3.1. Надежность и проезжаемость автомобильных дорог

Важным обобщающим показателем транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги является ее надежность.

Под надежностью автомобильной дороги понимают вероятность обеспечения среднегодовой технической скорости транспортного потока, близкой к оптимальной ,в течение нормативного срока (межремонтного периода между капитальными ремонтами дорожной одежды) службы дорожной Одежды. Количественно надежность дороги зыражается числом автомобилей в составе потока, движущихся со скоростью Не ниже оптимальной, отнесенным к общему числу автомобилей.

Можно говорить о надежности отдельных эле-Л!ентов дороги: дорожной одежды, геометрически элементов, искусственных сооружений. Поэтому понятие надежности автомобильной дороги включает надежность отдельных ее элементов.

В настоящее время наиболее детально вопросы надежности разработаны для дорожных одежд. Основой этого подхода является учет случайных

Рис. 3.2. Диаграмма изменения уровней надежности дорожной одежды в процессе эксплуатации:

/ и 2 — соответственно верч-!зш! н нижний предельно до-nvfTiTMbie технические уровни: .1 — реконструкция: 4 и j — соответственно нижний и верхний экономически целесообразнее уровни надежности nokpUTirfl: б — капитальный ремонт; 7 — средний ремонт; S — уровень Надежносм. обес-печнвиемый текущим ремонтом н содержанием; Ткр— период между капитальными ремонтами; Гср — период между средними ремонтами

изменений прочностного состояния дорожной

одежды.

На рис. 3.1 показан пример изменения надежности усиленной нежесткой дорожной одежды в зависимости от срока ее эксплуатации (по данным М. С. Коганзо на и Ю. М. Яковлева). На графике видно резкое уменьшение надежности после 12 лет ее эксплуатации. Уменьшение надежности начинается после расчетного срока службы (р дорожной одежды. При росте интенсивности по геометрической прогрессии расчетный год определяют по формуле:

fp-I+¥?x { 1 ЧТы - 1 1

xlglF^-Vr-J' <зл>

где q — знаменатель геометрической прогрессии, описывающий рост интенсивности движения от года к году; Гсл -— срок службы, годы.

Кривая, показанная на рис. 3.1, получена расчетом:

/>-!-/-,, (3.2)

где р — надежность дорожной одежды по прочности; г, — степень деформируемости дорожной одежды;

r^l--UTexp[^^Ml^np. (3,3, я^-кар, L 2,- ]

SK — среднее квадратнческое отклонение коэффициента прочности па участках с остаточными деформациями;

"А^пв — среднее значение коэффициента прочности на участке с остаточными деформациями, в среднем

"ТГпр-0,7;

Л"пр1. /<прг — численные значения коэффициентов прочности, в пределах которых определяют величину г;

Л"пр = V£rp.

£ф, £тр —фактический и требуемый модули упругости.

Надежность тесно связана с понятием отказа, под которым понимают событие, характеризующее потерю работоспособности или выход из строя элемента какой-либо системы.

Для дорожной одежды под отказом понимают снижение расчетной прочности за период менее предусмотренного расчетом. В обшем случае отказ дорожной одежды — это событие, при котором нарушается возможность транспортного потока выполнять определенную удельную работу (в тонно-километрах за час или сутки). Отказ дорожной одежды может возникнуть при снижении ее прочности, ухудшении ровности и сцепных качеств покрытия дороги. Учитывая, что появление отказов дорожной одежды происходит не сразу, а по мере ее эксплуатации, мероприятия по улучшению состояния дорожных одежд следует выполнять стадийно.

г>.$

Анализ основных понятий теории надежности с точки зрения использования их для решения вопросов эксплуатации автомобильных дорог и стадийного их совершенствования был выполнен Ю. В. Слободчиковым и Ю. М. Ситниковым. Ими была разработана диаграмма изменения уровня надежности дорожной одежды в процессе ее эксплуатации (рис. 3,2). Эта диаграмма основана на том, что в начальный период эксплуатации дороги уровень ее надежности — наивысший и определяется принятой конструкцией дорожной одежды и основания. В процессе эксплуатации характеристики дорожного покрытия не остаются постоянными, происходит снижение первоначального качества дорожного покрытия.

В момент необходимости капитального ремонта дорожное покрытие достигает своих предельных технических характеристик, когда дальнейшая эксплуатация дороги становится невозможной, т. е. возникает отказ. Этот момент характеризует нижний предельно допустимый уровень надежности. Если не выполняются средние ремонты, то такой нижний предел наступает быстро вследствие интенсивного прогрессирующего разрушения дорожного покрытия. Выполнение работ по содержанию дороги и средних ремонтов отдаляют сроки проведения капитального ремонта и таким образом увеличивают общий срок службы покрытия. Сроки проведения текущих и средних ремонтов являются технико-экономическим понятием. Поэтому внутри контура (см. рис. 3.2) предельных технических уровней надежности существует контур экономически целесообразных уровней надежности. Путем периодических ремонтов повышают надежность покрытия до экономически целесообразного уровня. Таким образом, возникающие на дороге

отказы устраняются ремонтами. Общая долговечность всей дороги складывается из суммы сроков службы конструкции, определяемых временем наступления промежуточных отказов.

После исчерпания возможности конструкции обеспечивать требуемые эксплуатационные характеристики на основе ремонтов и содержания необходим перевод этой конструкции в новое качественное состояние на основе реконструкции, т. с, устройства более капитального покрытия.

Ю. В. Слободчиков и 10. М. Ситников рекомендуют следующую зависимость для оценки уровня надежности битумоминерального покрытия

Р-«Р(-^Г). <3-4>

где и —текущее значение площади, подверженной деформации, тыс. мг;

т—количество ремонтных бригад; !„ —время, необходимое для ремонта 1000 м! покрытия.

дороги одной бригадой.

Подобный метод обоснования средних ремонтов был ранее использован проф. А. К. Бируля. Отличие методов заключается в том, что А. К. Бнруля в качестве главного критерия применял среднюю скорость движения, а не надежность.

Понятие о надежности может быть применено и к таким элементам дороги, как поперечный профиль и геометрические элементы. В этом случае под отказом следует понимать событие, когда интенсивность движения превышает пропускную способность дороги при рассматриваемых дорожных

условиях.

В соответствии с теорией надежности при нерезервированных системах, какой является автомобильная дорога с одной проезжей частью, надежность дороги в целом оценивается надежностью

К

ее составных элементов (дорожной одежды и покрытия, искусственных сооружений, земляного по-лотпа, геометрических элементов).

Дорога, имеющая несколько полос движения, представляет собой резервируемую систему, при которой исключается полный отказ, так как можно переключить движение на действующую проезжую часть.

Более узким понятием является проезжаемость Пороги. Под проезжаемостыо автомобильной дороги понимают возможность проезда одиночных автомобилей различных типов с минимально допустимой скоростью в различные периоды года.

Условия проезда существенно меняются в течение года для одной и той же дороги. Дороги высших категорий должны обеспечивать круглогодичную проезжаемость. На дорогах I категории благодаря оперативному содержанию дороги обеспечиваются практически одинаковые условия проезда как в летний, так и в осенне-зимний пернбды. По этим дорогам возможен проезд всех типов ав-то.мобилен, выпускаемых отечественной автомобильной промышленностью с нагрузкой, не превышающей расчетную. Ограничения проезжаемости могут быть только для специальных или сверхтяжелых транспортных средств, имеющих большой вес, так как толщина дорожной одежды и конструкция искусственных сооружений не всегда рассчитаны на пропуск таких нагрузок. В этом случае следует говорить о проезжаемости дороги для рассматриваемого типа транспортного средства. Дороги более низких категорий имеют ограниченную проезжаемость для разных типов автомобилей. Наличие крутого подъема не влияет на проезжаемость по дороге легкового автомобиля, но оказывает большое влияние на режим движе-

ния тяжелого грузового автомобиля. Проезжаемость дороги при наличии кривых малых радиусов в плане зависит от габаритов автомобилей. Могут возникнуть ситуации, при которых для проезда крупногабаритного автомобиля необходимо осуществление специальных мероприятий по уши-рению проезжей части.

Дорога может быть полностью или частично не проезжаемой для транспортных средств, имеющих большие габариты по высоте.

На некоторых дорогах возможны случаи полного отсутствия проезжаемости вследствие временного затопления в весенний период, заносов снегом зимой.

Характерным случаем отсутствия проезжаемости для отдельных видов транспорта является период появления на некоторых дорогах низких категорий пучин.

Решающее влияние на проезжаемость дорог оказывают погодно-климатические условия. Так, например, появление гололеда приводит к резкому снижению проезжаемости дороги часто на длительные периоды (иногда на 8—12 ч).

Наиболее существенное влияние оказывают погодные условия на проезжаемость грунтовых дорог. В сухое время года эти дороги имеют хорошую проезжаемость, однако в весенний и осенний периоды такие дороги становятся практически не проезжаемыми для обычных автомобилей. На условия проезжаемости таких дорог влияют типы

грунтов.

Таким образом, на проезжаемость автомобильных дорог оказывают влияние следующие факторы: состояние и прочность дорожной одежды, состояние проезжей части; погодные и климатические условия.

^7

Опыт эксплуатации дорог с незначительной интенсивностью показывает, что с экономической точки зрения имеет смысл закрывать движение на отдельных дорогах низких категорий в неблагоприятные периоды. Этот способ снижения стоимости строительства дорог широко используется дорожниками Индии. Вместо водопропускных труб строят лотки, обеспечивающие пропуск воды в период паводка. Большую часть года эти лотки проезжаемы, так как реки полиостью пересыхают.

Весьма полезным является наличие в дорожно-экспдуатацжжных участках карт или схем степени проезжаемости дорог для разных транспортных средств. Сведения о проезжаемости дорог необходимы для планирования маршрутов грузовых и пассажирских перевозок автотранспортными предприятиями. Учет показателей надежности и проезжаемости автомобильных дорог позволяет дать более полную характеристику транспортно-эксплуа-тационного состояния дороги.