301-000635

Учитывая определеннее стадии в появлении отказов работоспособности дорожной одежды, мероприятия по улучшению состояния дорожных одежд следует выполнять также стадийно. Понятие о надежности может быть применено и к таким элементам дороги, как поперечный профиль и геометрические элементы. В этом случае под отказом следует понимать снижение пропускной способности ниже расчетных значений, при которых имеет место неэкономичная удельная работа и провозная способность. То же самое относится и к средствам организация движения. Учёт показателей проезжаемости и надежности автомобильных дорог позволяет дать более полную характеристику транспорт- но-эксплуатационного состояния дороги.

2.3.2. Влияние ровности покрытия на аварийность и режим движения автомобилей

Ровность является одним из основных показателей, характеризующих удобство движения по автомобильной дороге и оказывающих решающее влияние на скорость движения и транспортную работу дороги в целом.

Плохое состояние покрытия дороги значительно ухудшает условия движения, появляются вредные для водителя и автомобиля вибрации. Также существенно усложняются условия работы водителя, так как он длительное время должен следить за состоянием проезжей части, часто изменять траекторию движения, тормозить и разгоняться. Все это отвлекает его внимание от других важных, с точки зрения безопасности движения, элементов дороги и автомобилей. Поэтому ухудшение ровности приводят к повышению аварийности (рис. 2.9). Величину ровности измеряют при строительстве и эксплуатации с помощью рейки длиной 3 м. Максимальная величина просвета под такой рейкой допускается не более 5 мм. Наиболее распространенный прибор для измерения ровности - толчкомер, впервые предложенный в 30-х годах проф. А. К. Бируля. Этот прибор состоит (рис. 2.10) из установленной в кузове автомобиля храповой муфты (I), который соединен с задним мостом (б) автомобиля гибким тросом (2). Этот трос двумя витками намотан на барабан (3), жестко соединенный с храповой муфтой. Конец троса через пружину (4) прикреплен к станине прибора. При сжатии рессор и при колебаниях кузова автомобиля натянутый трос проворачивает барабан и храповую муфту. Поворот храповой муфты передается счетному механизму (5). Имеются большое разнообразие приборов разработанных МАДИ, ХАДИ, Союздорнии, СибАДИ и т.д., т.е. в лабораториях автодорожных институтов и университетов. В Союздорнии разработан быстроходный ровномер, позволяющий записывать продольный профиль на принципе ультразвукового эхолота. Этот прибор очень труден в эксплуатации, из-за чрезмерной чувствительности.

На рис. 2.9 приведены результаты измерений скоростей, проведенные Ю. В. Слободчиковым при различной ровности покрытия. Характерным является снижение скорости всех типов автомобилей по мере ухудшения ровности.

31

Эту зависимость с достаточной точностью можно описать уравнениями: для легковых автомобилей

В уравнениях ( 3.2 ) и ( 3.3 ) S - показания толчкомера в см/км. Исследования, проведенные в Белдорнии А.Н.Нечаевым, позволили полу-

чить следующие зависимости скорости движения от ровности:

В уравнениях (3.4), (3.5), (3.6) Кр – показатель ровности

Рис. 2.9. Влияние ровности на скорость (1.2.) и аварийность (3):

1 – скорость легковых автомобилей; 2 – скорость грузовых автомобилей

Рис. 2.10. Схема устройства толчкомера:

1 – храповая муфта; 2 – гибкий трос; 3 – барабан; 4 – пружина; 5 – счетный механизм; 6 – задний мост автомобиля

32

Практика показывает, что при очень высокой ровности движения водители склонны к превышению допустимых скоростей движения. Поэтому в настоящее время наряду с решением проблемы обеспечения высокой ровности покрытия ставится задача разработки методов предупреждения водителей о превышении допустимой скорости движения. Одним из таких методов является устройство шумовых и трясущих полос.

На кафедре проектирования дорог МАДИ в 1970 г. впервые в СССР А. Салырходжаевым были проведены опыты снижения скоростей движения на опасных участках дорог путем устройства трясущих полос. Эти полосы представляли собой поперечные полосы поверхностной обработки с крупностью щебня 5- 15 мм и 15-25 мм. При обеспечении видимости средняя скорость автомобиля на кривой радиусом 75м после установки полос снизилась на км/час.

В АНГЛИИ для резкого снижения скоростей движения на территории парков, подъездах широко применяют специальные возвышающиеся на 5-10 см поперечные полосы шириной 0,5-1,0 м из асфальтобетона.

Характерно, что по мере ухудшения ровности покрытия вначале снижение скорости движения приводит к уменьшение числа дорожных происшествий. Дальнейшее возрастание неровностей затрудняет управлениями автомобилем и приводит к быстрому возрастающему росту числа дорожно-транспортных происшествий.

Конечным результатом ухудшения ровности покрытий является рост себестоимости автомобильных перевозок. Для дорожных условий Абхазской ССр себестоимость автомобильных перевозок следующим образом меняется в зависимости от ухудшения ровности покрытий:

Ухудшение ровности покрытий, характеризуемое показаниями по толчкомеру S, связано с количеством пропущенных грузов в миллионах брутто-тонн Q – линейной зависимостью. Для битумоминеральных покрытий она выражается уравнением:

S = 23,5Q + 90, см/км (3.7)

При продолжении эксплуатации покрытий, для которых показания толчкомера превысили 500 см/км, начинается прогрессирующее ухудшение их ровности и появление выбоин, вплоть до разрушения покрытий.

Для нормирования требований к предельно допустимому снижению ровности покрытия была решена задача нахождения минимума суммарных приведенных расходов автомобильного транспорта на перевозки грузов и дорожного хозяйства, на ремонты дорожных покрытий. При этом учитывался ежегодный прирост интенсивности движения, снижение скорости на неровных покрытиях и ряд других факторов.

33

Врезультате были установлены дифференцированные требования к предельной величине допустимых показаний по толчкомеру В период эксплуатации дороги (табл.2.5).

ВХАДИ разработаны рекомендации (табл.2.5), позволяющие по показаниям толчкомера оценить состояние дорожного покрытия. Эти рекомендации получены для автомобиля «Волга» ГАЗ-21.

Поддержание ровности дорожного покрытия позволяет существенно снизить расходы, как на ремонт автомобилей, так и на ремонт дорожной одежды.

Таблица 2.5

Предельно допустимые показания по толчкомеру

2.3.3 Влияние сцепных качеств и шероховатости покрытия на аварийность и режим движения

Сцепные качества дорожного покрытия являются важнейшей характеристикой транспортного состояния дороги. Недостаточная величина сцепления шины колеса с покрытием является, как правило, первопричиной дорожнотранспортных происшествий.

Статистика показывает, что вследствие низкой величины коэффициента сцепления в весенний и осенний периоды происходит до 70% всех происшествий, в летний период – 30%.

На рис. 2.11 показана зависимость относительного количества дорожных происшествий от величины коэффициента сцепления. Вместе с тем величина коэффициента сцепления оказывает малозаметное влияние на скорости движения.

34

Рис. 2.11. Влияние величины коэффициента сцепления на аварийность

Так, величина снижения скорости при увлажнении покрытия не превышает 10-12 км/ч. Проведенные в США опыты на участке автомобильной магистрали показали, что после увлажнения покрытия средние скорости движения снизились незначительно и уменьшились всего на 3-5 км/ч.

Наиболее резкое снижение скорости (на 20 км/ч) наблюдается при появлении гололеда, когда водители особо осторожны.

Для рекомендации водителям безопасных режимов движения, а также для выявления участков дорог с низкими сцепными качествами необходимо иметь данные о величине коэффициента сцепления.

Измерения коэффициента сцепления могут выполняться или нормативными (малогабаритными) приборами, или динамометрическими тележками.

Существует две конструкции портативных приборов: маятникового типа и ротационного типа. Маятниковые приборы (рис. 2.12) очень широко распространены за рубежом. Они сравнительно просты в эксплуатации и позволяют достаточно быстро провести измерения. Наибольшее распространение из таких приборов получил прибор дорожно-исследовательской лаборатории Великобритании. Недостатком портативного прибора маятникового типа является малая площадь контакта образца шины с покрытием, трение с переменными и малыми скоростями и малый путь трения.

Большие преимущества имеет портативный прибор ротационного типа (рис. 2.12.б), разработанный в МАДИ Р.Ф. Лукашуком. Этот прибор имеет ряд преимуществ по сравнению с прибором маятникового типа, основным из них, является большая длина пути контакта образца шины с поверхностью дороги. Записывающее устройство прибора позволяет одновременно записывать силу сцепления и скорость вращения.

Существует большое количество динамометрических прицепов для измерения коэффициента сцепления: одноколесный прицеп МАДИ и Союздории, двухколесный прицеп НИИАТ. Наиболее универсальным является двухколесный динамометрический прицеп МАДИ, разработанный Кузнецовым. Этот

35

прицеп позволяет измерять коэффициент сцепления при разных углах установки колес (рис. 2.12, в), таким образом позволяя измерять коэффициент поперечного сцепления.

Перспективным является также применение пятого динамометрического колеса, устанавливаемого на колесо – моечной машине.

Рис. 2.12. Схемы приборов для оценки коэффициента сцепления:

а) маятниковый прибор; б) портативный прибор МАДИ ротационного типа

в) универсальный динамометрический прицеп МАДИ:

1-маятник, 2-образец резины шины, 3 – точка отсчета, 4 – поворотный рычаг, 5 – пружины, 6 – записывающее устройство, 7 – автомобиль, 8 – прицеп, 9 – устройство для поворота колес, 10 - колеса

Такое колесо может быть установлено под любым углом к к направлению движения. Прибор разработан в МАДИ и показал высокую эффективность и возможность бистро производить замеры.

36

Исследования показывают, что величина коэффициента сцепления зависит от большого числа факторов, связанных с покрытием, шиной и механическими условиями определения коэффициента сцепления. Большое влияние оказывает тип покрытия, его состояние и шероховатость. Наилучшие условия сцепления шины колеса с дорожным покрытием наблюдаются на сухом, чистом покрытии, наихудшие - обледенелом. Величина коэффициента сцепления зависит от шероховатости покрытия, высоты элементов микропрофиля поверхности дороги, расстояния между вершинами выступов, остроты выступов и соотношений шероховатости каменного материала (микрошероховатости). Требуется, чтобы высота выступов шероховатой поверхности была достаточна для выжимания воды из зоны контакта шины с покрытием. Этим условиям удовлетворяют покрытия, шероховатость которых образована частицами каменного материала, имеющими размеры в пределах 8-10 мм со средним шагом выступов 6,4-11 мм.

На рис. 2.13 показаны результаты исследования влияния на величину коэффициента сцепления, выполненного Ю. В. Кузнецовым. Существенное влияние на величину коэффициента сцепления оказывает рисунок протектора, давление в шине и скорость движения колеса. На величину коэффициента сцепления также оказывает влияние нагрузка на колесо, режим торможения. Все это указывает на сложность коэффициента сцепления как показателя сцепных качеств покрытия и необходимость его детального исследования. В СССР в «Строительных нормах и правилах» были впервые нормированы минимально допустимые значения коэффициента продольного сцепления (таблица 2.7), который измеряют при скорости 60 км/ч. Требования в нормах пока остаются прежними.

Таблица 2.7

Допустимые значения коэффициента продольного сцепления в разных условиях движения

37

2.3.4. Влияние погодно-климатических факторов на скорости движения

Существенные колебания скоростей движения связаны с изменением по- годно-климатических условий. Это вызвано значительным изменением условий движения на дороге. Водитель вынужден переходить к неблагоприятным режимам движения, с тем, чтобы не попасть в дорожное происшествие.

В течение года на одном и том же участке дороги отмечается резкое изменение скоростей и траекторий движения в течение сезонов года. Основное влияние оказывают следующие погодно – климатические факторы: туман, дождь, снег, гололедица, ветер. В результате комплексного воздействия этих факторов значительного ухудшаются условия движения, повышается вероятность совершения дорожно-транспортного происшествия.

Наблюдения за скоростями движения, проведенные А.П. Васильевым , показали, что существенное снижение их происходит при ухудшении условий движения: видимость, уменьшение геометрических параметров(снежные отложения на прикромочных полосах), сцепных качеств и т.д. (рис. 2.14.). В таблице 2.8 приведены данные, полученные им о скоростях движения в разные сезоны года. По этим же наблюдениям расстояние метеорологической видимости приводит к следующему снижению скоростей движения: при видимости 100 м (интенсивный снегопад) скорость снижается на 49%, при видимости 200 м - на

29%.

Для расчета скоростей движения в условиях различной метеорологической видимости А.П.Васильев рекомендует следующую зависимость:

V=V0+ аSe-bs (3.8.)

Где V0=14 км/ч – скорость транспортного потока при видимости 50 м S - метеорологическая видимость, м;

А и b – коэффициенты (для определения средней скорости А=306, b=1,8); Для определения скорости 95% обеспеченности А=223, b=1,82.

Принимая во внимание существенное влияние погодно – климатических факторов на скорость движения, необходимо особенно внимательно учитывать их в технико-экономических расчетах в оценке безопасности движения.

Рис. 2.13 Зависимость коэффициента поперечного сцепления от шероховатости сцепления

38

39

2.4.Влияние элементов дорог на режим движения автомобилей

2.4.1.Качественные состояния потока автомобилей

Сизменением интенсивности движения на дороге резко меняется качественное состояние транспортного потока и условия труда водителей. На качественное изменение состояния транспортного потока указывают результаты экспериментального исследования, изменения психофизиологических показателей водителя, аварийности и характеристики движения транспортного потока.

Для характеристики различных состояний потока автомобилей и условий движения введем следующие понятия: степень загрузки движением, коэффициент скорости движении; коэффициент насыщением движения; уровень удобства движения.

Под степенью загрузки движения Z будем понимать отношение интенсивности движения (N) к пропускной способности (Р) данного участка (или элемента) дороги, т.е.

Применение понятия степени загрузки позволяет строить сопоставимые зависимости характеристик потока автомобилей для дорог различных категорий, так как эта величина безразмерная. Величина Z может принимать любые значения от 0 до 1

Под коэффициентом скорости движения (C) будем понимать отношение скорости движения при каком-либо уровне удобства движения (Vz) к скорости движения в свободных условиях (Vж), которую выбирает водитель для обеспечения высокой комфортабельности поездки.

Величина желаемой скорости движения в свободных условиях зависит от многих показателей: расстояния до цели поездки, состояния водителя, его квалификации и опыта, состояния дорожного покрытия, геометрических элементов и планировочных решений на дороге. Отклонения от желаемых условий движения (например, невозможность водителя выдерживать желаемую скорость для своевременного достижения цели поездки) вызывает у водителя чувство снижения удобства и комфортабельность, а иногда и нервозность, которая может привести к неисправимым ошибкам – к дорожному происшествию.

Пол коэффициентом насыщения движением будем понимать отношение плотности при каком-либо уровне удобства (qz) к максимальной плотности

(qmax) , т.е.

Пол уровнем удобства движения будем понимать определенное качественное состояние потока автомобилей, при котором создаются качественные условия труда водителей, условия комфортабельности поездки и экономичности

40