Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ особенностей строительства, ремонта и эксплуатации лесовозных автомобильных дорог 11
1.1 Разработка критериев оценки эксплуатационного уровня участков лесовозных автомобильных дорог 11
1.2 Анализ особенностей развития лесотранспортной инфраструктуры 17
1.3 Проблемы повышения транспортно-эксплуатационных качеств лесовозных автомобильных дорог 23
1.4 Цель и задачи исследования 25
2 Метеопрогнозирование появления отдельных природно климатических факторов, обуславливающих транспортно эксплуатационный уровень лесовозных автомобильных дорог 27
2.1 Некоторые статистические характеристики распределения природно-климатических факторов 27
2.2 Выводы 65
3 Экономико-математическая модель для определения областей применения видов покрытий 66
3.1 Информационная база модели 68
3.2 Области применения видов покрытий лесовозных автомобильных дорог 69
3.3 Оценка влияния объема производства, района и категории местности на области применения видов покрытий 70
3.4 Влияние расстояния подвозки песка на положение границ областей применения видов покрытия 71
3.5 Влияние осевой нагрузки на положение границ областей применения видов покрытий 71
3.6 Влияние расчетного срока службы на области применения видов покрытий 3.7 Влияние расстояния подвозки гравия на области применения видов покрытий 72
3.8 Выводы 73
4 Исследования по использованию укрепленных грунтов, местных материалов и отходов промышленности для строительства дорожных одежд
4.1 Изучение состояния покрытий на местной дороге с применением известняков 110
4.2 Исследование составов для укрепления грунтов при строительстве лесовозных автомобильных дорог на основе отходов асбестовых производств 117
4.2.1 Анализ структурно-механических свойств асбеста 117
4.2.2 Изучение реакционной способности асбестов 119
4.2.3 Подбор составов смесей 120
4.3 Исследование отходов промышленности для укрепления грунтов 122
4.4 Выводы 128
5 Аналитические зависимости для определения экономических показателей транспортно эксплуатационной эффективности участков лесовозных автомобильных дорог 130
5.1 Оптимизация продолжительности реконструкции участков лесовозных автомобильных дорог 130
5.2 Концепция экономической оценки воздействия лесовозной автомобильной дороги на природу 134
5.3 Предложения по оценке результативности мер по улучшению условий движения на участках лесовозных автомобильных дорог 136
5.3.1 Определение эффективности мероприятий по повышению безопасности движения на лесовозных автомобильных дорогах 138
5.4 Выводы 147
Основные выводы 148
Библиографический список
- Анализ особенностей развития лесотранспортной инфраструктуры
- Некоторые статистические характеристики распределения природно-климатических факторов
- Оценка влияния объема производства, района и категории местности на области применения видов покрытий
- Исследование составов для укрепления грунтов при строительстве лесовозных автомобильных дорог на основе отходов асбестовых производств
Анализ особенностей развития лесотранспортной инфраструктуры
Этапы, характеризующие систему разработки условий оптимизации проектов и научно-исследовательские основы формирования эксплуатационного уровня лесовозных автомобильных дорог:
На первом этапе развиваются элементы подсистемы «дорога-автомобиль». При соблюдении требований строительных норм и правил к элементам дороги (ширина дороги и полосы движения, радиусы плана и продольного профиля, продольный уклон подъёмов и спусков и т.п.) на основе аналитических зависимостей движения автомобиля с требуемой скоростью оценивается качество проектных решений
В работах А.К. Бируля [16], В.Ф. Бабкова [11], Г.Д. Дубелира [33], А.Е. Чудакова [129] нормируются компоненты дорог на основе аналитических зависимостей движения автомобиля с требуемой скоростью. При таком решении обеспеченная расчетная скорость является основным элементом при квалимет-рии транспортно-эксплуатационного уровня участков лесовозных автомобильных дорог. По методу Н.Ф. Хорошилова [125] для оценки проектных решений используются основные характеристики движения: время и скорость движения транспортной единицы при максимальном использовании мощностной компоненты двигателя.
На втором этапе развиваются элементы системы «дорога-транспортные потоки». Движение автомобилей рассматривается не с точки зрения отдельной транспортной единицы с ее тягово-скоростными характеристиками, а как массовый процесс. Развивается теория транспортных потоков. Исследованиями в этом направлении занимались такие ученые как В.Ф. Бабков [11], А.К. Бируля [15, 17], В.В. Сильянов [91], Я.А. Калужский [50]. В монографиях Ф. Хейта [122] и В.В. Сильянова [91] проведен подробный математический анализ моделей транспортных потоков с классификацией моделей и анализом их области применения.
Исследования в данном направлении выявили информацию о скоростных характеристиках транспортного потока для квалиметрии всего времени движения транспортных единиц в системе, для квалиметрии пропускной способности участков дороги при перераспределении потоков с целью оптимизации дорожной сети. Появились новые понятия: оценка уровней удобства движения, волна затора, пропускная способность и т.д. Однако, проведенные исследования, связанные с отдельным автомобилем, носят второстепенный характер. При составлении проекта дороги в некоторых случаях роль теории автомобиля преуменьшается. Разработанные модели транспортных потоков не учитывают эксплуатационные и динамические свойства автомобилей, практически игнорируют особенности восприятия водителем дорожной обстановки, не рассматривают элементы дороги в плане и поперечном и продольном профилях, состояние покрытия, обстановка дороги и т.п., то есть не способствуют оптимизации проектных решений для лесовозных автомобильных дорог, а также развитию методов оценки проектов.
При технико-экономических расчетах стали ориентироваться на усредненные показатели средней скорости потока при оценке качества проектных решений.
При таком подходе возможны случаи потери информации о характеристиках движения автомобиля в потоке. Вследствие этого технико-экономические расчеты являются ориентировочными и имеют незавершенный характер.
При исследовании транспортных потоков на втором этапе рассматривается стационарный режим. Условия возникновения стационарного режима - достаточная протяженность участка с неизменными дорожными условиями: видимость, состояние проезжей части, продольный уклон и т.д.
Для устранения недостатков второго этапа и сохранения темпов дорожного строительства при увеличении интенсивности движения, существенного роста автомобилизации, снижения ресурсоемкости, роста количества ДТП и т.д. появляется третий этап. Требуется дальнейшее развитие теоретической и практической базы проектирования лесовозных автомобильных дорог, а также методов оценки проектных решений.
Третий этап - это развитие элементов системы «водитель-автомобиль дорога-среда - транспортные потоки».
На третьем этапе произошло возвращение к отдельному автомобилю, но не одиночному, а движущемуся в транспортном потоке. В результате исследований условий движения транспортная единица - отдельный автомобиль рассматривается не как система, подчиняющаяся детерминированным законам механики, а как звено системы «водитель-автомобиль-дорога-среда», управляемое водителем. Генератором случайности в автомобильном потоке является множество водителей и для исследования выбираемых водителями скорости, интервалов и маневров используются методы анализа случайных событий.
Можно выделить несколько работ авторов [50, 65, 66] по моделированию движения автомобилей с использованием теории массового обслуживания, а также имитационного моделирования [104]. Вероятностный анализ ситуаций, возникающих при движении в транспортном потоке отдельных автомобилей и группы автомобилей, позволяет построить теоретические схемы исследования движения отдельных автомобилей в потоке.
В теоретических моделях и практических рекомендациях анализ режимов движения транспортного потока, разделенного на быстроходные и тихоходные части, обгоняющие и обгоняемые автомобили, позволяет составить точный прогноз показателей движения и обосновать проектные решения.
При рассмотрении транспортных потоков при разделении их на скоростные группы, заметим, что автомобили могут двигаться как с высокой скоростью, то есть быть быстроходными, так и с низкой скоростью, то есть быть тихоходными, поэтому разделение транспортного потока на 2 группы явно недостаточно. Такая ситуация хорошо видна из эмпирических распределений скорости.
Некоторые статистические характеристики распределения природно-климатических факторов
Для прогнозирования вероятности появления различных природно-климатических факторов на территориях, где производится вывозка лесопро-дукции, необходимо выполнить их мониторинг. В работе автора [96] представлены некоторые данные о характере распределения осадков, глубины снежного покрова, количества дней с метелями и туманами на территории основных районов лесозаготовок.
К основным районам лесозаготовок автор относит Восточную и Западную Сибирь, Урал, Европейский Центр и Европейский Север. К сожалению, автором не представлены данные по двум районам лесозаготовок (Дальний Восток: Приморский и Хабаровский край, Амурская и Сахалинская области, Камчатка, и Кавказ: Кабардино-Балкария, Дагестан, Чеченская республика, Краснодарский и Ставропольский край). Нет данных и по остальной территории РФ, где может производиться заготовка или вывозка древесины (малолесные районы и т.д.).
В зимнее время наблюдаются колебания количества выпадающих осадков, изменения температуры в атмосфере в широких пределах. На сегодняшний день на территории РФ наблюдается потепление климата на 1,5 С по сравнению с 50-90 гг.
Что касается зимней скользкости участков лесовозных автомобильных дорог, то этот период наступает с начала выпадения смешанных осадков. Промежуток времени, в течение которого происходит обледенение участков лесовозных автомобильных дорог, а, следовательно, и снижение безопасности до рожного движения, составляет от 6 до 7 месяцев. Для выявления закономерностей распространения зимней скользкости необходимо установить зональность природно-климатических факторов, а именно выпадение смешанных осадков в неблагоприятный период года при минусовой температуре.
При анализе температурных значений в основных районах лесозаготовок [96] установлено, что на территории Западной Сибири количество дней с осадками колеблется в пределах от 60 до 100 в направлении от Урала к Алтаю. В случае с Восточной Сибирью наблюдается выпадение осадков в небольших количествах: от 0,1 до 0,5 мм/сут. Среднеарифметическое количество дней со снегопадами находится в пределах от 60 до 85 [96].
Данные о характере выпадения смешанных осадков и их зональное распределение являются информационной составляющей задач для оптимального выбора при автоматизированном проектировании участков лесовозных автомобильных дорог. Мониторинг данных о количестве выпадающих осадков установил, что распределение осадков в холодный период года происходит неравномерно, с различной интенсивностью. Можно отметить, что в первой половине зимы (ноябрь - декабрь) наблюдается осадков значительно больше, чем во второй половине зимы (январь-март) [96].
Многолетние исследования показывают, что на территории Восточной Сибири большее количество осадков выпадает во второй половине зимы - около 3А от общего количества, а остальные % в первую половину зимы; на территории Европейского Центра в первую половину зимы выпадает около 2/4 осадков, и 2/4 осадков во вторую половины зимы от общего количества. На территории Кавказа количество выпадающих осадков каждый год меняется.
Выпадение жидких осадков, а затем снижение температуры способствует образованию на дорожном покрытии участков лесовозных автомобильных дорог ледяных корок и пленки, которые являются наиболее опасными видами зимней скользкости. Южные территории характеризуются частыми оттепелями. Такая же ситуация наблюдается на Кавказе и Краснодарском крае. Проведя мониторинг полученных данных природно-климатических факторов различных территорий РФ, включая основные районы лесозаготовок, мы получили статистические характеристики, позволяющие спрогнозировать температуру воздуха в течение года, количество и характер выпадающих осадков, количество жарких дней и т.д., то есть получить информацию, позволяющую оптимально организовать транспортную работу участков лесовозных автомобильных дорог и повысить их эксплуатационный уровень, а также сформировать необходимый перечень критериев оценки транспортно-эксплуатационных качеств участков ЛАД [96].
В таблицах 2.1-2.10 и рисунках 2.1-2.15 представлены статистические характеристики природно-климатических факторов различных территорий РФ, не только основных районов лесозаготовок, как в работе [96], а именно функции распределения и интегральные кривые различных территорий, где возможна заготовка и вывозка лесопродукции. Полученные данные являются справочной информацией при решении задач по совершенствованию процессов проектирования, строительства, ремонта, содержания и эксплуатации участков лесовозных автомобильных дорог.
Оценка влияния объема производства, района и категории местности на области применения видов покрытий
Анализ результатов позволил решить три задачи: - определить уровень значимости параметров процесса и степень их влияния на устойчивость границ областей применения видов покрытий; - получить качественную информацию, позволяющую уменьшить размерность моделей при определении оптимальных технологических процессов; - определить области применения рассмотренных видов покрытий для последующего использования при проектировании лесовозных автомобильных дорог. При изложении материалов используются следующие условные обозна чения: I - область применения гравийного покрытия; II - область применения железобетонного покрытия; III - область применения асфальтобетона; а г - участки строгих границ областей применения видов покрытий; экстраполяция границ областей применения видов покрытий; . - граница скачкообразного перехода с железобетонного покрытия на гравийное или асфальтобетонное при грузообороте Q=500, после которого вместо песчаной начинаем применять гравийную (щебеночную) подушку.
Расстояние подвозки строительных материалов варьировалось до 150 км в связи с отсутствием достаточного количества этих материалов в ряде основных лесозаготовительных районов. Собирательный характер грузопотоков и наличие разветвленной сети дорог различного срока службы потребовали анализа влияния срока службы дороги в широких пределах. Оценка влияния общего объема производства в лесоперерабатывающем предприятии вызвана учетом затрат в ремонтно-гаражное хозяйство, склады ГСМ. Для железобетонных покрытий, исходя из опыта их применения и экспертных оценок специалистов, принята гравийная подушка при Q 500 и песчаная при Q 500. При дальнейших проработках возможно некоторое уточнение этой точки перехода.
Оценка влияния объема производства, района и категории местности на области применения видов покрытий
Объем производства варьировался от 150 до 1500 тыс. куб.м. Установлено, что границы применения видов покрытий достаточно устойчивы (сдвиг в пределах 25 тыс. куб. м по грузообороту), что позволило провести массовый анализ для одного, наибольшего объема производства.
Для определения влияния территориального района, характеризуемого своим набором коэффициентов удорожания, было проведено исследование на разработанной модели для трех характерных районов с меньшими, средними и большими значениями коэффициентов удорожания. Результат: территориальный район при решении поставленной задачи мало значим и его влиянием можно пренебречь. Оценка влияния категории местности показала, что вторая и третья категории местности дают достаточно сопоставимые результаты. Отклонение в небольшом количестве расчетных точек, и оно не превышает 25 тыс. куб. м. Первая категория местности дает существенное отличные результаты. Поэтому в последующих разделах будут проводиться данные только для первой и третьей категории местности.
С увеличением расстояния подвозки песка при Q 500 растут затраты на строительство дорог с железобетонным покрытием. На рисунке 3.1-3.8 прослеживается влияние этого параметра на расположение границ на примере трех автопоездов Урал, КАМАЗ, МАЗ. В рабочем интервале изменения LP є [5;30] -получено достаточно устойчивое положение границ при всех вариантах сроков службы дороги.
На рисунках 3.4-3.8 представлены области применения видов покрытий для первой категории местности в зависимости от осевых нагрузок и грузооборота в порядке нарастания сроков службы дороги и расстояний подвозки гравия для тягача и полуприцепа (однокомплектные). На рисунках 3.9-3.13 - для тягача и прицепа (двукомплектные). Сравнение этих двух графиков показывает, что комплектность автопоезда влияет на положение границ областей применения.
Проанализируем первую группу графиков. С увеличением расчетного срока службы дороги увеличивается область применения асфальтобетонного покрытия, что объясняется уменьшением удельного веса и критерия амортизационных отчислений (на реновацию) и увеличение удельного веса эффекта от лучших эксплуатационных показателей автопоездов, включая увеличение их пробега до списания. С ростом осевых нагрузок расширяется область применения дорожных покрытий жесткого типа - колейных и железобетонных. С ростом расстояния подвозки границ сокращается область применения покрытий жесткого типа. Анализ второй группы графиков показывает, что при сохранении основных тенденций формирования областей применения видов покрытий, присущих тягачу+полуприцепу, границы областей применения смещены.
На рисунках 3.14-3.19 и 3.20-3.24 представлены области применения видов покрытий по типам лесовозных автопоездов, соответственно для первой и третьей (второй) категорий местности и в зависимости от срока службы дороги. С ростом величин срока службы и расстояния подвозки гравия растет область применения асфальтобетонного и колейного покрытия. У автопоездов с более высокими осевыми нагрузками больше область применения колейного железобетонного покрытия.
На рис. 3.25-3.30 и 3.31-3.36 представлены области применения видов покрытий по типам лесовозных автопоездов, соответственно, для первой и третьей (второй) категорий местности и в зависимости от расстояния подвозки гравия. С ростом расстояния подвозки гравия растут области применения асфальтобетонного и колейного покрытий. 3.8 Выводы
Исследование составов для укрепления грунтов при строительстве лесовозных автомобильных дорог на основе отходов асбестовых производств
Экономическая оценка воздействия ЛАД на природу - это оценка изменений в экономике, возникающих в результате нарушения основных функций природы.
При формировании экономических оценок учитываются следующие особенности системы показателей: величина экономической нагрузки в той части, где это касается средо-охраны, определяется нормативными показателями состояния среды, социальными по своему характеру, установленными из санитарно-гигиенических соображений по критерию здоровья; дифференциацию нормативных показателей качества в двух аспектах: функциональном и региональном.
Объектом экономической оценки выступают все виды последствий (экономические, социальные и хозяйственные). Для перехода от социальных, экономических последствий к экономической оценке необходимо предварительно установить их экономическую значимость путем построения логических моделей и количественных зависимостей.
Основной формой экономической оценки является схема, представленная на рисунке 5.1.
Концепция стоимостной оценки основана на применении метода прямого счета, являющегося основным методом, используемым отечественными экономистами. При методе прямого счета экономическая оценка (Э) включает стоимость природоохранных мероприятий (Зм) и элементов ущерба (Уф), которые имеют место после их проведения и на их прямой стоимостной оценке и может быть представлена в следующем виде Э = Зм + Уф. (5.1) Ряд авторов фактический ущерб называют остаточным, то есть неликвидированным в результате проведения природоохранных мероприятий по охране среды на современной стадии.
Составляющие экономические оценки находятся между собой в функциональной зависимости и взаимно влияют друг на друга. При этом в зависимости от транспортно-технологической схемы могут быть реализованы различные направления природоохранной деятельности: - закрепляющие современное состояние среды; - допускающие снижение качества среды до уровня не ниже нормального. В связи с различными стратегиями могут иметь место следующие моди фикации экономических оценок. При обеспечении воспроизводства средовой и ресурсной функции природы экономическая оценка имеет вид Этот случай имеет место при снижении выбросов в результате проводимых мероприятий на ЛАД до уровня допустимых концентраций или улучшения состояния ЛАД, то есть параметр, целиком и полностью зависящий от состояния ЛАД и лесовозного автопоезда и относящийся к составной части комплекса ВАДС («дорога-автопоезд»). В том случае, если природоохранные мероприятия не проводятся, величина экономической оценки совпадает с возможным экономическим ущербом (разность YB03 - Эср в определенный момент времени принято называть предотвращенным ущербом) и имеет вид где YB03 - возможный экономический ущерб.
В том случае, если природоохранные мероприятия являются многоцелевыми по своему характеру, то в экономической оценке учитывается дополнительный экономический эффект от их проведения. При проведении многоцелевых природоохранных мероприятий будут иметь место следующие виды экономического эффекта: увеличение выпуска продукции и повышение качества; снижение расхода материальных и трудовых ресурсов. Таким образом, экономическая оценка в том случае, если природоохранные мероприятия будут многоцелевыми по своему характеру, имеет вид Э = Зм+ср-Эд, (5.4) где Эд - дополнительный экономический эффект от проведения природоохранных мероприятий, многоцелевых по своему характеру. Предложения по оценке результативности мер по улучшению условий движения на участках лесовозных автомобильных дорог
Настоящие рекомендации предназначены для оценки эффективности планируемых и проведенных мероприятий по повышению безопасности движения на ЛАД.
Основной путь повышения эффективности вкладываемых в мероприятия средств заключается в обоснованном выборе мест проведения работ и в определении рациональной последовательности их реализации.
Выбор мест реализации производят на основе анализа ДТП до и после внедрения мероприятий. При выполнении расчетов учитывают и изменение скоростных режимов, которое должно быть в результате внедрений.
Планирование работ по повышению безопасности движения следует осуществлять на основе анализа ДТП и материалов обследования лесовозных автомобильных дорог.
На основе анализа ДТП выявляют участки их концентрации, устанавливаются очередность проведения работ, оценивается эффективность проектируемых и выполняемых мероприятий.
Количественный анализ ДТП проводится путем установления коэффициента происшествий, определенного числом и тяжестью ДТП, отнесенного на 1 млн/км. Показатель относительной аварийности устанавливается на основе данных учета ДТП для каждого участка и перегона дороги рассчитывается по формуле
На основе рассчитанных коэффициентов происшествий производится сравнительная оценка опасности участков и назначают перечень и очередность проведения работ по снижению аварийности дорожного движения.
При назначении вида мероприятий необходимо обеспечить расчетное снижение уровня аварийности ниже 0,4 ДТП на 1 млн.авт/км на авт/км или до среднего на всем перегоне дороги. Определение эффективности мероприятий по повышению безопасности движения на лесовозных автомобильных дорогах.
Оценка эффективности мероприятий проводится по комплексу показателей: аварийности, скорости движения и экономической эффективности капиталовложений на проведение мероприятий.
Аварийность и скорость движения по состоянию до реализации мероприятий рекомендуется устанавливать на основе фактических данных путем сбора сведений ДТП и изучения режимов движения.
В качестве сравнительного показателя эффективности следует принимать величину приведенных затрат до и после проведения мероприятий. Сравнительная экономическая эффективность оценивается разностью приведенных затрат до и после проведения мероприятий и рассчитывается по формуле