и изменяется от нуля на уровне грунтовых вод до максимального значения при

x2gk2 m2 2 ,

азатем уменьшается до нуля. При этом максимальная и средняя в пределах слоя толщиной δ скорости определяются соотношениями

При многослойной конструкции дорожного основания по высоте локальные скорости на границах контакта слоев равны, поэтому распределение скорости подъема вводы в i-м слое может быть найдено по формуле:

где i — номер слоя, i = 1, 2, …, n; n — количество слоев толщиной δi с однородной пористостью по высоте дорожного основания.

Расход воды плотностью ρ в любом слое дорожного основания для одного погонного метра полотна дороги полушириной B (рис.) определяется формулой

2. Результаты расчетного анализа. Рассмотрим пример расчета переноса влаги для трех видов однородного грунтового основания с различной проницаемостью при фиксиро-

ванных значениях полуширины полотна дороги B = 10 м и теплофизических свойствах воды:

ν = 10−6 м2/c; ρ = 103 кг/м3.

Из таблицы видно, что максимальная расчетная скорость фильтрации воды (6) совпадает с коэффициентом фильтрации, что подтверждает адекватность расчетного анализа на основании решения уравнения движения (1).

70