Теоретичні основи проектування капітального ремонту І реконструкції автомобільних доріг



Pdf просмотр
Сторінка3/8
Дата конвертації16.01.2017
Розмір5.13 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8
Коефіцієнтом зчеплення називають відношення величини реактивної
сили, що діє на колесо автомобіля в площині її контакту з покриттям, до
величини вертикального навантаження, що передається колесом на покриття.
Безпосередній вплив на коефіцієнт зчеплення чинить мікро- і макрошорсткість покриття. Встановлено залежність коефіцієнта зчеплення від шорсткості покриття
25
,
0 1
ln
21
,
0
сер
h
(1.7) Коефіцієнт зчеплення залежить також від швидкості руху автомобіля. Кількісно зчіпні якості дороги характеризують коефіцієнтом відносного
зчеплення:
ДОП
Ф
зч
К
(1.8) де φ
ф
, φ
доп
— відповідно фактичне і допустиме значення коефіцієнта зчеплення. Мінімальні допустимі значення коефіцієнта зчеплення колеса з покриттям нормують за безпечними умовами руху на експлуатованих дорогах (табл. 1.15,
ДБН В.

Таблиця 1.15. Коефіцієнт зчеплення колеса автомобіля з покриттям Умови руху Характеристика ділянки дороги Коефіцієнт зчеплення Легкі Ділянки прямі або криві радіусом мі більше, горизонтальні або з поздовжнім похилом 30 ‰, з укріпленими узбіччями, без перехрещень водному рівні, за рівня завантаження дороги не більше 0,3 0,45 Ускладнені Ділянки на кривих у плані радіусом від 250 домна спусках і підйомах з похилами 30-60 ‰, ділянки в зонах звуження проїзної частини (за реконструкції, а також ділянки доріг, віднесені до легких умов, за рівня їх завантаження 0,3 - 0,5 0,50 Небезпечні Ділянки з видимістю меншою за розрахункову, підйоми і спуски з похилами більшими за розрахункові, зони перехрещень водному рівні, а також ділянки з коефіцієнтом завантаження понад 0,5 0,55 Після визначення фактичних коефіцієнтів зчеплення, стан покриття оцінюють коефіцієнтом відносного зчеплення:
Оцінка
Коефіцієнт відносного зчеплення
Відмінна
К
зч
> 1,3 Добра < К
зч
< 1,3 Задовільна < К
зч
< 1,2
Незадовільна
К
зч
< 1,0
За К
зч
< 1,0 дорога далі експлуатуватися не може, потрібен терміновий ремонт, спрямований на підвищення зчіпних якостей покриття.
1.5. Системний підхід до проектування реконструкції автомобільних доріг Під час реконструкції автомобільної дороги, які під час будівництва нової, завжди постає запитання про максимальне використання існуючих доріг, підвищення безпеки руху, розроблення заходів щодо охорони навколишнього середовища, економію пального при русі автомобілів та інших матеріально- технічних ресурсів, а також поліпшення дорожніх конструкцій. Аналіз вимог до геометричних елементів доріг засвідчує, що під час проектування однієї й тієї самої категорії доріг у різні періоди за розрахункові бралися неоднакові за величиною нормативні вимоги. Це пояснюють періодичною зміною технічних умовна проектування доріг, у результаті чого збудовані раніше дороги не відповідають поновленим вимогам, викладеним у чинних нормативних документах. Реконструкція будь-яких інженерних споруду тім числі й автомобільних доріг, є трудомістким і дорогим видом робіт, у зв'язку з чим дороги значної протяжності залишаються не реконструйованими, тобто неповністю відповідають вимогам транспортного процесу. Які ж цілі ставить реконструкція Реконструкція автомобільних доріг має підвищити їх експлуатаційні показники відповідно до чинних технічних нормативів. Водночас слід мати на увазі, що під час реконструкції доріг не завжди можна задовольнити вимоги технічних нормативів, прийнятих для нового будівництва, оскільки у складних природних умовах реконструкція дороги практично зводилася б до побудови нової. Тому реконструкцію можна проводити частково або повністю залежно від природно-технічних і рельєфних можливостей. В умовах спокійного рельєфу всі елементи дороги можуть бути реконструйовані повністю відповідно до нормативних вимог за складних геоморфологічних умов дотриматися норм можна лише частково. Беручи до уваги технічні можливості, проектувальник завжди має враховувати подальше удосконалення дорожньої споруди за межами розрахункового терміну, тобто передбачати можливості для наступної реконструкції автомобільної дороги. Такий підхід у проектуванні значно полегшить подальшу реконструкцію дороги, особливо таких її основних геометричних елементів, як план, поздовжній і поперечні профілі. Під час реконструкції дороги мають місце економічні втрати, пов'язані з тимчасовим припиненням руху, у зв'язку з чим перебудову бажано виконувати першочергово на тих ділянках, де є найбільші ускладнення для руху. Потреба у реконструкції автомобільних доріг виникає в разі інтенсивного зростання інтенсивності руху потреби істотного збільшення швидкості руху появи у складі потоку важковагових та великогабаритних автомобілів, наявності у складі потоку значної кількості автопотягів; зростання числа дорожньо-транспортних пригод (ДТП
ліквідації перехресть доріг водному рівні та залізничних переїздів урахування потреб охорони навколишнього середовища необхідності виділення спеціальних смуг для регулярного швидкісного руху автобусів на інтенсивних туристських маршрутах. Рух на дорогах, що складається з руху окремих автомобілів, відбувається в умовах взаємодії водія, автомобіля, дороги і середовища, і їх можна розглядати як складові елементи системи водій — автомобіль — дорога — середовище (ВАДС). Розглянемо окремі елементи системи ВАДС. Автомобіль, який може перебувати у таких станах справний несправний, роботоздатний (нероботоздатний), у граничному стані. Автомобіль вважають справним, якщо він відповідає поставленим до нього вимогам. У разі порушення хоча б однієї з них його вважають несправним. Стан автомобіля стає граничним, якщо його подальша експлуатація має бути припинена з тих чи інших причині вимог безпеки руху, в разі зниження ефективності роботи, потреби в ремонті транспортного засобу або його списанні. Водій — елемент системи ВАДС, який здійснює керування автомобілем і контроль за його роботою. Щодо вимог до водія, то чільне місце посідають підвищені вимоги до сприйняття, мислення, керувальних дій та надійності його професійної діяльності. Автомобільна дорога як елемент системи ВАДС має забезпечувати безпечний рух автомобілів із заданою швидкістю впродовж обумовленого терміну експлуатації. На автомобіль і водія істотно впливає середовище. Чинники, що характеризують середовище, різноманітні і змінюються випадково. Це температура і вологість повітря опади (дощ, сніг, туман, хмарність і освітленість, тривалість світлого і темного періодів доби. Проте перелічені елементи окремо не існують, їх поєднують між- елементні зв'язки в єдину систему ВАДС, Для прикладу нижче наведено двохелементні підсистеми, зручні як перше наближення для розв'язання низки завдань з урахуванням міжелементних впливів.
Зв'язок
Вплив, дія
А→В Інерційна та вібраційна дія через сидіння й підлогу звуковий і тепловий вплив двигуна
В→А Керівна дія, контроль роботоздатності автомобіля
С
3
→В Інформація водію із зовнішнього простору по зоровому каналу
А→Д Зношення та інші деформації дороги, зміна мікропрофілю, коефіцієнтів кочення і зчеплення
Д→А
Вплив, зумовлений змінами параметрів дороги
Д→В
Зорове сприйняття дороги, дія світлофорів, дорожніх знаків тощо
В→Д
Вибір траєкторії руху з урахуванням швидкості руху
С
3
→Д
Вплив середовища на опір коченню і зчеплення
Д→С
3
Забруднення придорожнього ґрунту, запиленість

А→С
3
Забруднення атмосферного повітря викидними газами
С
3
→А Корозія кузова автомобіля через вологість вплив бічного вітру на стійкість руху тощо Примітка С — зовнішнє середовище А — автомобіль Д — дорога В — водій. Рис. 1.5. Система ВАДС та ієрархія її елементів і підсистем Слід мати на увазі, що наведені зв'язки між елементами системи ВАДС є дуже спрощеними. Насправді вони складніші, різноманітніші і недосить вивчені, особливо кількісно. Розглянемо систему ВАДС, що функціонує у часі й просторі, взаємозв'язки між складовими якої наведено нарис. Функціонування системи ВАДС подано у вигляді фізичної системи, яка змінює свої стани залежно від зовнішніх чинників. Під станом системи слід розуміти сукупність певних ознак і властивостей, що характеризують її вданий момент. Стан такої системи можна розглядати як сукупність базових ознак, які вказують на її відносну стійкість і надійність. Система ВАДС перебуває в деякому стані і переходить із цього стану в інший у ті моменти часу, для яких виконується хоча б одна з таких умов
ij
гр
ij
t
ij
гр
ij
t
ij
гр
ij
t
P
P
W
W
N
N
(1.9) де N
ij
(t)
, N
ij
гр
— інтенсивність руху та її граничне значення W
ij
(t)
,
W
ij
гр
— склад руху та його граничне значення Р , Р
ij
гр
— природні чинники та їх граничні значення. Під час реконструкції доріг доцільно використовувати укрупнену системну модель дорожні умови - транспортні потоки - середовище (ДУ-ТП-С). Під дорожніми умовами слід розуміти сукупність елементів дороги з певними геометричними параметрами та її транспортно-експлуатаційний стан, які впливають на рух транспортних засобів. До дорожніх умов, що формують вплив на рух потоку автомобілів, належать число смуг руху ширина проїзної частини і узбіччя величина поздовжнього похилу та його довжина величина радіусів кривих у плані відстань видимості в плані і в поздовжньому профілі взаємне поєднання елементів дороги стан проїзної частини та узбіччя наявність перешкод на дорозі і біля неї засоби організації руху ступінь обладнання перехресть і прилягань водному рівні покажчиками й острівцями умови видимості, стан проїзної частини та узбіччя залежно від погодно-кліматичних чинників наявність ділянок із частими туманами і вітрами наявність великих мостів і естакад рівність і зчіпні якості покриття тощо. Під дією перелічених чинників складається стан транспортного потоку, характерний для кожної ділянки дороги.
Транспортний потік — це сукупність рухомих автомобілів, керованих
водіями. Замалої інтенсивності руху водії утримують бажані швидкості руху, які на їх думку є безпечні і зручні вданих дорожніх умовах. Дії водіїв у цьому разі визначаються переважно дорожніми умовами. Зі зростанням інтенсивності руху умови і стан транспортного потоку змінюються. Спостерігається рух автомобілів групами. Водії швидкохідних автомобілів, наздогнавши автомобілі, що їдуть повільно, змушені знижувати швидкість і рухатися повільніше, очікуючи можливості здійснення обгону. Подальше збільшення інтенсивності руху призводить до появи безперервного транспортного потоку автомобілів із низькими швидкостями і частими зупинками. Водій має весь час стежити за автомобілями, що їдуть попереду, а це потребує від нього підвищеної уваги.
Взаємозв'язки між елементами системи дорожні умови — транспортний потік — середовище наведено нарис. Рис. 1.6. Схема взаємозв'язків між складовими системи ДУ - ТП - С
Перехід системи з одного якісного стану в інший відбувається не стрибкоподібне, не миттєво, а впродовж певного часу, за який змінюються параметри системи. До параметрів системи ДУ - ТП - С належать
L
ВІД
— ширина смуги відведення, достатня для поетапного розширення проїзної частини і земляного полотна, що спричинено збільшенням інтенсивності руху
i
mах
— максимальний поздовжній похил
R
min
— найменші радіуси горизонтальних і вертикальних кривих
S — розрахункова видимість
B
1

ширина проїзної частини
В
2
— ширина земляного полотна
t
п
— тип покриття
r
п
— рівність дорожнього покриття
Р
Д
— міцність дорожнього одягу
Ф
в
— психофізіологічні характеристики водіїв. Наведені параметри повністю характеризують стан системи, а параметри
L
ВІД
, i
mах
, R
min
, S

,
B
1

,
В
2
, t
п
, які обумовлюють категорію дороги, є визначальними, або базовими, для системи дорожні умови — транспортні потоки — середовище, тобто
Z
i
=( L
ВІД
, i
mах
, R
min
, S

,
B
1

,
В
2
, t
п
)
(1.10) Перебування системи в новому стані означає її функціонування в новому якісному вигляді і є визначальним для таких експлуатаційних характеристик, як
пропускна здатність дороги, безпечний рух, економне витрачання пального, рівень загазованості, рівень шуму.
1.6. Критеріальні показники для оцінки стану системи дорожні умови транспортний потік середовище Для оцінки стану системи ДУ - ТП - С недостатньо обмежитися порівнянням дорожньо-будівельних та транспортно-експлуатацій-них витратна її функціонування. Найвагоміші елементи системи слід розглядати в поєднанні з іншими елементами в умовах взаємодії і взаємозалежності. Для оцінки траси з погляду відповідності її вимогам транспорту за критерій можна взяти запропоновані проф. О.А. Білятинським коефіцієнти, що характеризують середню кривизну, яка істотно впливає на безпеку руху і психофізіологічне навантаження водія. За цими коефіцієнтами стан системи можна схарактеризувати за допомогою базових параметрів
Z
i
=( L
ВІД
, S

,
B
1

,
К
п
, К
ω
, t
п
)
(1.11) де К
п
, К
ω
— коефіцієнти, які характеризують середню кривизну траси відповідно в плані і в поздовжньому профілі, рад/км. Важливо встановити, які з перелічених базових параметрів є стійкими і нестійкими.
Стійкими параметрами слід вважати такі, від заміни яких система
ДУ - ТП - С не переходить з одного стану в інший. Всі інші — нестійкі. До стійких параметрів належать ширина смуги відведення максимальний поздовжній похил найменші радіуси горизонтальних і вертикальних кривих коефіцієнти К
п
і К
ω
; розрахункова видимість.
Нестійкими параметрами є ширина проїзної частини ширина земляного полотна тип покриття. Для оцінювання траси можна використовувати показники коефіцієнт кривизни траси в плані
i
i
i
h
K
b
z
K
(1.12) коефіцієнт кривизни траси в поздовжньому профілі
k
k
k
k
L
b
i
i
K
1
— для опуклих кривих (1.13)
j
j
j
j
L
b
i
i
K
1
— для угнутих кривих (1.14) спеціальний параметр кривизни:
2 2
5
,
0
K
K
P
h
(1.15) або
L
z
P
2 2
5
,
0
(1.16) де z
1
— кут зламу траси дороги в плані на і-й ділянці, рад b
i
— довжина прямої вставки між горизонтальними кривими, км K
i
— довжина криволінійної
ділянки дороги в плані, км і
k
, і
k+1
похили ліній, що створюють опуклий перелому поздовжньому профілі, раді і

j+1
— угнутий перелом, рад b
k
, b
j
— довжина вставки з постійними похилами між вертикальними кривими відповідно на підйомі і на спуску, км L
k
, L
j
— довжина вертикальної кривої відповідно опуклої й угнутої, км Р — спеціальний параметр кривизни, рад/км;
z, θ — кути зламу траси дороги відповідно в плані і поздовжньому профілі, рад. Наведені показники дають змогу комплексно схарактеризувати відповідність траси дороги вимогам забезпечення видимості, безпеки руху, плавності поєднання її елементів та економічності (табл. 1.16).
Таблиця 1.16. Рекомендовані значення кривизни траси для доріг різних категорій Категорія дороги Спеціальний параметр траси дороги Р , рад/км Коефіцієнт середньої кривизни траси, рад/км у плані для вертикальних кривих опуклих угнутих І
0,045 - 0,049 0,09 0,01 0,039
II
0,076 - 0,082 0,15 0,026 0,068
III
0,132-0,142 0,26 0,041 0,114
IV
0,263-0,275 0,52 0,079 0,182
V
0,705-0,716 1,40 0,164 0,304 За критерій оптимальності можна взяти різницю транспортно- експлуатаційних витрат В, які мають місце до і після переведення системи з одного стану в інший, тобто
ВВ
(1.17) де В
д
.
р
— зведені витрати до реконструкції дороги, грн; В
п.р
— те саме, після реконструкції дороги, грн; В
р
— витрати на реконструкцію дороги, грн. Максимальна величина цього виразу вказує на необхідність реконструкції автомобільної дороги, а також нате, в який стан слід переводити систему дорожні умови — транспортний потік — середовище. Деякі параметри, що входять до критеріальної функції (1.11), не завжди можна описати за допомогою математичних залежностей, тому розв'язання задачі зводиться не до пошуку оптимуму, а до знаходження таких значень базових параметрів системи ДУ-ТП-С, які б давали розв'язок, близький до оптимального. Розглянемо витрати В
д.р
суспільства в результаті експлуатації дороги до її реконструкції і витрати В
п.р
— після реконструкції. У загальному вигляді витратні дані можна записати так
В
д.р
=f(П, З
г
, Ш) (1.18) де П — витрати на перевезення вантажів і пасажирів по перекон- струйованій дорозі, грн; З
г
— збитки суспільства від загазованості придорожньої смуги до реконструкції дороги, грн; Ш — збитки суспільства від транспортного шуму в разі експлуатації дороги до реконструкції, грн. Витрати П на перевезення вантажів і пасажирів автомобільним транспортом включають такі складові
П П
в

п

дтп
+d
(1.19) де П
в
— витрати, пов'язані з безпосереднім перевезенням вантажів і
пасажирів, грн; П
п
— витрати, пов'язані з перебуванням пасажирів у дорозі, грн;
П
дтп
— збитки, спричинені дорожньо-транспортними пригодами, грн; d — поточні витрати на ремонті утримання доріг, грн. Витрати, пов'язані з безпосереднім перевезенням вантажів і пасажирів, визначають за формулою
,
365 4
0
n
i
п
з
пост
i
зм
г
С
C
t
N
LNC
П
(1.20) де L — довжина ділянки дороги, км; N — число автомобілів певного типу в транспортному потоці (легкові, вантажні, автобуси, автопотяги), шт.; t — тривалість проїзду поданій ділянці дороги, год; С
зм
— змінні витрати, що залежать від роботи-автомобіля, грн/(авт·год); C
пост
— постійні витрати, що не залежать від роботи автомобіля, грн/(авт·год); С
зп
заробітна плата водіям, грн/(авт·год). Витрати, пов'язані з перебуванням пасажирів у дорозі, розраховують за формулою
С
Р
t
v
L
N
Р
t
v
L
N
П
а
а
п
a
a
з
л
п
л
л
п
.
365
(1.21) де N
л
— число легкових автомобілів, авт/добу; N
а
— число автобусів, автб/добу; t
п

л
— час висадки-посадки в легковий автомобіль (можна взяти 30 с на одну зупинку t
па
— час висадки-посадки в салон автобуса (можна взяти 1 хв на одну зупинку v
л
,v
а
— швидкість руху відповідно легкових автомобілів і автобусів по дорозі, км/год; Р
л

а
— середнє заповнення салону транспортного засобу пасажирами відповідно в легкових автомобілях і автобусах (Р
л
= 3чол.,
Р
а
= 27 чол.); С — вартість 1 пас.-год (можна взяти С = 0,25грн). Збитки П
ДТП
від однієї дорожньо-транспортної пригоди можна взяти з табл. 8.11. Поточні витрати на ремонті утримання доріг d, слід брати згідно з чинними нормами. Збитки народного господарства від загазованості придорожнього простору З
г
оцінюють збитками врожаю внаслідок забруднення повітряного середовища і грунту відпрацьованими газами автомобілів. Ці втрати обчислюють за залежністю
3
i
k
i
i
y
y
y
(1.22) де Δy
i
— зниження врожайності з кожного гектара і-ї культури, зумовлене дією інгредієнтів, ц/га;
k
i
y
,
3
i
y
— середня багаторічна врожайність і-ї культури відповідно з контрольних і забруднених ділянок, ц/га. У разі проходження автомобільної дороги через населені пункти потрібно також враховувати витрати, пов'язані з негативним впливом шуму на здоров'я людей. Відповідно до прийнятої методики економічні збитки Ш
1
від дії шуму на прилеглій до дороги території визначають за формулою
2 1
1 2
11
k
n
k
k
ДНК
N
Ш
(1.23) дек номер діапазону усереднених значень шумового навантаження для денного періоду за 25 + (k-1)·5 ≤ L
ГДКв
ДН
< [25 + k·5]; N
ДНК
— чисельність
населення обстежуваного району, яке зазнає шумового навантаження впродовж дня, чол. Рівень шуму L
сер
на прилеглій до дороги території знаходять за залежністю
н
сер
N
L
lg
5 35
(1.24) де N
н
— чисельність жителів населеного пункту, що проживають у прилеглій до дороги зоні, чол. Поряд з цим слід враховувати втрати від зниження продуктивності праці людини через наднормативну зашумленість придорожнього простору.
Економічне значення чинника дії шуму в житловій забудові на продуктивність праці людини визначають за виразом

ПП
q
Д
К
Вb
Н
Ш
2

(1.25) де Н
Д
— кількість мешканців, які проживають у зоні акустичного дискомфорту, чол.; В — середній річний виробіток в Україні на одного працівника сфери матеріального виробництва, грн/рік; b
q
— частка містоутворюючого населення К
пп
— середнє значення втрат продуктивності праці через шум (заданими Ленінградського НДІ гігієни праці і професійних захворювань К
пп
= 4 %).
Д
с
Д
Д
F
F
F
Н
0
(1.26) де

Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал