8175

УДК 625.7 (075)

Заболухин М.В. Эксплуатация автомобильных дорог. Часть 1 ; учебно-методическое пособие / М. В. Заболухин ; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2023. – 51 с; ил. – Текст: электронный.

Рассматриваются задачи и функции дорожной службы. Приводятся факторы, формирующие условия движения по дороге. Описываются условия взаимодействия автомобиля и дороги и приводятся основные показатели этого взаимодействия. Указываются явления, формирующие состояния дорожного покрытия, а также определение продолжительности их действия и последействия с разъяснением негативного влияния на безопасность и удобство движения по дороге. Подробно изучаются водно-тепловые процессы, происходящие в теле земляного полотна и слоях дорожной одежды в различные сезоны года, их влияние на устойчивость земляного полотна и работоспособность дорожной одежды, а также методы регулирования ВТР на эксплуатируемых дорогах. Приведены деформации и разрушения земляного полотна, дорожных одежд и покрытий, водопропускных труб с их подробным описанием и указанием причин возникновения. В разделе транспортно-эксплуатационные показатели даются их классификация, а также методы и приборы для определения их количественных характеристик. До сведения обучающихся доводятся задачи диагностики автомобильных дорог, приводится классификация видов диагностики с указанием технологии производства работ.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ для подготовки к лекционным и семинарским занятиям по дисциплине «Эксплуатация автомобильных дорог» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Автомобильные дороги.

М.В. Заболухин, 2023

ННГАСУ, 2023

3

СОДЕРЖАНИЕ

1.Задачи дорожной службы и условия движения по дороге……………….……………………. 4

1.1.Задачи и функции дорожно-эксплуатационной службы………………………………….. 4

1.2.Характеристика условий движения……………………………………................................ 4

2.Взаимодействие автомобиля и дороги…………………………………….................................. 7

4.Состояния покрытий и условия движения по ним…………………………………………….. 13

4.1.Состояния покрытий, продолжительность действия………………………....................... 13

4.2.Влияние состояния покрытия на условия движения………………………........................ 14

5.Деформации и разрушения на автомобильных дорогах………………………………………. 17

5.1.Сущность возникновения деформаций и разрушений……………………………………. 17

5.2.Влияние объективных факторов на работу дорожной конструкции…………………….. 17

6.Деформации и разрушения на автомобильных дорогах…………………………………………. 31

7.Транспортно-эксплуатационные показатели состояния дорог……...………………………… 35

7.1 Классификация показателей………………………………………………………………...... 35

7.2Методы и приборы для оценки транспортно-эксплуатационных показателей…………… 35

8.Литература………………………………………………………………………………………... 50

4

1.Задачи дорожной службы и условия движения по дороге

1.1Задачи и функции дорожно-эксплуатационной службы

Основной задачей дорожно-эксплуатационной службы является поддержание и непрерывное повышение технического уровня и эксплуатационного состояния дорог в соответствии с ростом интенсивности движения и расчетных нагрузок, с целью улучшения условий движения (скорость, безопасность и т. д.), и как следствие повышение производительности и эффективности работы автотранспорта, снижение себестоимости перевозок.

При этом на дорожную службу возложены следующие функции:

организация своевременного и качественного содержания, ремонта автомобильных дорог в соответствии с предусмотренной классификацией работ и межремонтными сроками службы;

постоянный надзор за техническим состоянием дорог и дорожных сооружений, разработка и осуществление перспективных и годовых планов по ремонту и содержанию дорог;

выявление и учет опасных для движения участков дорог и мостов, разработка и осуществление мероприятий по улучшению организации и повышению безопасности движения;

принятие мер по предотвращению и устранению деформаций и разрушений;

технический учет и паспортизация дорог и дорожных сооружений;

обеспечение эффективного использования зданий, сооружений, оборудования, техники, транспортных средств и других основных фондов, предназначенных для эксплуатации и ремонта автомобильных дорог;

разработка и осуществление мер по снижению стоимости и повышению качества ремонта и содержания дорог.

Кроме этого в практической деятельности, для выполнения возложенных на неё функций, дорожная организация должна иметь многосторонние связи и контакты со смежными организациями к числу которых относятся:

метеорологические станции – для сбора данных о долгосрочных и кратковременных прогнозах погоды, прогнозов вскрытия рек, интенсивности ледохода и паводка, снегопадов, метелей;

лесные организации – снабжение лесопосадочными материалами для снегозащитного и декоративного озеленения;

органы ГИБДД – контроль за движением, разработка и согласование дислокации дорожных знаков, схем разметки и инженерного оборудования дорог, учет дорожно-транспортных происшествий, выявление их причин;

областные, районные, городские и сельские органы управления – для согласования во-

просов открытия карьеров местных дорожно-строительных материалов, помощи организациям при стихийных бедствиях, ограничения движения в период пучинообразования;

автотранспортные предприятия – с целью обеспечения автотранспортом дорожных работ, своевременного оповещения об условиях движения по дорогам.

Следует отметить, что приведенный перечень не является исчерпывающим и при необходимости может быть расширен.

1.2 Характеристика условий движения

Условия движения характеризуются реальной обстановкой на дороге, главная роль в которой отводится системе “Дорожные условия – Транспортные потоки”, каждый из которых отдельно или вместе находится под влиянием “Окружающей среды”.

Условия движения

5

а) Транспортный поток – совокупность движущихся по дороге транспортных средств с различными техническими и эксплуатационными характеристиками, основными из которых являются:

-Интенсивность движения N – число транспортных средств, проезжающих через сечение дороги в единицу времени, авт/сут, авт/час;

-Временной интервал ti – промежуток времени между следующими друг за другом по одной полосе транспортными средствами, с;

-Состав потока – соотношение в нем транспортных средств различного типа;

-Плотность потока – количество транспортных средств, приходящихся на 1 км дороги,

авт/км.

б) Дорожные условия – совокупность параметров характеризующих технический уровень и эксплуатационное состояние дороги и оказывающих влияние на условия движения по ней.

Технический уровень – степень соответствия постоянных (не меняющихся в процессе эксплуатации или меняющиеся только при реконструкции или ремонте) её параметров и дорожных сооружений нормативным требованиям, обеспечивающихся на стадии проектирования и строительства дороги:

-проектные уклоны (продольный и поперечный);

-радиусы кривых в плане (профиле);

-длина прямых (кривых);

-проектная ширина проезжей части и обочин;

-расстояние видимости.

Эксплуатационное состояние – степень соответствия нормативным требованиям параметров и характеристик дороги (переменных во времени), изменяющихся в процессе эксплуатации под воздействием транспортных средств, метеорологических факторов и уровня содержания

В качестве основных показателей эксплуатационного состояния выступают:

-обеспеченная скорость движения;

-пропускная способность и уровень загрузки;

-непрерывность и безопасность движения;

-прочность дорожной конструкции;

-работоспособность и надежность дорог;

-сроки службы дорожных одежд и покрытий;

-сцепные качества и ровность покрытия;

-шероховатость и износостойкость покрытия.

в) Окружающая среда – совокупность переменных кратковременных метеорологических (осадки, туман, гололед, ветер, метель, метеорологическая дальность видимости) и постоянных (рельеф местности, ландшафт, растительный и животный мир) факторов, оказывающих негативное действие на эксплуатационное состояние и характеристики транспортного потока.

Если временно абстрагироваться от окружающей среды и рассмотреть только подсистему “Дорожные условия – Транспортные потоки”, то для её эффективного функционирования необходимо, чтобы:

-технический уровень и эксплуатационное состояние автомобильных дорог (ДУ) соответствовали требованиям, предъявляемым со стороны автомобильного транспорта (ТП);

-в свою очередь, конструктивные особенности и эксплуатационные характеристики автомобилей соответствовали требованиям, предъявляемым параметрами существующих дорог.

1.3 Управление системой “Дорожные условия – Транспортные потоки”

На практике управление системой ДУ – ТП производится на двух уровнях.

Первый уровень управления (стратегический) – заключается в назначении и выборе пара-

метров и характеристик дороги на стадии проектирования и в полноте реализации этих решений при строительстве или реконструкции, а также обосновании мощности и ресурсов дорожной службы для обеспечения требуемого уровня содержания дороги исходя из принятых проектных решений в конкретных условиях эксплуатации.

Второй уровень управления (оперативный) – заключается в изменении параметров дороги и транспортного потока за счет мероприятий по содержанию и ремонту дороги, организации и обеспечения безопасности движения в период эксплуатации.

6

Эффективность управления зависит от следующих факторов и условий:

-заранее известных (район проложения дороги, природные условия);

-задаваемых, изменяющихся в заданных пределах (геометрические параметры, уровень содержания);

-неизвестные в данный момент времени (метеорологические условия, интенсивность и состав движения).

8

Удельное контактное давление приближенно можно рассчитать в зависимости от внутреннего давления воздуха в шинах:

P 1.1 P

в

Величина удельного давления в процессе движения автомобиля изменяется под воздействием следующих причин:

-в результате трения колеса о покрытие давление воздуха в шинах возрастает, что приводит к уменьшению площади отпечатка колеса S;

-при увеличении скорости движения увеличивается жесткость покрышки, что также приводит к уменьшению площади отпечатка колесаS;

-при наезде колеса на неровности покрытия, площадь контакта S уменьшается, в результате удельное давление возрастает в 5-6 раз.

2.2.2 Коэффициент сопротивления качению

При движении автомобиля наблюдается смещение точки приложения нормальной реакции покрытия по ходу движения (рисунок 1 б,в), которое характеризует размер сопротивления качению. Коэффициент сопротивления качению вычисляют по формуле:

f е rк

где е – величина смещения точки приложения нормальной реакции; rк – радиус качения колеса.

Величина коэффициента сопротивления качению в процессе движения автомобиля изменяется в силу ряда причин:

- при увеличении прочности дорожной одежды уменьшается деформация поверхности качения l (рисунок 1), следовательно уменьшается величина коэффициента сопротивления качению; - при увеличении массы автомобиля увеличивается нагрузка, передаваемая на конструкцию, увеличивается деформация шины и дорожной одежды, и, следовательно, коэффициент со-

противления качению возрастает; - с увеличением давления воздуха в шинах деформация покрышки уменьшается и как

следствие снижается величина коэффициента сопротивления качению; - с увеличением скорости движения уменьшается время деформирования шины, в резуль-

тате она не успевает полностью распрямиться (в зоне контакта) и как следствие возрастает величина коэффициента.

Значение коэффициента сопротивления качению для любой скорости определяется по формуле:

f f20 Kf V 20

где: f20 – коэффициент сопротивления качению при скорости 20 км/час;

Кf – коэффициент повышения сопротивления качению в зависимости от скорости (для легковых Кf = 0,00025; для грузовых Кf = 0,0002).

2.2.3 Коэффициент сцепления

Наибольшее возможное значение тягового усилия Тmax, при котором автомобиль еще способен двигаться без скольжения (буксования) колес, не может превышать

Тmax R

где: φ – коэффициент сцепления;

R – нормальная реакция дорожной одежды на ведущие колеса.

Различают следующие виды коэффициента сцепления:

-коэффициент продольного сцепления φ1 , соответствующий началу пробуксовывания или проскальзывания колеса при его качение в плоскости движения;

-коэффициент поперечного сцепления φ2 при условии бокового заноса, когда колесо одновременно и вращается, и скользит в бок (боковое скольжение)

φ2=( 0,5 ÷ 0,85)× φ1

На величину коэффициента сцепления в процессе движения оказывают воздействие:

9

-температура окружающего воздуха, с увеличением которой его величина снижается;

-давление воздуха в шинах с ростом которого уменьшается площадь отпечатка колеса и как следствие уменьшается φ;

-нагрузка на ведущее колесо, с увеличением которой возрастает величина φ в следствие увеличения Sотп (рисунок 1);

-рисунок протектора и степень его изношенности. Между коэффициентами для колеса с изношенным протектором и колесом с нормальным протектором существует следующая зависи-

- скорость движения, с увеличением которой величина φ уменьшается. Данная зависимость описывается следующим выражением:

v 60 β (V 60)

где φ60 – нормативная величина коэффициента сцепления пи скорости 60 км/час; βφ – коэффициент изменения сцепных качеств от скорости движения.