книги / Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по дисциплинам Основы эксплуатации автомобильных дорог и Дорожные условия и безопасность движения
..pdfМинимально допустимые значения коэффициентов сцепления в процессе эксплуатации (ВСН 25–86, ВСН 24–88, ВСН 38–90) в зависимости от условий движения не должны быть ниже значений, приведенных в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Значения характеристик сцепных качеств покрытия в зависимости от условий движения
Условия |
Коэффициент |
Средняя глубина впадин |
|
сцепления по |
шероховатости (мм) для дорог |
||
движения |
ВСН 24–88 при |
в дорожно-климатических зонах |
|
по СНиПу |
скорости 60 км/ч |
I и V |
II–IV |
|
не менее |
||
|
|
|
|
Легкие |
0,35/0,28 |
0,30 |
0,35 |
Затрудненные |
0,40/0,30 |
0,35 |
0,40 |
Опасные |
0,45/0,32 |
0,04 |
0,45 |
Примечание. В знаменателе приведены измерения гладкой шиной без протектора.
Принцип работы прибора ППК-МАДИ-ВНИИБД (ВСН 25–86, ВСН 6–90) основан на имитации процесса скольжения заблокированного колеса автомобиля по дорожному покрытию при нормированных условиях их взаимодействия; на увлажненном дорожном покрытии (плёнка толщиной 1±0,3 мм) с использованием специальной шины с гладким протектором при положительных температурах воздуха. Под «расчётной пленкой» следует понимать условную величину, представляющую собой отношение расхода воды к площади увлажнения.
Шероховатой называется поверхность дорожного покрытия, образуемая равномерно чередующимися выступами скелетных частиц и впадинами между ними, а также собственной шероховатостью выступов и впадин либо специально созданными бороздками на поверхности покрытия [5].
41
ELIB.PSTU.RU
Шероховатость, создаваемую скелетными частицами (зернами), называют макрошероховатостью. Собственную шероховатость зерен называют микрошероховатостью (ВСН 38–90). Классификация дорожных покрытий в зависимости от значений средней глубины впадин макрошероховатости Нср приведена в табл. 4.3.
Таблица 4.3
Классификация дорожных покрытий в зависимости от значений средней глубины впадин
Тип шероховатых покрытий |
Условные |
Средняя глубина |
|
обозначения |
впадин, мм |
||
|
|||
Гладкие |
Гл |
0,02–0,25 |
|
Мелкошероховатые |
Мшер |
0,25–1,5 |
|
Мелкошипованные |
Мшип |
1,5–2,5 |
|
Среднешероховатые |
Сшер |
1,0–3,0 |
|
Среднешипованные |
Сшип |
3,0–5,0 |
|
Крупношероховатые |
Кшер |
2,0–4,5 |
|
Крупношипованные |
Кшип |
4,5–7,0 |
Шероховатость дорожных покрытий следует измерять методом
«Песчаное пятно» (прибор КП-139). (СНиП 3.06.03–85, ВСН 24–88).
В случае несоответствия результатов измерений сцепных качеств покрытия нормативным требованиям на этих участках следует повысить шероховатость покрытия. На подходах к скользким участкам требуется установить знаки ограничения скорости движения с табличками, указывающими на необходимость снижения скорости только при мокром состоянии дороги.
2.Необходимые приборы и оборудование
1.Прибор для определения шероховатости дорожных покры-
тий по методу «Песчаное пятно» КП 139: номограмма, набор измерительных цилиндров, ёмкость для песка не менее 200 см3, линейка длиной 30 см, прямоугольная рамка, щётка, воронка, диск с ре-
42
ELIB.PSTU.RU
зиновым покрытием, природный песок в воздушно-сухом состоянии, вода.
2.Портативный прибор ППК-МАДИ-ВНИИБД.
3.Термометр.
3. Порядок проведения измерений
3.1. Порядок проведения измерений по методу «Песчаное пятно»
Оценку глубины неровностей макрошероховатости поверхности покрытия проводят, используя метод «Песчаное пятно». В местах, предназначенных для измерения, поверхность покрытия должна быть сухой и чистой. Минимальная площадь покрытия для одного измерения – круг диаметром 0,4–0,5 м. На покрытие из мерных стаканчиков высыпают горкой мелкозернистый сухой песок с размерами зерен 0,14–0,3 мм. Объём песка назначают в зависимости от типа шероховатости (табл. 4.2): для мелкошероховатого покрытия – 10 см3, среднешероховатого – 25 см3, крупношероховатого – 50 см3.
Песок распределяют по кругу плоским диском до тех пор, пока нижняя плоскость диска не начнет касаться выступов шероховатости и весь песок не заполнит впадины в покрытии. После этого производят не менее четырех измерений диаметра круга и вычисляют среднеарифметическое значение диаметра Dсрi. Полученное значение используют для определения площади песчаного пятна Sпi. Результаты измерений заносят в табл. 4.4. Среднюю глубину неровностей макрошероховатости рассчитывают по формуле
Нср = Vп /Sпi , |
(4.1) |
где Vп – объем песка, см3. |
|
В случае использования номограммы |
(равносторонний тре- |
угольник, по сторонам которого расположены шкалы) значение Нi получают непосредственно по данным шкалы.
На каждой полосе движения следует производить измерения в пяти сечениях на 1000 м. По одной полосе наката выполняют три измерения. Результаты измерений записывают в табл. 4.4.
43
ELIB.PSTU.RU
Таблица 4.4 Результаты измерения шероховатости по методу «Песчаное пятно»
№
измере- D1, см D2, см D3, см D4, см Dспi, см Sпi, см2 Нi, см ния i
Тип шероховатости покрытия ___________________________________
Vп = _______ см3
1
2
3
…
n
3.2. Порядок проведения измерений с использованием ППК-МАДИ-ВНИИБД
Перед проведением измерений необходимо проверить соответствие показаний прибора нормированным значениям коэффициента сцепления на измерительной шкале (определить систематическую погрешность прибора). Для этого проводят тарировочное испытание: под имитаторы подкладывают калибровочные пластины, увлажняют их поверхность объемом воды не менее 200 см3, проводят пять измерений, результаты последних трёх замеров заносят в табл. 4.5.
Погрешность вычисляют как среднее арифметическое результатов измерений φтар.
На каждые 1000 м обследуемой дороги необходимо выбрать не менее трех участков измерений по левой полосе наката каждой полосы движения. На поверхности покрытия не должно быть следов песка и грязи. Прибор устанавливают так, чтобы продольная ось имитаторов располагалась параллельно левой полосе наката. В одном положении производят пять измерений коэффициента сце-
44
ELIB.PSTU.RU
пления с интервалом 5–10 с. В таблицу результатов измерений (см. табл. 4.5) заносят последние три замера и определяют среднее арифметическое значение φi.
Таблица 4.5 Результаты измерения коэффициента сцепления
№ |
Полоса |
|
Значение коэффициента сцепления |
|||
|
|
|
|
Среднее |
||
измерения |
движения |
φ1 |
|
φ2 |
φ3 |
|
|
в точке φi |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Объект __________________________________________________ |
||||||
t = __________ °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тарировка |
|
|
|
|
|
φтар = |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При измерении коэффициента сцепления дорожных покрытий на участках дорог с продольным и поперечным уклонами, превышающими 30 ‰, его действительное значение вычисляют с учетом поправки на уклон (табл. 4.6).
Таблица 4.6
Величина поправки коэффициента сцепления в зависимости от уклона
Величина уклона, ‰ |
30–40 |
50–70 |
80–100 |
Величина поправки |
–0,01 |
–0,02 |
–0,03 |
При проведении измерений необходимо фиксировать температуру воздуха и получаемые величины приводить к расчетной температуре +20 °С путем введения поправки (см. табл. 4.1).
45
ELIB.PSTU.RU
3.2.1. Обработка результатов измерений
По результатам измерений шероховатости вычисляют среднеарифметическое значение глубины неровностей макрошероховатости Нср (формула 4.1), а также среднеквадратическое отклонение σн, среднюю высоту выступов шероховатости и коэффициент вариации СH по следующим формулам:
Rz = Нср +Vп / Sпi, |
(4.2) |
n |
|
σн = ∑(Hi −Hср )2 / (n −1), |
(4.3) |
1 |
|
Сн = σн / Нср, |
(4.4) |
где n – общее количество измерений.
Полученное среднее значение глубины неровностей макрошероховатости сравнивают с нормативными требованиями (см. табл. 4.2) и делают вывод о соответствии сцепных качеств покрытия. Для оценки качества, характеризуемой высокой однородностью результатов измерений, значение коэффициента вариации Сн не должно превышать 0,15.
По результатам измерения определяют среднее значение коэффициента сцепления на 100 м по формуле
φср = ∑ φi / n. |
(4.5) |
Действительную величину коэффициента сцепления определяют по формуле
φдейст = φср – φтар. |
(4.6) |
Истинное значение коэффициента сцепления с учетом условий проведения измерений вычисляют по формуле:
φист = φдейст – ∆φt, |
(4.7) |
где φист – истинное значение коэффициента сцепления; ∆φt – поправка по табл. 4.1.
46
ELIB.PSTU.RU
Истинное значение коэффициента сцепления сравнивают с минимально допустимым по условиям движения (см. табл. 4.2).
Также вычисляют среднеквадратическое отклонение коэффициента сцепления σφ и коэффициент вариации Сvφ по следующей формуле:
n |
|
σφ = ∑(Hi −Hср )2 / (n −1), |
(4.8) |
1 |
|
где Нi – глубина неровностей в измеренных впадинах; n – число измерений.
Равномерность распределения щебня по поверхности дорожного покрытия определяют с помощью прямоугольной рамки с размерами ячеек 10×10 см, в пределах которых подсчитывают количество зёрен щебня. Измерения повторяют 10 раз на участке длиной 100 м. По результатам измерений определяют среднее число зёрен щебня m в пределах площади, ограниченной рамкой, и среднеквадратичное отклонение результатов измерений от среднего σm (по аналогии
с σн).
Коэффициент вариации определяют по формуле
Сm = σm / m, |
(4.9) |
где m – общее количество измерений.
Коэффициент не должен превышать 0,15 (для отличной оценки качества).
3.3. Метод измерения тормозного пути автомобилем
Вышеизложенные методы требуют положительных температур окружающей среды и покрытия не ниже 5 °С. Поэтому проводят полевые испытания при помощи автомобиля. Данный метод эффективно используется при расследовании дорожно-транспортных происшествий по дорожным условиям, но требует технически исправного автомобиля и опытного водителя.
47
ELIB.PSTU.RU
3.3.1.Оборудование и инструменты
1.Автомобиль;
2.Мерная лента (50–100 м);
3.Трехметровая рейка с уровнем;
4.Полигон для испытаний.
3.3.1.1. Порядок проведения измерений
Автомобиль входит в створ контрольного участка с заданной скоростью, которая выбирается преподавателем с учётом климатических и погодных условий. По сигналу хронометриста водитель выжимает сцепление и ставит в нейтральное положение рычаг переключения скоростей. Автомобиль экстренно тормозит до полной остановки с блокированными колёсами. Длина пути торможения измеряется мерной лентой, уклон проезжей части – трёхметровой рейкой.
Значение фактического коэффициента сцепления определяется по формуле:
ϕ= |
Κэ v2 |
(4.10) |
±i, |
||
|
254St |
|
где Кэ – коэффициент эффективности работы тормозной системы (для легковых автомобилей принимаем равным 1,2, а для грузо-
вых – 1,8);
v – скорость автомобиля по спидометру, км/ч;
St – длина тормозного пути по заданной скорости, м; i – продольный уклон дороги на полигоне.
Измерения проводятся на разных типах покрытия, и результаты заносятся в таблицу (табл. 4.7).
48
ELIB.PSTU.RU
|
|
|
Таблица 4.7 |
|
|
Ведомость полевых испытаний |
|
||
|
|
|
|
|
№ |
Скорость |
Тормозной путь, м |
Коэффициент |
|
п/п |
автомобиля, км/ч |
сцепления |
||
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. В целях безопасности дорожного движения участок проведения занятия требуется временно ограничить от движения пешеходов и транспорта.
4.Заключение по лабораторной работе
Ввыводах к лабораторной работе необходимо выполнить следующее:
1. Оценить соответствие сцепных качеств покрытия нормативным требованиям при измерении макрошероховатости поверхности покрытия методом «Песчаное пятно», прибором ППК-МАДИ- ВНИИБД и лабораторным автомобилем;
2. Оценить однородность результатов измерений;
3. Назначить мероприятия по повышению сцепных качеств покрытия, если это необходимо.
Список литературы
1.ГОСТ 30413–96. Дороги автомобильные. Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием. – Введен с 01.07.97 впервые. – М.: Минстрой России, 1997. – 4 с.
2.ГОСТ Р 50597–93. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения. – Введен с 07.01.94 впервые. – М.: 1994. – 9 с.
3.СНиП 3.06.03–85. Автомобильные дороги / Госстрой
СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 112 с.
49
ELIB.PSTU.RU
4.ОДН 218.0.006–2002. Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог (взамен ВСН 6–90) / Министерство транспорта Российской Федерации. – М.: Иформавтодор, 2002. – 97 с.
5.Технические указания по устройству дорожных покрытий
сшероховатой поверхностью. ВСН 38–90. – М.: Транспорт, 1990. – 47 с.
6.Указания по обеспечению безопасности движения на автомобильных дорогах. ВСН 25–86 / Минавтодор РСФСР. – М.: Транс-
порт, 1988. – 153 с.
50
ELIB.PSTU.RU