21 Методы измерения сцепных качеств дорожных покрытий

Коэффициент сцепления — отношение результирующей реакции, возникающей в опорной плоскости касания колеса с поверхностью, к соответствующему значению нормальной нагрузки, действующей на колесо. Коэффициент поперечного сцепления является частью коэффициента сцепления, соответствующей движению колеса под углом к плоскости вращения колеса, а коэффициент продольного сцепления — частью коэффициента сцепления, соответствующей движению колеса в плоскости его вращения.

Коэффициент сцепления можно вычислить по формуле

φ = Т/Q,

где Т — горизонтальная реакция, кН; Q — нагрузка, кН.

Рисунок. Принципиальная схема сил при измерении коэффициента сцепления:

Т — горизонтальная реакция; Q — нагрузка; V — скорость измерения; ω —

Угловая скорость вращения измерительного колеса (равна нулю при пол- ностью заблокированном колесе); r — радиус измерительного колеса

Факторы, влияющие на сцепные качества покрытий

Коэффициент сцепления зависит от факторов, важнейшими из которых являются: скорость движения; величина нагрузки на колесо, его размеры; размер, конструкция, материал, внутреннее давление пневматической шины и протектор с его изменяющейся жесткостью и рисунком; условия контакта шины с покрытием; тип и состояние дорожного покрытия; износ покрытия и шины; материал и методы строительства; климатические условия и т.п.

С увеличением скорости движения сцепление между колесом автомобиля и дорогой снижается.

Однако наибольшее влияние на коэффициент сцепления оказывает комплексное действие повышения влажности дорожного покрытия и скорости движения, что приводит к увеличению длины тормозного пути и нарушению устойчивости автомобиля.

В процессе эксплуатации дороги происходит износ покрытия, особенно интенсивный в пределах полос наката. Степень износа, а следовательно, и условия сцепления колес автомобиля с дорожным покрытием зависят от срока службы покрытия и интенсивности движения. Неравномерное изменение условий сцепления в поперечном профиле дороги может привести к заносу автомобиля и дорожно-транспортному происшествию.

Безопасность движения зависит также от степени надежности сцепления колес автомобиля с дорогой на участках горизонтальных и вертикальных выпуклых кривых, в пределах которых на автомобиль действует центробежная сила, стремящаяся в первом случае сдвинуть его в наружную сторону закругления, а во втором — оторвать от поверхности дороги (уменьшение нагрузки на колесо). В связи с ухудшением условий сцепления и управляемости автомобилем безопасное движение на подобных участках возможно лишь с ограниченными скоростями.

На сцепные качества покрытий существенно влияет наличие грязи и влаги на отдельных участках. При экстренном торможении создается аварийная ситуация, так как длина тормозного пути на загрязненном или замасленном покрытии при малой величине коэффициента сцепления значительно больше, чем на чистом сухом покрытии дороги.

Низкие сцепные качества покрытий наблюдаются в местах выхода вяжущего (битума) на поверхность дороги, на участках, проходящих через лесные массивы (в период листопада), в местах частого увлажнения покрытий вследствие вечерних и утренних туманов (низины, поймы рек, озер, болот) и т.п. Большое количество дорожно-транспортных происшествий происходит при недостаточно высоком сопротивлении скольжению дорожных покрытий, особенно на пересечениях автомобильных дорог в одном уровне. Величина коэффициента сцепления в таких местах снижается вследствие полировки выступающих поверхностей каменных частиц дорожного покрытия в результате интенсивного движения автомобилей, а также применения для борьбы с гололедом песка, хлористого кальция или натрия. Поэтому к сцепным качествам покрытий на указанных участках следует предъявлять повышенные требования, применяя для устройства покрытий каменный материал с повышенным сопротивлением истиранию.

Как правило, отдельные участки дороги имеют либо разные типы покрытий, либо однородные покрытия, но с различными поверхностными обработками. Незначительные изменения в составе асфальтобетона, каменном материале или органическом вяжущем, различная технология производства работ влияют на коэффициент сцепления. Величина сопротивления скольжению также зависит от неодинаковой температуры поверхности покрытия на смежных участках, расположенных в залесённой и открытой местностях. Поэтому в процессе оценки сцепных качеств того или иного маршрута необходимо учитывать возможные изменения сопротивления скольжению и производить измерения на всех характерных участках с учетом изменений в поперечном профиле.

Таким образом, безопасность движения в значительной степени обусловлена условиями взаимодействия колес автомобиля с дорогой, а оценивать эти условия необходимо в первую очередь на наиболее опасных, скользких участках дороги, в местах возможного возникновения дорожно-транспортных происшествий. При этом потенциально опасные участки дорог следует систематически выявлять и принимать меры по повышению шероховатости покрытий или ограничению скорости движения автомобилей.

Следовательно, для предупреждения дорожно-транспортных происшествий, вызываемых недостаточным сцеплением шины с покрытием, необходимо регулярно проверять состояние покрытия, а на отдельных, особо опасных участках и в местах, где наиболее часто бывают ДТП, — оценивать скользкость дорог. Кроме того, следует изучать места концентрации дорожно-транспортных происшествий, составлять линейные графики происшествий и состояния сцепных качеств дорожного покрытия вдоль всего маршрута.