- •Введение
- •Раздел I условия работы автомобильных дорог и управление ими глава 1. Влияние развития и состояния дорожной сети на работу автомобильного транспорта
- •1.1. Тенденции развития автомобильного транспорта и характеристик автомобилей, влияющих на требования к состоянию дорог
- •1.2. Темпы развития и структура дорожной сети
- •1.3. Общие требования к техническому уровню и эксплуатационному состоянию автомобильных дорог
- •1.4. Состояние дорожной сети и его влияние на работу автомобильного транспорта
- •1.5. Состояние дорог и безопасность движения
- •Глава 2. Роль дорожной службы в управлении состоянием автомобильных дорог
- •2.1. Общие требования и принципы управления состоянием автомобильных дорог
- •2.2. Основные задачи и функции дорожно-эксплуатационной службы
- •2.3. Принципы организации дорожной службы и ее производственные подразделения
- •Глава 3. Требования к транспортно-эксплуатационному состоянию автомобильных дорог
- •3.1. Общие положения. Основные показатели оценки транспортно-эксплуатационного состояния дорог
- •3.2. Требования к обеспечению основных потребительских свойств автомобильных дорог
- •3.3. Требования к техническим параметрам и характеристикам дорог
- •3.4. Допустимые габариты, осевая нагрузка и общая масса автомобилей
- •Раздел II изменение состояния дорог в процессе эксплуатации глава 4. Воздействие автомобилей и природных факторов на дорогу и условия движения
- •4.1. Взаимодействие автомобиля и дороги
- •4.2. Воздействие автомобильных нагрузок на дорожные одежды
- •4.3. Влияние климата и погоды на состояние дорог и условия движения автомобилей
- •4.4. Районирование территории по условиям движения на дорогах
- •4.5. Воздействие природных факторов на дорогу
- •4.6. Водно-тепловой режим земляного полотна в процессе эксплуатации дорог и его влияние на условия работы дорожных одежд
- •4.7. Пучины на автомобильных дорогах и причины их образования.
- •Глава 5. Процесс развития и причины возникновения деформаций и разрушений автомобильных дорог
- •5.1. Общие закономерности изменений состояния дорог в процессе эксплуатации и их основные причины
- •5.2. Условия нагружения и основные причины возникновения деформаций земляного полотна
- •5.3. Основные причины возникновения деформаций дорожных одежд и покрытий
- •5.4. Причины образования трещин и ямочности и их влияние на состояние дорожной одежды
- •5.5. Условия образования колей и их влияние на движение автомобилей.
- •Глава 6. Виды деформаций и разрушений автомобильных дорог в процессе эксплуатации
- •6.1. Деформации и разрушения земляного полотна и водоотвода
- •6.2. Деформации и разрушения нежестких дорожных одежд
- •6.3. Деформации и разрушения цементобетонных покрытий
- •6.4. Износ дорожных покрытий и его причины
- •Глава 7. Закономерности изменения основных транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильных дорог
- •7.1. Общий характер изменения прочности дорожных одежд в процессе эксплуатации
- •7.2. Динамика изменения ровности дорожных покрытий в зависимости от начальной ровности и грузонапряжённости
- •7.3. Шероховатость и сцепные качества дорожных покрытий
- •7.4. Работоспособность и критерии назначения ремонтных работ
- •Разделiiiмониторинг состояния автомобильных дорог глава 8. Методы определения транспортно-эксплуатационных показателей автомобильных дорог
- •8.1. Потребительские свойства как основные показатели состояния дороги
- •8.2. Скорость движения и методы её определения
- •8.3. Влияние параметров и состояния дороги на скорость движения автомобилей
- •8.4. Оценка влияния климатических факторов на скорость движения
- •8.5. Пропускная способность и уровни загрузки дороги движением
- •8.6. Оценка влияния дорожных условий на безопасность движения
- •8.7. Методы выявления участков концентрации дорожно-транспортных происшествий
- •Глава 9. Методы оценки транспортно-эксплуатационного состояния дорог
- •9.1. Классификации методов оценки состояния дорог
- •9.2. Определение фактической категории существующей дороги
- •9.3. Методы визуальной оценки состояния дорог
- •9.4. Методы оценки состояния дорог по техническим параметрам и физическим характеристикам и комбинированные методы
- •9.5. Методика комплексной оценки качества и состояния дорог по их потребительским свойствам
- •Глава 10. Диагностика как основа оценки состояния дорог и планирования ремонтных работ
- •10.1. Цель и задачи диагностики автомобильных дорог. Организация работ по диагностике
- •10.2. Измерение параметров геометрических элементов дорог
- •10.3. Измерение прочности дорожных одежд
- •10.4. Измерение продольной и поперечной ровности дорожных покрытий
- •10.5. Измерение шероховатости и сцепных качеств покрытий
- •10.6. Определение состояния земляного полотна
- •Раздел IV система мероприятий по содержанию и ремонту дорог и их планирование глава 11. Классификация и планирование работ по содержанию и ремонту дорог
- •11.1. Основные принципы классификации работ по ремонту и содержанию
- •11.2. Классификация работ по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования
- •11.3. Межремонтные сроки службы дорожных одежд и покрытий
- •11.4. Особенности планирования работ по содержанию и ремонту дорог
- •11.5. Планирование дорожно-ремонтных работ на основе результатов диагностики
- •11.6. Планирование ремонтных работ с учётом условий их финансирования и использованием программы технико-экономического анализа
- •Глава 12. Мероприятия по организации и обеспечению безопасности движения на дорогах
- •12.1. Методы организации и обеспечения безопасности движения на автомобильных дорогах
- •12.2. Обеспечение ровности и шероховатости дорожных покрытий
- •12.3. Совершенствование геометрических параметров и характеристик дорог для повышения безопасности движения
- •12.4. Обеспечение безопасности движения на пересечениях и на участках дорог в населённых пунктах. Освещение автомобильных дорог
- •12.5. Организация и обеспечение безопасности движения в сложных погодных условиях
- •12.6. Оценка эффективности мероприятий по повышению безопасности движения
- •Раздел V технология содержания автомобильных дорог глава 13. Содержание дорог весной, летом и осенью
- •13.1. Содержание земляного полотна и полосы отвода
- •13.2 Содержание дорожных одежд
- •13.3. Ремонт трещин асфальтобетонных покрытий
- •13.4. Ямочный ремонт покрытий из асфальтобетона и битумоминеральных материалов. Основные способы ямочного ремонта и технологические операции
- •13.5. Обеспыливание дорог
- •13.6. Элементы обустройства дорог, средства организации и обеспечения безопасности движения, их содержание и ремонт
- •13.7. Особенности содержания дорог в горной местности
- •13.8. Борьба с песчаными заносами
- •Глава 14. Озеленение автомобильных дорог
- •14.1. Классификация видов озеленения автомобильных дорог
- •14.2. Снегозащитные лесонасаждения
- •14.3. Принципы назначения и улучшения основных показателей снегозадерживающих лесонасаждений
- •14.4. Противоэрозионное и шумо-газо-пылезащитное озеленение
- •14.5. Декоративное озеленение
- •14.6. Технология создания и уход за снегозащитными лесонасаждениями
- •Глава 15. Зимнее содержание дорог
- •15.1. Условия движения по автомобильным дорогам зимой и требования к их содержанию
- •15.2. Снегопринос и снегозаносимость дорог. Районирование территории по трудности снегоборьбы на автомобильных дорогах
- •15.3. Защита дорог от снежных заносов
- •15.4. Очистка дорог от снега
- •15.5. Борьба с зимней скользкостью
- •15.6. Наледи и борьба с ними
- •Раздел VI. Технология и средства механизации работ по содержанию и ремонту автомобильных дорог глава 16. Ремонт земляного полотна и системы водоотвода
- •16.1. Основные виды работ, выполняемых при капитальном ремонте и ремонте земляного полотна и системы водоотвода
- •16.2. Подготовительные работы к ремонту земляного полотна и водоотвода
- •16.3. Ремонт обочин и откосов земляного полотна
- •16.4. Ремонт системы водоотвода
- •16.5. Ремонт пучинистых участков
- •16.6. Уширение земляного полотна и исправление продольного профиля
- •Глава 17. Ремонт покрытий и дорожных одежд
- •17.1. Последовательность работ при ремонте дорожных одежд и покрытий
- •17.2. Устройство слоев износа, защитных и шероховатых слоев
- •17.3. Регенерация покрытий и нежёстких дорожных одежд
- •17.4. Содержание и ремонт цементобетонных покрытий
- •17.5. Ремонт гравийных и щебёночных покрытий
- •17.6. Усиление и уширение дорожных одежд
- •Глава 18. Ликвидация колей на автомобильных дорогах
- •18.1. Оценка характера и выявление причин колееобразования
- •18.2. Расчёт и прогнозирование глубины колеи и динамики её развития
- •18.3. Классификация методов борьбы с колееобразованием на автомобильных дорогах
- •18.4. Ликвидация колей без устранения или с частичным устранением причин колееобразования
- •18.5. Методы ликвидации колей с устранением причин колееобразования
- •18.6. Мероприятия по предупреждению образования колей
- •Глава 19. Машины и оборудование для содержания и ремонта автомобильных дорог
- •19.1. Машины для содержания автомобильных дорог в летний период
- •19.2. Машины для зимнего содержания дорог и комбинированные машины
- •19.3. Машины и оборудование для ремонта автомобильных дорог
- •19.4. Машины для разметки покрытий
- •Раздел VII организационное и финансовое обеспечение эксплуатационного содержания автомобильных дорог глава 20. Сохранность дорог в процессе эксплуатации
- •20.1. Обеспечение сохранности автомобильных дорог
- •20.2. Порядок сезонного ограничения движения
- •20.3. Порядок пропуска негабаритных и тяжеловесных грузов
- •20.4. Весовой контроль на автомобильных дорогах
- •20.5. Ограждение мест производства дорожных работ и организация движения
- •Глава 21. Технический учёт, паспортизация и инвентаризация автомобильных дорог
- •21.1. Порядок технического учёта, инвентаризации и паспортизации автомобильных дорог
- •Раздел 3 «Экономическая характеристика» отражает данные экономических обследований, изысканий, учёта движения, статистических и экономических обзоров.
- •21.2. Учёт движения на автомобильных дорогах
- •21.3. Автоматизированные банки дорожных данных
- •Глава 22. Организация и финансирование работ по содержанию и ремонту дорог
- •22.1. Особенности и задачи организации работ по содержанию и ремонту дорог
- •22.2. Проектирование организации работ по содержанию дорог
- •22.3. Проектирование организации ремонта дорог
- •22.4. Методы оптимизации проектных решений по содержанию и ремонту дорог
- •22.5. Финансирование работ по ремонту и содержанию дорог
- •Глава 23. Оценка эффективности проектов ремонта дорог
- •23.1. Принципы и показатели оценки эффективности
- •23.2. Формы общественной эффективности инвестиций в ремонт дорог
- •23.3. Учёт неопределённости и риска при оценке эффективности ремонта дорог
- •Глава 24. Планирование и анализ производственно-финансовой деятельности дорожных организаций по содержанию и ремонту автомобильных дорог
- •24.1. Виды, основные задачи и нормативная база планирования
- •24.2. Содержание и порядок разработки основных разделов годового плана деятельности дорожных организаций
- •24.3. Экономический анализ деятельности дорожных организаций
- •Список литературы
8.5. Пропускная способность и уровни загрузки дороги движением
Пропускная способность автомобильной дороги- это максимальное количество автомобилей, которое может пропустить данный участок дороги в единицу времени, ауровень загрузки дороги движением- это отношение фактической интенсивности движения, приведённой к пропускной способности легковых автомобилей.
Методы определения пропускной способности и уровня загрузки дороги движением основаны на закономерностях, описывающих связи между тремя характеристиками транспортного потока: интенсивностью, N, авт./ч; плотностью движения, т.е. числом автомобилей на единицу длины полосы движения,q, авт./км; скоростью движения,V, км/ч:
N=qV, авт./ч (8.31)
Графическое изображение этой зависимости называют основной диаграммой транспортного полотна. Она обладает рядом свойств, которые широко используются при организации и регулировании движения.
Различают теоретическую максимальную и практическую пропускную способность.
Теоретическая максимальная пропускная способностьРmах- это пропускная способность для эталонного горизонтального участка дороги, определяемая расчетом по формулам динамической теории движения транспортных потоков для идеализированного колонного движения однотипных легковых автомобилей. В основу расчёта теоретической пропускной способности положены уравнения:
где (8.32)
V- скорость движения, км/ч;
L- динамический габарит автомобиля, м;
t- временной интервал между проходами автомобилей, с.
Следует иметь в виду, что в динамический габарит входит расстояние между автомобилями и длина самого автомобиля:
L = lp + ST + lA + lo, где (8.33)
lp- путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, м;
ST- тормозной путь, м;
lA- длина автомобиля, м;
lo- забор безопасности до впереди следующего автомобиля, м.
После подстановки этих значений в формулу получим
(8.34)
Однако в этих уравнениях не учитывается наиболее вероятная схема движения автомобилей в пачках или в колонне. С учетом этого расчётная формула теоретической пропускной способности имеет вид:
где (8.35)
V- оптимальная скорость движения, м/с;
lb- расстояние безопасности между автомобилями в пачке или колонне, м.
Расстояние безопасности определяют по формуле:
где (8.36)
а1- замедление первого автомобиля при аварийном торможении, м/с2;
а1- замедление второго автомобиля при нормальном торможении, м/с2;
tr1,tr2- время реакции водителя первого и второго автомобиля соответственно, с.
Пропускная способность является функцией скорости движения и допустимого расстояния между автомобилями, которые связаны с состоянием дорог и погодными условиями.
Многочисленными исследованиями установлено, что оптимальная скорость транспортного потока, соответствующая максимальной пропускной способности, колеблется от 40 до 60 км/ч [1,2,11,85,105].
Практическая пропускная способность Р- это наибольшее число автомобилей, которое может быть пропущено участком дороги в реальных дорожных и погодно-климатических условиях. Для вычисления практической пропускной способности проф. В.В. Сильянов предложил формулу
Р=ВРmax, где (8.37)
В- итоговый коэффициент снижения пропускной способности; вычисляется как произведение 15 частных коэффициентов, учитывающих различные параметры и характеристики дорожных условий. ВеличинаВколеблется от 0,3 до 1,0.
При увеличении плотности транспортного потока возрастают взаимные помехи между автомобилями, скорость движения уменьшается, уменьшается и пропускная способность. Абсолютная пропускная способность полосы движения при интервалах между автомобилями t=lс может достигать 3600 авт./ч. Однако её реализация практически невозможна. Поэтому для реальных условий исходят из следующих значений пропускной способности: для двухполосных дорог - 2000 авт./ч в обоих направлениях; для трёхполосных - 4000 авт./ч в обоих направлениях; для многополосных автомагистралей 1250 авт./ч - для крайней правой полосы, 1800 авт./ч - для крайней левой полосы и 1500-1700 авт./ч - для средних полос движения [105].
Пропускная способность наиболее заметно снижается в неблагоприятные для движения осенне-весенний и зимний периоды года, особенно в периоды действия неблагоприятных погодно-климатических факторов: во время дождей, снегопадов, гололеда, тумана и др. В этих условиях чаше всего происходят заторы на участках дорог с высокой интенсивностью движения, когда требуемые по безопасности движения интервалы между автомобилями существенно превышают оптимальные по пропускной способности.
Выполненными исследованиями [12] установлено весьма важное положение: связность транспортного потока не является величиной постоянной. Она существенно изменяется в зависимости от состояния покрытия и условий погоды. На сухом шероховатом покрытии взаимное влияние автомобилей начинает ощущаться при интервалах менее 10 с, то есть при интенсивности более 360 авт./ч, на мокром шероховатом покрытии при интервалах менее 11 с, а на снежном накате взаимное влияние заметно при интервалах меньше 15 с, то есть при интенсивности более 240 авт./ч, а при гололёде уже при интервалах менее 20 с, то есть при интенсивности более 180 авт./ч (рис. 8.13). Соответственно изменяется скорость движения и пропускная способность (рис. 8.14). Поэтому пропускную способность необходимо определять для осенне-весеннего и зимнего периодов года по формуле проф. А.П. Васильева:
где (8.38)
- коэффициент, учитывающий движение по встречной полосе, а для многополосных дорог - по соседней полосе (для двухполосных дорог принимают 0,7-0,9, а для многополосных 0,8-0,9);
- коэффициент, зависящий от дорожных и метеорологических условий;
- средняя скорость свободного движения автомобилей в реальных дорожных и метеорологических условиях, км/ч по формуле (8.2);
qmax- максимальная плотность потока, авт./км. Принимают 85-90 авт./км.
Рис. 8.13. Зависимость размеров часто повторяющихся интервалов в пачках автомобилей от скорости и состояния покрытия: 1 - шероховатое сухое; 2 - то же, мокрое; 3 - частичный гололёд; 4 - снежный накат; 5 - гололёд; 6 - сырая грязь
Рис. 8.14. Зависимость пропускной способности от скорости при разных состояниях покрытия: 1 - шероховатое сухое; 2 - то же, мокрое; 3 - частичный гололёд; 4 - снежный накат; 5 - гололёд
При скорости более 55-60 км/ч пропускную способность не рассчитывают, а принимают для двухполосных дорог 1400-1500 авт./ч на одну полосу, а для автомагистралей 1400 авт./ч для крайней правой полосы, 1800-2000 авт./ч для крайней левой полосы и 1500-1700 авт./ч для средних полос движения.
Значения коэффициента а вычисляют по формуле:
= 0,65 - 0,00425Vф.max, где (8.39)
Vф.max- максимальная скорость движения при фактическом (расчётном) состоянии и метеорологических условий.
Уровень загрузки в расчётный период года определяется как отношение
где (8.40)
- интенсивность движения в расчётный период года, приведённая к легковому автомобилю, авт./ч;
п- число полос движения.
где (8.41)
Nсез- сезонная интенсивность движения в реальных автомобилях, авт./ч;
n1,n2, ..., ni- количество автомобилей различных типов в составе интенсивности движения, авт./ч;
1,2, ..., i- коэффициенты приведения различных автомобилей к расчётному легковому. Принимают в соответствии соСНиП 2.05.02-85.
В случае когда известна только среднегодовая интенсивность, можно воспользоваться осреднёнными значениями коэффициентов сезонных колебаний интенсивности движения [5,7] (табл. 8.13).
Таблица 8.13
Значения по периодам года
Сезоны года |
летний |
осенний |
зимний |
весенний |
Дороги I и II категорий |
1,0 |
1,1-1,4 |
0,7-1,0 |
0,8-0,9 |
Дороги III, IV, и V категорий |
1,0 |
1,2 |
1,0 |
0,8 |
Тогда уровень загрузки в расчётный период будет
(8.42)
В связи с тем что пропускная способность дорог при неблагоприятных условиях погоды значительно меньше, чем в эталонных условиях, уровень загрузки движением и состояние транспортного потока при одной и той же фактической интенсивности в различные периоды года может колебаться в значительных пределах (табл. 8.14). Исходя из этого может быть установлена допустимая интенсивность движения для различных категорий дорог и периодов года (табл. 8.15).
Таблица 8.14
Уровень удобства |
Уровень загрузки Z |
Максимальная интенсивность движения по двум полосам при данном уровне загрузки, авт./ч |
Коэффициент влияния встречного потока |
Состояние потока | ||
летом |
в переходные периоды |
зимой | ||||
А |
Меньше 0,2 |
430 |
360 |
310 |
0.9 |
Свободное |
Б |
0,2-0,45 |
430-850 |
360-720 |
310-620 |
0,8 |
Частично-связанное |
В |
0,45-0.70 |
860-1260 |
720-1050 |
620-890 |
0,75 |
Связанное |
Г-а |
0,4-1,0 |
1260-1680 |
1050-1400 |
890-1190 |
0,7 |
Насыщенное |
Г-б |
0; 0,1 |
0-1800 |
0-1700 |
0-1500 |
- |
Плотное насыщенное, заторы |
Таблица 8.15
Категория дороги, характеристика проезжей части и обочин |
Расчётная интенсивность движения в двух направлениях при уровне загрузки 0,5-0,7 авт./ч* | ||
летом |
в переходные периоды |
зимой | |
II категория: |
|
|
|
при ширине проезжей части 7,5 м с укреплёнными обочинами или краевыми полосами |
1300 |
1100 |
1000 |
при ширине проезжей части 7,5 м без укреплённых обочин и краевых полос |
1200 |
900 |
800 |
III категория: |
|
|
|
при ширине проезжей части 7,0 м с укреплёнными обочинами и краевыми полосами |
1200 |
1000 |
850 |
при ширине проезжей части 7,0 м без укреплённых обочин и краевых полос |
1000 |
750 |
650 |
IV категория: |
|
|
|
при ширине проезжей части 6,0 м с укреплёнными обочинами и краевыми полосами |
1000 |
800 |
600 |
при ширине проезжей части 6,0 м без укреплённых обочин и краевых полос |
800 |
600 |
400 |
* В физических автомобилях при среднем составе транспортного потока.
Однако даже при самом неблагоприятном составе транспортного потока в обычных условиях на дорогах III-IV категорий, построенных в соответствии со СНиП Д.5-72 иСНиП 2.05.02-85, уровень загрузки не будет превышать рекомендуемых величин и нет необходимости его оценивать. Исключение составляют участки горных дорог без укрепленных краевых полос, на которых в зимний и весенне-осенний периоды года уровень загрузки может превысить расчетный. Что касается дорог I и II категорий, то проверка их пропускной способности и уровней загрузки обязательна. В первую очередь, эта проверка должна выполняться для условий работы дорог в зимний и переходные периоды года. Особое внимание необходимо уделять оценке пропускной способности на участках дорог вблизи подходов к городам на расстоянии от 30 до 70 км от городов, которые обычно перегружены движением. На дорогах с высокой интенсивностью движения необходимо проверять возможность и очередность образования заторов при различных метеорологических условиях.
Уровень загрузки дороги движением принят за критерий оценки качества дорог по пропускной способности. Кроме этого критерия для обобщения характеристики условий движения по дороге по степени удобства и безопасности в зарубежной практике широко используется понятие об уровнях обслуживания. Так, в США насчитывают шесть таких уровней: А, В, С, Д, Е, F. Каждому уровню обслуживания соответствует определенное состояние транспортного потока по интенсивности, плотности и скорости движения.
Проф. Сильянов В. В. использовал их, назвав уровнями удобства движения, и предложил выделить пять таких уровней: А, Б, В, Г-а и Г-б [23]. Основными характеристиками уровней удобства движения кроме уровня загрузки принята скорость (коэффициент скорости) и интенсивность движения (коэффициент насыщения движением). Коэффициент скорости движения
где (8.43)
- средняя скорость движения при рассматриваемом уровне удобства;
- то же, при уровне удобства А.
Коэффициент насыщения движением
где (8.44)
qmax- средняя плотность движения при рассматриваемом уровне, авт./км;
qz - максимальная плотность движения, авт./км.
Уровень удобства А соответствует условиям, при которых отсутствует взаимодействие между автомобилями. Уровень удобства Б - взаимодействие между автомобилями начинает ощущаться, образуются отдельные группы. Число обгонов возрастает. Уровень удобства В характерен появлением колонн автомобилей и сокращением числа обгонов. Уровень Г-а - движение колонное с небольшими разрывами. Обгоны отсутствуют. При уровне удобства Г-а автомобили движутся непрерывной колонной с частыми остановками (заторами). Такое движение чаще всего наблюдается на участках дорог с высокой интенсивностью при неблагоприятных условиях погоды. Однако на подходах к крупным городам, а также на дорогах курортного направления такие условия могут наблюдаться круглогодично и летом в период массового отдыха соответственно.