Введение к работе
Актуальность проблемы.
За последние годы в России наблюдается рост автомобильных перевозок. Постоянно увеличиваются скорость движения, грузоподъемность автомобилей, интенсивность дорожного движения. Однако, наряду с этим, более отчетливо проявляются и некоторые отрицательные тенденции автомобилизации, наиболее важной из которых является значительное число дорожно-транспортных происшествий (ДТП). На ДТП влияет множество факторов - состояние дорог, интенсивность движения, освещенность, техническое состояние автомобилей, психологическое состояние водителя, уровень его профессиональной подготовки и множество других. Среди них, однако, важнейшее место занимает состояние дорожного покрытия. Уменьшение сцепления колеса с дорогой вследствие наличия на ней уплотнённого снега или льда приводит к увеличению тормозного пути и безопасного радиуса поворота в 3-9 раз. Снежные заносы вдоль дороги снижают видимость и могут уменьшать используемую ширину проезжей части дороги. Кроме того, наличие колей, выбоин, ямочности и других неровностей на дорогах, покрытых снежным или ледяным накатом, может привести к потере водителем контроля над траекторией движения и управляемостью автомобиля.
По данным ГИБДД РФ около 20% аварий происходит по причине неблагоприятных дорожных условий и из них более 70% (15% от общего числа ДТП) приходятся на заснеженные дорожные покрытия, 5% на дорожные покрытия, частично покрытые снегом или льдом и 1% на покрытия, которые по другим причинам были скользкими.
Степень риска попасть в ДТП на полностью или частично покрытом снегом или льдом дорожном покрытии в 1,5 и 4,5 раз выше, чем на чистом сухом покрытии. Цель зимнего содержания дорог заключается в том, чтобы снизить количество ДТП зимой за счет удаления снега и льда с дорожного покрытия и тем самым улучшить условия сцепления шин колес автомобиля с дорожным покрытием. Работы по зимнему содержанию дорог чрезвычайно трудоёмки. Так, на строительство новых дорог в Нижегородской области расходуется около 400 млн. рублей в год, а на содержание 13000 км. дорог -более 1 млрд. рублей (из них собственно на зимнее содержание более 750 млн. рублей).
Основные трудности зимней уборки связаны с метаморфизмом снега, то есть способностью изменять свои свойства за достаточно короткий промежуток времени под действием как климатических условий, так и в результате движения транспортных средств и пешеходов. Под воздействием выше перечисленных факторов снег, находящийся на очищаемой поверхности, быстро уплотняется, а затем превращается в снежно-ледяной накат, прочность которого, в сочетании с прочностью образовавшихся прослоек льда, выше обычного снега в 20-30 раз.. Поэтому актуальной является проблема использования рациональных технологий применения коммунальной техники в зимний период.
Цель исследований.
Разработать методику расчёта эффективности применения плужной снегоуборочной техники взаимодействующей со слоистым снежным покровом.
Объекты исследований.
На разных этапах работы исследованию подвергались автомобили с плужным, снегоуборочным оборудованием (ДЭ-235, ФРС-200М, КО-835, КПМ -432, К-703МД-СФР, и др.). Выбор в качестве объектов исследования такого широкого спектра машин позволил оценить влияние на процесс удаления снега с дорожных покрытий таких характеристик снегоуборочной техники, как тип рабочего органа, его геометрические размеры, а также основные параметры базовой машины. Общая методология исследований. При проведении теоретических исследований использованы методы аналитической механики, механики сплошных сред, механики сложных пространственных конструкций, механики разрушений, механики контактного взаимодействия пространственных систем с ограниченными телами, теории упругости и вязкопластичности; численные методы решения систем дифференциальных уравнений и нелинейных алгебраических уравнений; разнообразные методы математического моделирования и оптимизации параметров.
Экспериментальные исследования проводились на серийно выпускаемых машинах на дорогах, находящихся в постоянной эксплуатации.
Научная новизна. Разработана модель процесса резания плужным рабочим органом снегоуборочной машины снега с учётом его слоистости;
Разработана методика выбора рациональной технологии зимнего содержания дорог, с учётом изменения физико-механических свойств снега под действием движителей транспортных средств, обеспечивающая минимальный уровень производственных издержек.
Основные положения, выносимые на защиту.
і. Из научных разработок - математическая модель резания снежного покрова рабочими органами коммунальных машин как полислоистой среды.
2. Из научно-методических разработок - методика выбора и оптимизации технологии зимнего содержания дорог, учитывающая изменение физико-механических и геометрических параметров снежного покрова в течении времени; методика расчета параметров взаимодействия рабочих органов со снежным покровом, лежащим на поверхности дорог, позволяющий производить выбор рациональных параметров зимнего содержания дорог в конкретных условиях эксплуатации.
Достоверность результатов. Проведенный комплекс экспериментальных исследований на серийных
машинах, принимающих непосредственное участие в содержании дорог в
зимний период, подтвердил основные теоретические положения, методы и
средства повышения уровня зимнего содержания дорог. Практическая ценность. Состоит в реализации теоретических разработок, методик расчетов,
практических рекомендаций при совершенствовании существующих и
создании новых технологических решений содержания дорог в зимний
период при сохранении их расчётной пропускной способности. Реализация работы. Результаты экспериментально - теоретических исследований по теме
диссертации внедрены в Дорожном фонде Нижегородской области, ОАО
«Асфальт-Бетон», ООО «Компания «Магистраль».
Результаты работы используются в учебном процессе на кафедре
"Строительные и дорожные машины" Нижегородского государственного
технического университета Апробация работы. Отдельные результаты и основные положения докладывались на
международнойконференции АВТО НН 02 «Проблемы транспортных и
технологических комплексов», научно-технической конференции «Будущее
технической науки нижегородского региона» Н.Новгород 2004, всероссийской научно-технической конференции «ТТМ НН 04. Транспортно-технологические машины». - Н.Новгород. 2004, международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных систем - 2005» Волгоград 2005г, международной научно-технической конференции «Проектирование, испытания и эксплуатация транспортных машин и транспортно-технологических комплексов» Н.Новгород 2005г.
Публикации.
По теме диссертации опубликованы 11 научных статей.
Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и четырёх приложений. Содержит 160 страниц основного компьютерного текста, 55 рисунков, 12 таблиц, библиографии из 156 наименований и приложений на 41 странице.
Похожие диссертации на Повышение эффективности эксплуатации снегоуборочной техники с учётом слоистости снежного покрова
