Содержание к диссертации
Введение
1 Научный анализ состояния вопросов обеспечения безопасности движения с учетом дорожных условий 12
1.1 Анализ влияния применения дорожных инноваций на повышение безопасности дорожного движения 12
1.2 Влияние дорожных условий на безопасность дорожного движения 23
1.3 Методы организации и обеспечения безопасности движения на автомобильных дорогах .28
1.4 Дорожные условия, как фактор, определяющий надежность работы водителя .31
1.5 Выводы по разделу 1 34
1.6 Поставленные задачи исследований .34
2 Формирование, наполнение и анализ базы данных по безопасности дорожного движения на автомобильных дорогах общего пользования федерального значения .36
2.1 Основные показатели аварийности на автомобильных дорогах .36
2.2 Дорожно-транспортные происшествия с сопутствующими дорожными условиями 55
2.4 Построение модели оценки влияния наличия участков автомобильных дорог с повышенным коэффициентом сцепления на изменение количества ДТП на основе эконометрического подхода 70
2.5 Исследование закономерностей изменения величины риска возникновения дорожно-транспортных происшествий 77
2.6 Выводы по разделу 2 85
3 Оценка влияния изменения коэффициента сцепления от геометрических параметров макрошероховатости 86
3.1 Анализ физической природы коэффициента сцепления 86
3.2 Прямой метод оценки взаимодействия колеса автомобиля и активного выступа макрошероховатого дорожного покрытия 95
3.3 Обоснование требуемых величин коэффициентов сцепления дорожных покрытий .116
3.4 Применение эконометрического подхода при оценке влияющих факторов на изменение коэффициента сцепления 133
3.5 Выводы по разделу 3 147
4 Практические исследования сцепных и шероховатых свойств дорожных покрытий 149
4.1 Нормирование геометрических показателей дорожных покрытий с повышенным коэффициентом сцепления с учетом безопасности дорожного движения по причине дорожных условий 149
4.2 Пример измерения участка шероховатой поверхностной обработки. Журнал оценки внешнего состояния поверхностной обработки рамкой .152
4.3 Выводы по разделу 4 164 Заключение 165
Список литературы .167 Приложение 177
- Методы организации и обеспечения безопасности движения на автомобильных дорогах
- Построение модели оценки влияния наличия участков автомобильных дорог с повышенным коэффициентом сцепления на изменение количества ДТП на основе эконометрического подхода
- Прямой метод оценки взаимодействия колеса автомобиля и активного выступа макрошероховатого дорожного покрытия
- Нормирование геометрических показателей дорожных покрытий с повышенным коэффициентом сцепления с учетом безопасности дорожного движения по причине дорожных условий
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время в России продолжает оставаться актуальной проблемой высокая аварийность на автомобильных дорогах общего пользования. Уровень смертности в результате автомобильных аварий составляет более 20 человек на 100 тысяч жителей, что выше, чем в европейских странах. Эта проблема безопасности дорожного движения имеет статус государственной важности. Повышение безопасности дорожного движения предусматривает реализацию программного подхода к осуществлению мероприятий по снижению дорожной аварийности на основе ликвидации и профилактики возникновения опасных участков на существующей дорожной сети в сочетании с обеспечением маршрутной безопасности движения, приоритетного учета требований обеспечения безопасности движения при строительстве новых дорог, стадийного улучшения транспортно-эксплуатационных качеств дорог с учетом наблюдаемого уровня аварийности.
При движении транспортных средств касательные и вертикальные воздействия от колес автомобилей на дорожное покрытие имеет динамический характер и переменны по величине, направлению и по статистическим показателям (дисперсии и коэффициенту вариации), это определяет вариативность коэффициента сцепления и требует совершенствования методов исследования.
Степень разработанности темы исследования. Вопросами обеспечения безопасности дорожного движения занимались в НИЦ БДД МВД России, ФГУП «Научно-исследовательский центр по испытаниям и доводке автотранспорта», Федеральном дорожном агентстве, МАДИ (ГТУ), ОАО «ГИПРОДОРНИИ», ФГУП «РОСДОРНИИ», СПбГАСУ, ОАО «СОЮЗДОРНИИ», СГТУ и других организациях. Этим вопросам большое внимание уделяли М.Б. Афанасьев, В.Ф. Бабков, Е.М. Лобанов, В.В. Сильянов, Н.В. Быстров, В.В. Столяров, М.М. Девятов, В.В. Улевский, В.А.Гудков, Ю.Я. Комаров, Н.К. Клепик, А.П. Васильев, В.В. Чванов, И.Ф. Живописцев, Б.Б. Анохин, В.В. Салмин, James Migletz, Thomas Hedblom, Ludwig Eigenmann и другие учёные. Такие работы проводятся в Центральной лаборатории дорог и мостов Франции, специалистами Финляндии, Швеции, Канады и других стран.
Важность темы возросла после принятия Федеральных законов «О техническом регулировании», «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» и технического регламента Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог», согласно которым оценка соответствия проводится с учетом возможности устранения или снижения рисков возникновения опасности для субъектов дорожного движения.
Поэтому тема повышения безопасности движения на сети федеральных автомобильных дорог на основе анализа информации автоматизированной базы дорожных данных «Дорога» (АБДД «ДОРОГА») является актуальной.
Настоящая работа выполнялась в рамках Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России на 2002-2010 годы» и государст-
венных контрактов с Федеральным дорожным агентством по научному сопровождению обеспечения безопасности движения на сети федеральных автомобильных дорог.
Цель исследований: повышение безопасности движения на сети федеральных автомобильных дорог на основе совершенствования методов исследования влияния вариативности коэффициента сцепления на изменение числа ДТП по причине дорожных условий с учетом геометрии макрошероховатых дорожных покрытий.
Задачи исследований:
-
Провести аналитический обзор существующей технической литературы и нормативного обеспечения с целью выявления основных влияющих факторов, снижающих показатели дорожного движения по причине дорожных условий (на примере изменения коэффициента сцепления).
-
Установить тенденции изменения показателей безопасности дорожного движения на сети федеральных автомобильных дорог на основе информации АБДД «ДОРОГА».
-
Установить эффект изменения количества ДТП(ДУ) на участках автомобильных дорог с повышенным коэффициентом сцепления на основе применения эко-нометрического подхода с учетом данных АБДД «ДОРОГА».
-
Разработать множественную регрессионную модель влияния доминирующих влияющих факторов различной природы на изменение коэффициента сцепления.
-
Усовершенствовать методы нормирования дорожных покрытий с шероховатой поверхностью на основе применения новых показателей, методов и средств измерения.
-
Оценить эффективность мониторинга изменения коэффициента сцепления на федеральных автомобильных дорогах.
-
Разработать способ прямого измерения коэффициента сцепления.
Научная новизна:
-
Разработано научное сопровождение и методология анализа информации о состоянии безопасности дорожного движения на сети федеральных автомобильных дорог в структуре автоматизированного банка дорожных данных АБДД «ДОРОГА».
-
Установлены тенденции изменения показателей безопасности дорожного движения на сети федеральных автомобильных дорог на основе информации АБДД «ДОРОГА».
-
Предложена линейная регрессионная модель влияния доминирующих влияющих факторов различной природы на изменение коэффициента сцепления, которая позволяет определить коэффициенты относительного влияния с целью формирования эффективных мероприятий по повышению безопасности дорожного движения.
-
Установлен эффект снижения количества ДТП(ДУ) на участках автомобильных дорог с устроенным и шероховатыми поверхностными обработками на 2-6 % на основе применения эконометрической модели с факторами качественной природы.
-
Предложено использование расчетного метода И.П.Рабиновича для оценки изменения коэффициента сцепления при переезде колеса автомобиля с участка сегрегации на участок с повышенной разновысотностью выступов макрошероховатости.
-
Разработан способ прямого измерения коэффициента сцепления, основанный на применение портативного средства измерения с эксцентрично расположенной относительно вертикальной оси парой свободно вращающихся колес.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы определяется совершенствованием методов исследования безопасности дорожного движения с учетом вариативности коэффициента сцепления макрошероховатых дорожных покрытий.
Впервые предложена методика оценки коэффициентов относительного влияния геометрических факторов и параметров геометрии макрошероховатого дорожного покрытия на измерение коэффициента сцепления. Оценено изменение вертикального усилия взаимодействия колеса автомобиля при проезде по дорожному покрытию с участками сегрегации активных выступов макрошероховатости. Оценено влияние применения макрошероховатых поверхностных обработок на уменьшение числа дорожно-транспортных происшествий по данным о сети федеральных автомобильных дорог.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Проведено накопление и анализ информации по безопасности дорожного движения на сети федеральных автомобильных дорог на основе АБДД «ДОРОГА». Проведена статистическая обработка результатов мониторинга изменения коэффициента сцепления на участках сети федеральных автомобильных дорог.
Методы и средства исследований: методы обеспечения безопасности дорожного движения, контроля качества дорожных покрытий с шероховатой поверхностью, метрологического обеспечения, методы экспериментальных исследований и обработки статистических данных, методы испытаний транспортных средств и др.
Объект исследований. Возможности повышения безопасности движения на сети федеральных автомобильных дорог на основе анализа информации АБДД «ДОРОГА» на примере покрытий с повышенным коэффициентом сцепления.
Степень достоверности научных положений и результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается хорошим согласованием результатов теоретического и вычислительного моделирования с результатами практических и экспериментальных работ, проверкой полученных моделей с реальным изменением входных и выходных параметров.
Исследование выполнено с учетом современных представлений о триботехнике автомобилей, с применением методов научных исследований и информационного обеспечения.
На защиту выносятся:
1. Научное сопровождение и методология анализа информации о состоянии безопасности дорожного движения на сети федеральных автомобильных дорог в структуре АБДД «ДОРОГА».
2. Перечень основных причин дорожных условий, сопутствующих росту ко
личества дорожно-транспортных происшествий по причине дорожных условий
на сети федеральных автомобильных дорог. Тенденции изменения показателей
безопасности дорожного движения на сети федеральных автомобильных дорог на
основе информации АБДД «ДОРОГА».
-
Структура эконометрической модели с факторами качественной природы (бинарными) для определения эффекта снижения количества ДТП(ДУ) на участках автомобильных дорог с дорожным покрытием с шероховатой поверхностью. Эффект снижения количества ДТП(ДУ) на участках автомобильных дорог с устроенными шероховатыми поверхностными обработками на 2-6 %.
-
Структура линейной регрессионной модели влияния доминирующих влияющих факторов различной природы на изменение коэффициента сцепления, которая позволяет определить коэффициенты относительного влияния.
-
Использование расчетного метода И.П.Рабиновича для оценки изменения коэффициента сцепления при переезде колеса автомобиля с участка сегрегации на участок с повышенной разновысотностью активных выступов макрошероховатости.
-
Способ прямого измерения коэффициента сцепления, основанный на применение портативного средства измерения с эксцентрично расположенной относительно вертикальной оси парой свободно вращающихся колес
Апробация. Основные научные положения и результаты работ докладывались и получили одобрение на Международной научно-практической конференции «Разметка автомобильных дорог: инновации, техника, оборудование и материалы» (Саратов, 2007), на круглом столе «Применение инноваций в строительстве, ремонте и содержании конструкционных элементов мостовых сооружений (Санкт-Петербург, 2009), в отраслевых совещаниях дорожников (Астрахань, Санкт-Петербург, Челябинск, 2008-2010), Всероссийском научно-техническом семинаре «Применение прогрессивных технических решений при строительстве автомобильных дорог» (Саратов, 2010), Всероссийской научно-технической конференции журнала «Строительные материалы» «ДОР-СМ: Материалы для дорожного строительства» (Москва, 2009), Первой Международной научно-практической конференции «Инновации и исследования в транспортном комплексе» (Курган, 2013), Международной научной конференции «Строительство, дизайн, архитектура: разработка научных основ создания здоровой среды обитания» (Киров, 2013), научно-технических конференциях СГТУ, заседаниях кафедр «Транспортное строительство» СГТУ, «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ и «Автомобильный транспорт» ВГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 10 – в изданиях, входящих в «Перечень рецензируемых российских научных журналов», рекомендованных Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 158 наименований и приложений. Работа изложена на 180 стр. основного машинописного текста.
Методы организации и обеспечения безопасности движения на автомобильных дорогах
Одна из важнейших задач дорожно-эксплуатационной службы состоит в разработке и реализации мероприятий по организации и обеспечению безопасности движения на эксплуатируемых дорогах, что неразрывно связано между собой, так как без организации дорожного движения невозможно обеспечить безопасность. В соответствии с Законом Российской Федерации «О безопасности дорожного движения» под этим термином понимают состояние данного процесса, отражающее степень защищенности его участников от дорожно-транспортных происшествий и их последствий.
Применительно к автомобильным дорогам под безопасностью дорожного движения следует понимать комплекс инженерно-технических, планировочных и организационных решений и мероприятий защищающих участников движения от дорожно-транспортных происшествий и их последствий.
Дорожная составляющая организации и обеспечения безопасности движения включает комплекс геометрических параметров плана, продольного и поперечного профилей дороги, их инженерного оборудования и обустройства, а также показателей эксплуатационного состояния, исключающих вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий по вине дорожных условий и снижающих тяжесть последствий ДТП по другим причинам.
На эксплуатируемых дорогах основными техническим средствами организации движения являются: разметка, направляющие устройства, дорожные знаки и указатели, светофоры. К мероприятиям по организации движения относятся также и улучшения дорожных условий, которые выполняются в период ремонта: улучшение планировки пересечений, устройство дополнительных полос на подъёмах, разделяющих островков и т. д.
Отечественные и зарубежные исследования показывают, что при анализе данных учета дорожно-транспортных происшествий только одну треть от всего количества происшествий на дорогах можно отнести на счет водителей, но даже и эта цифра представляется завышенной.
Чаще всего невозможно установить ситуацию, предшествующую происшествию, и приходится ориентироваться только на запись в графе «причины происшествий», а в тех случаях, когда можно восстановить ситуацию (например, по материалам опроса потерпевших и водителей), то в большинстве случаев выясняется, что водителю можно поставить в вину, либо слишком позднее обнаружение опасности, либо излишний риск при выборе скорости движения [57].
Наиболее часто в качестве основной или сопутствующей причины дорожно-транспортного происшествия в официальной статистике называется превышение скорости движения (37-40 %). В таких случаях виновником происшествия всегда считается водитель. Если предположить, что уровень местных ограничений скорости соответствует дорожным условиям, то отношение его к величине скорости на подходах, названное В.Ф.Бабковым коэффициентом безопасности, характеризует степень обеспеченности безопасности движения самой дороги. Чем ниже ограничение скорости и меньше величина коэффициента безопасности, тем большая доля в дорожно-транспортных происшествиях приходится на дорожные условия. Что касается причины несоблюдения ограничений, то ею не всегда бывает недисциплинированность водителя [57].
Анализ показывает, что до 27% случаев нарушения вызваны объективными (с позиции определения виновности водителя) причинами: плохой видимостью дорожных знаков, ошибками в определении собственной скорости движения. Чаще всего нарушаются ограничения, логически не связанные с дорожными условиями. В этом отношении очень важным является изучение особенностей восприятия водителем скорости движения. Результаты этого исследования показывают, что средства организации движения позволяют сократить аварийность, связанную с превышением безопасных скоростей движения. Однако более надежными решениями будет устранение главных причин, вызывающих необходимость ограничения скоростей — несовершенство дорожных условий.
Выезд на полосу встречного движения, как основная причина происшествий официальной статистикой называется в 18,3% случаев, в число которых входит и сон за рулем (около 1 %).
Анализ 175 столкновений на двухполосных дорогах, показал, что большая часть из них (64%) произошла после 6-7 ч работы водителя, т. е. в период, когда начинает сказываться утомление. Такие происшествия зафиксированы чаще всего на участках с ограниченной видимостью (72 %), или на длинных монотонных прямых (14,5 %). Этот анализ показал, что дорожные условия как сопутствующая или основная причина происшествий могут быть названы в 85%, а вина водителя - в 60% случаев, причем в качестве основной виновности водителя можно указать снижение бдительности, вызванное утомлением.
В большинстве дорожно-транспортных происшествий в качестве основных причин указаны несоблюдения очередности проезда и дистанций, нарушение правил обгона (21,8 %). Эти на первый взгляд разные причины происшествий связаны, как правило, с ошибками восприятия водителем расстояния до встречных и попутных автомобилей и скорости их движения. При этом большую роль играет стаж работы водителя, его квалификация. Такие происшествия в отличие от других видов происшествий можно отнести полностью на счет водителя, поскольку вызваны они ошибками восприятия, связанными с психофизиологическими особенностями сенсорной системы водителя. Наезды на автомобили, людей, животных, если они не вызваны ограничением видимости, при детальном анализе оказываются связанными с неверной оценкой водителями расстояний и скорости движения.
Детальный анализ причин дорожно-транспортных происшествий показывает, что за исключением случаев управления автомобилем в нетрезвом состоянии, значительная доля происшествий приходится на дорожные условия.
Построение модели оценки влияния наличия участков автомобильных дорог с повышенным коэффициентом сцепления на изменение количества ДТП на основе эконометрического подхода
Конкретные алгоритмы функционирования систем идентификации основаны на предсказании и прогнозе результатов влияния учитываемых факторов на выходной параметр. Подобный прогноз возможен тогда, когда между выходным параметром и соответствующими факторами, вызывающими его погрешность, имеется определенная зависимость [68, 100]. Многообразие факторов, влияющих на выходной параметр и сложные взаимосвязи между ними, приводит к тому, что попытки предварительно рассчитать результат действия каждой отдельной причины образования погрешности выходного параметра, основываясь на физической модели их возникновения, приводит к успеху лишь в отдельных случаях.
В этих условиях наиболее целесообразен метод определения соотношений между причинами - действующими факторами и их следствием, отвлекаясь от конкретного механизма возникновения каждой отдельной составляющей суммарной погрешности. Возникает задача синтеза математической модели, которая преобразовывала изменение действующих факторов в изменение отклонений выходного параметра таким образом, как это делает сама система в реальных условиях [60]: где Y - вектор значений входных факторов системы и X - выходное значение. X - реальное отклонение выходного параметра. При этом оптимальный оператор математической модели имеет вид: -Л- „ — М [л. п / У п j, где М\Хп /Yn) - условное математическое ожидание выхода Xп относительно выхода Yп, являющееся уравнением регрессии.
Часто ограничиваются линейной регрессией [68, 101]: коэффициенты уравнения линейной регрессии, Хп выходной параметр, ±1п ,..., J- рп - влияющие факторы разной природы.
Для оценки величины коэффициентов линейной регрессии применяется метод наименьших квадратов.
В настоящем исследовании новым является применение процедур эконо-метрического подхода, в которых используют не только количественные параметры, но и (или только) качественные (вида 0 и 1 или -1, 0, 1).
Исследовалась линейная регрессия с факторами качественной природы: где b0, b1, …, bp - коэффициенты уравнения регрессии, Xп - выходной параметр, ми,..., ,и - влияющие факторы разной природы, D - бинарная переменная (= 1 при наличии панелей; = 0 при их отсутствии), Ср+1, Ср+к -бинарные коэффициенты.
При линейной регрессии в качестве показателя тесноты связи выступает линейный коэффициент корреляции r [60]: cov(x,y) уХ-у Х
Для моделей, полученных на основе данных АБДД «ДОРОГА» r = 0,508 -средняя корреляция. Для оценки качества подбора линейной функции рассчитывается коэффициент детерминации как квадрат линейного коэффициента корреляции г. Он характеризует долю дисперсии результативного признака у, объясняемую регрессией, в общей дисперсии результативного признака [102]: r 2 _ у объят = 0,250,64 . (2.5)
Величина 1 — г характеризует долю дисперсии y, вызванную влиянием остальных, не учтенных в модели факторов.
Связь между y и x в парной регрессии является не функциональной, а корреляционной. Поэтому оценки параметров регрессии являются случайными величинами, свойства которых существенно зависят от свойств случайной составляющей .
Для получения по методу наименьших квадратов наилучших результатов необходимо выполнение следующих предпосылок относительно случайного отклонения (условия Гаусса-Маркова): математическое ожидание случайного отклонения равно нулю для всех наблюдений: Af(7j=0,V/, дисперсия случайных отклонений постоянна: D\t) — D\E: ) = 7 , Vz, j. Шероховатые поверхностные обработки устроены на всех на федеральных автомобильных дорогах: ГУ «Федеральное Управление автомобильных дорог «Северо-Запад» имени Н.В.Смирнова» «СЕВЗАПУПРАВТОДОР»; Управление автомобильных дорог Москва-Минск» Федеральное управление автомобильных дорог «Урал»; Управление автомобильных дорог Москва-Санкт-Петербург»; территориальных автомобильных дорогах: Управление автомобильных дорог Московской области «Мосавтодор»; Управление автомобильных дорог Ханты-Мансийского автономного округа; Управление автомобильных дорог Новосибирской области; Управление автомобильных дорог Хабаровского края. Типовой вид накопления базы данных о ДТП на примере Федерального управления автомобильных дорог «Урал» приведен на таблице 2.13.
Прямой метод оценки взаимодействия колеса автомобиля и активного выступа макрошероховатого дорожного покрытия
При разработке прямого метода оценки взаимодействия колеса автомобиля и активного выступа макрошероховатого дорожного покрытия используются научные результаты И.П.Рабиновича.
В отличие от исследований Д.С.Беляева этот метод применяется не для оценки влияния коэффициента ровности на динамику взаимодействия колеса автомобиля и дорожного покрытия, а для влияния участков шероховатой поверхностной обработки которые испытали сегрегацию при ее устройстве или подверглись неравномерному износу. Такое возможно, когда на одном локальном участке, равном не менее половины отпечатка контакта шины и покрытия активные высоты выступов находятся на одном уровне, а уже на следующем участке они расположены разновысотно. Типовой случай влияния сегрегации на изменение коэффициента сцепления (вертикального ускорения) представлен на рисунке 3.8.
Типовой случай влияния сегрегации на изменение коэффициента сцепления (вертикального ускорения)
На рисунке 3.9 изображены: профиль сечения дорожного покрытия, ограниченный кривой OPA, и траектория C1CNC2C3 центра C колеса. На участках CC1 и C2C3 имеем горизонтальную прямую, на участке CNC2 - кривую, эквидистантную кривой OPA и отстоящую от нее на расстоянии радиуса колеса R . На переходе от горизонтального участка к криволинейному имеется резкий переход, в точке С траектория имеет две различные касательные. Плавный переход происходит, когда между неровностью и наезжающим на нее колесом автомобиля есть плавная переходная кривая с радиусом кривизны, большим радиуса R колеса. [57]. Это можно использовать в качестве критерия нормирования полируемости щебня или качества его втапливания.
Схема взаимодействия колеса автомобиля и накопленной неровности дорожного покрытия
Координаты точки Р дорожного покрытия выражаются как х,у. Центр С колеса, когда Р будет точкой касания, займет положение N: где a - угол наклона касательной в точке Р кривой ОРА к оси х.
Чтобы найти вертикальное ускорение центра колеса, соответствующее любому моменту качения колеса по поверхности макрошероховатого дорожного покрытия (но не моменту вступления на нее или схода с нее), его выражают по методике И.П.Рабиновича в функции от радиусов кривизны колеса и поверхности дорожного покрытия.
Первый выражен через R; второй (радиус кривизны кривой ОРА) - г. Величина R постоянна, г может быть переменным.
Рассматривается кривая ОРА как неподвижная полодия, а окружность колеса - как подвижная; точка Р касания - как мгновенный центр вращения колеса (рисунок 3.10) [57].
Отрицательный знак показывает, что в восходящей части траектории, где sin а 0, угловое ускорение отрицательно и направлено в сторону, противоположную направлению угловой скорости со ; в нисходящей же части угловое ускорение положительно.
Найдена скорость и перемещения точки касания по неподвижной полодии (скорость смены полюсов). Вектор и - скорость точки Р прямой NM, вращающейся около точки М (центра кривизны неподвижной полодии в точке Р). Поэтому [57]:
Ускорение любой точки N плоской системы, движущейся в своей плоскости, представляется в виде геометрической суммы ускорения точки P и ускорения вращения точки N относительно P , последнее раскладывается на нормальное и тангенциальное. На рисунке 3.11 показаны три слагающие ускорения точки N [57].
Перед этим выражением не ставится знак минус, так как его заранее dco направили в сторону —, противоположную угловой скорости со Проекция суммарного ускорения точки N на вертикаль равна: 2 ,2 V
Эта формула И.П.Рабиновича представляет собою полное решение вопроса о вертикальных ускорениях центра колеса, получаемых во время качения колеса автомобиля по поверхности макрошероховатого дорожного покрытия.
Рассмотрено направление вертикального ускорения j. Когда колесо катится по выпуклому контуру это ускорение направлено вниз. При восходящем и при нисходящем движении колеса оно направлено вниз, а сила инерции - вверх. Весь период качения колеса по поверхности макрошероховатого дорожного покрытия есть период облегченного давления колеса на дорожное покрытие. Ускорение и сила инерции по мере движения колеса изменяются обратно пропорционально величине (/v4f jco3sQ! Когда сечение макрошероховатого дорожного покрытия представляет собою сечение круга, то ускорение уменьшается по закону 3 cos а до достижения высшей точки траектории; здесь оно достигает своего минимума, затем во время нисходящего движения колеса снова увеличивается по тому же закону [57]. Ни в какой точке оно не равно нулю. Полученная формула показывает, что радиус кривизны колеса R и препятствия V не играют роли каждый в отдельности; величина ускорения зависит лишь от их суммы. Большое колесо, катящееся по профилю большой кривизны (малого радиуса), и малое, катящееся по профилю малой кривизны, дают тот же эффект, если в обоих случаях сумма R + Г - одна и та же.
Нормирование геометрических показателей дорожных покрытий с повышенным коэффициентом сцепления с учетом безопасности дорожного движения по причине дорожных условий
Согласно ВСН 38-90 Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью качество шероховатой поверхности оценивается коэффициентами вариации глубины неровностей макрошероховатости и равномерности распределения щебня [22]. Для численного определения коэффициента вариации средней глубины впадин шероховатой поверхности применяется следующая формула: где Сн - рассчитываемый коэффициент вариации; НСР - среднее значение глубин неровностей, мм; н - среднеквадратическое отклонение глубин впадин макрошероховатости.
Рассчитанный коэффициент Сн должен иметь значение не больше 0,15 (для отличной оценки качества сцепных свойств дорожного покрытия).
Для определения равномерности распределения щебня по покрытию, используют прямоугольную рамку со сторонами 0,1 х 0,2 м, которая кладется на покрытие, после чего подсчитывается количество зерен щебня, оказавшееся в пределах рамки. На участке длиной 1000 м проводят десять измерений.
После этого определяется среднее количество зерен щебня (т), попавшее в пределы рамки, и среднеквадратичное отклонение дт , рассчитываемое следующим образом: где m - среднеквадратичное отклонение результатов отдельных измерений от среднего; mi – количество зерен щебня, подсчитанное при i-м замере, шт.; m -среднее количество зерен, шт.; n - число замеров.
Коэффициент вариации определяется по формуле:
Он должен иметь значение не больше 0,15.
Анализ стандартизируемых требований по СНиП 3.06.03-85 Автомобильные дороги и ВСН 38-90 Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью метод оценки качества шероховатой поверхностной обработки, позволяет сделать следующие выводы:
Требования, предъявляемые к величине коэффициента сцепления и средней глубине впадин макрошероховатости, установлены с целью обеспечения безопасности дорожного движения.
Необходимые значения достигаются, главным образом, в результате использования каменного материала необходимой прочности, отсутствием «лещадки», т.е. определенной формой зерен, а так же регулированием расхода битума.
Именно эти параметры проверяются при приемке работ: прочность зерен щебня, их форма и размер, отсутствие «лещадки», расход битума при формировании поверхности.
Выполнение требований к коэффициенту вариации глубины впадин макрошероховатости обеспечивает однородность зерен, путем контроля за их размером.
От соблюдения этого параметра зависит величина коэффициента сцепления.
Выполнение требований к коэффициенту вариации равномерности распределения щебня обеспечивает такой параметр, как однородность распределения щебня по поверхности, а также, косвенно – расход щебня. Невыполнение требований по соблюдению величины данного параметра приводит к необеспечению нужного коэффициента сцепления.
Можно сделать вывод, что требования ВСН 38-90 Технических указаний по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью позволяют обеспечить главное для потребителя качество устроенной шероховатой поверхностной обработки, необходимого коэффициента сцепления, а также косвенно износ дорожного покрытия с шероховатой поверхностью.
Одновременно с этим по СНиП 3.06.03-85 Автомобильные дороги и по ВСН 38-90 Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью оцениваются и учитываются показатели, которые характеризуют качество самой работы.
В их числе: «приживаемость щебня», «расход щебня», «равномерность распределения битума», существование «проплешин», а так же однородность поверхности [20, 74, 75].
Коэффициент равномерности распределения щебня по поверхности покрытия, определенный с помощью использования прямоугольной рамки со сторонами 0,1х0,2 м, и являющийся среднеквадратичным отклонением измеренных значений от среднего, которое получено в результате 10 измерений, никоим образом не учитывает необходимое количество щебня на поверхности шероховатых поверхностных обработок.
Средневзвешенные значения коэффициента сцепления на участках шероховатых поверхностных обработок и данные о безопасности дорожного движения с учетом дорожных условий представлены в приложении.
Пример измерения участка шероховатой поверхностной обработки. Журнал оценки внешнего состояния поверхностной обработки рамкой
На практике получены характеристики коэффициента сцепления, глубины впадин шероховатости, внешнего вида и структуры шероховатых поверхностей.
Критерии отбора исследуемых участков: участок должен быть устроен с соблюдением технологии производства работ из материалов соответствующих требованиям технологии; из всего участка с шероховатой поверхностью необходимо выбрать наилучший (по мнению Заказчика, Подрядчика или после личного визуального обследования) протяженностью не менее 1000 м; участок должен быть без дефектов (выпотевание, залысины, гребенка, выкрашивание); участок шероховатой поверхности может быть вновь устраиваемый, при этом обследуется прослуживший не менее 10 дней; участок шероховатой поверхности может быть эксплуатирующийся, при этом обследуется участок с наиболее хорошим качеством.
Проведено измерение коэффициента сцепления установкой ПКРС-2 и прибором ППК-МАДИ. Измерение сцепления следует производить не ранее чем через две недели после окончания строительства покрытия, при температуре воздуха не ниже 0С.
Место проведения испытания – на каждой полосе движения по левой полосе наката и между левой и правой полосами наката. Количество испытаний -на выбранных 1000 м в общей сложности необходимо сделать не менее 15 испытаний по левым полосам наката; не менее 15 испытаний между левыми и правыми полосами наката.
