Толчкомер для оценки ровности дорог

Методика оценки безопасности движения и транспортных качеств автомобильных дорог

Толчкомер ХАДИ состоит из счетного механизма, храповой муфты, зубчатого колеса, зубчатой рейки и крепежных деталей для установки счетного механизма в кузове автомобиля и закрепления переходного стержня от зубчатой рейки к заднему мосту автомобиля. Толчкомер устанавливают в кузове легкового или грузового автомобиля на специальном крепежном устройстве.

По своей простоте и безотказности действия толчкомер очень удобен для оценки ровности дороги в повседневной деятельности дорожно-эксплуатационных организаций и при оценке транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильных дорог. Прибор дает достаточно надежные показания при обеспечении стандартности методики проведения испытаний.

При обследовании дорог кафедра «Проектирования дорог» МАДИ применяет для измерения ровности дорожных покрытий в качестве основного прибора толчкомер системы ХАДИ, установленный на автомобиле М-22 типа «Волга» с кузовом универсал. На толчкомере ХАДИ, установленном за спинкой заднего сидения автомобиля, зубчатое колесо заменено текстолитовым шкивом, а зубчатая рейка — гибким стальным тросиком, один конец которого жестко прикреплен к середине моста, а другой через пружину, обеспечивающую натяжение тросика, прикреплен к задней дверце автомобиля (рис. 60). Подобная полужесткая система передачи прогиба рессор от заднего моста автомобиля к толчкомеру имеет ряд преимуществ по сравнению с жесткой реечной передачей, предусмотренной первоначальной конструкцией, так как устраняет вертикальные перемещения зубчатой рейки внутри кузова.

Рис. 60. Схема установки толчкомера ХАДИ на автомобиле М-22

1 — толчкомер, 2 — гибкий стальной тросик, 3 — пружина

На очень неровных дорогах при резком сжатии рессор рейка может выбить заднее стекло автомобиля.

Подготовка к оценке ровности заключается в подборе необходимой полевой документации, проверке исправности толчкомера, автомобиля и в их тарировке на специальных тарировочных участках с заранее известной ровностью. Такие участки выбраны кафедрой «Проектирования дорог» на подмосковных дорогах с прочными бетонными покрытиями, ровность которых остается неизменной в течение ряда лет.

К моменту выезда на измерения в автомобиле должны находиться: лента для толчкомера шириной 35 мм из расчета 2 м ленты на 100 км пробега, катушка ленты для пишущей машинки шириной 13 мм, два мягких карандаша, ведомости из расчета 1 страница бланка на 20 км дороги, бумага для записи отсчетов и вычисления их разности и секундомер для тарировки спидометра автомобиля.

Проверка толчкомера заключается в проверке рабочих механизмов при раскачивании кузова автомобиля на рессорах и в прочистке и регулировании буквопечатающего механизма, который должен давать четкие отпечатки на ленте.

Подготовка автомобиля прежде всего состоит из проверки его веса, который должен сохраняться постоянным в продолжение всех измерений.

Особое внимание следует уделить проверке состояния шин и контролю давления в них воздуха, которое в продолжение всех измерений должно быть постоянным. Не рекомендуется проводить измерения на автомобилях с шинами, полученными из капитального ремонта, из-за неравномерной их жесткости. Следует учитывать, что давление воздуха в шинах и упругость амортизаторов стабилизируется не сразу после начала движения. К непосредственным измерениям следует приступать лишь после 15 — 20 километрового холостого пробега.

Спидометр автомобиля (указатель скорости и счетчик пройденного пути) проверяют по секундомеру по продолжительности проезда участка между километровыми столбами. Водитель должен точно выдерживать при проезде постоянную скорость. По результатам тарировки на стекле спидометра наносят восковым карандашом деление, соответствующее правильной скорости. Тарировку спидометра ведут при тех же нагрузках на автомобиль и давлении в шинах, при которых будет выполняться толчкометрирование.

Перед выездом на обследования необходимо провести пробный проезд с целью выяснения исправности автомобиля и толчкомера.

Полевые измерения состоят из проезда автомобиля с установленным на нем толчкомером при определенной и равномерной скорости движения по обследуемому участку дороги (не более 100 км в день). По каждой из полос движения делают не менее двух проездов, а при наличии расхождения в полученных данных, и третий — выборочно по участкам, на которых показания толчкомера после двух проездов имеют расхождения более 10 %.

В состав бригады по измерению ровности входят: водитель автомобиля и два оператора. Один оператор, сидящий на заднем сидении, наблюдает за счетчиком пути, своевременно берет отсчет при проезде створа километрового столба и сообщает второму оператору цифры отпечатанного на ленте отсчета. В обязанность второго оператора входит контроль скорости движения по секундомеру, вычисление разности последовательных отсчетов, с занесением ее в ведомость и регистрация в ведомости случаев отступления от равномерного движения с постоянной скоростью (обгон, торможение, вынужденная остановка и т.д.), а также запись на основании визуальной оценки состояния покрытия. В ведомости следует заносить наиболее характерные дефекты покрытия (гребенка, просадка, волны, выбоины и т.д.). Так как трудно писать в движущемся с большой скоростью автомобиле, целесообразно использовать портативный магнитофон и диктовать все необходимые данные. Ленты должны храниться как справочный документ до составления и сдачи отчета.

Операторы при работе следят за соблюдением постоянства веса автомобиля и величины давления воздуха в шинах, а также за соответствием траектории движения автомобиля середине полосы движения. Вес автомобиля, давление воздуха в шинах, погодные условия и состояние покрытия регистрируют ежесуточно в ведомости обработки толчкограмм. До начала измерений на ленте толчкомера записывают название дороги, дату проведения измерения и полосу (правая, левая, внутренняя или наружная) движения, а также километр начала измерений.

Скорость движения при испытаниях должна быть постоянна — 60 км/час, за исключением сложных и опасных для движения участков (очень неровное покрытие, узкая улица в населенном пункте, высокая интенсивность движения при узкой проезжей части и т.д.). В подобных случаях скорость движения снижают до 40 км/час с соответствующей пометкой в ведомости. В случае резкой разницы в ровности отдельных участков покрытия или при наличии препятствий, требующих снижения скорости ниже 40 км/час, или объезда препятствия с остановкой перед ним (ямы при въезде на мост, перекопанное покрытие в населенном пункте и т.д.) следует делать промежуточные отсчеты, привязанные к показаниям спидометра перед торможением автомобиля. Требование соблюдения постоянства скорости движения отнюдь не означает возможности допущения каких-либо нарушений правил движения или техники безопасности.

В процессе испытаний запас топлива постоянно убывает. Через каждые 100 км пробега необходимо компенсировать его загрузкой в багажник балласта весом 15 кг.

Отработку результатов измерений начинают, определяя показатель ровности покрытия (разности отсчетов) на каждом километре по каждому проходу автомобиля и вычисляя средние значения, которые записываются в ведомость обработки толчкограмм (табл. 46). После окончания измерений в тот же день производят окончательную расшифровку показаний толчкомера и увязку с километражем дороги. Ленту толчкомера наклеивают в журнал измерений, в котором указывают дату испытаний, наименование дороги, километраж участка. В графу примечаний ведомости обработки толчкограмм заносят отступления от равномерного режима движения, а также границы изменения типа покрытия и его состояния.

Таблица 46

Ведомость обработки толчкограмм

Дорога Т-ом — Д-ов, автомобиль «Волга» № 17-30 ЮАД

Дата 30/IX-60 г. Солнце, сухо, вес 1880 кг, давление воздуха в шинах 2,0 кГ/см2, скорость 60 кмчас

После окончания обработки толчкограмм вычерчивают графики ровности дорожного покрытия (рис. 61).

Рис. 61. График ровности участка дороги

Ровность покрытия оценивают по шкале максимальных показателей (табл. 47).

Таблица 47

Тип покрытия

Скорость 60 км/час

Скорость 40 км/час

отл.

хор.

удовл.

отл.

хор.

удовл.

Цементобетон, асфальтобетон и покрытия, обработанные органическими вяжущими веществами

Щебеночные и гравийные покрытия

Булыжная мостовая

Примечание. Приведенные значения справедливы для измерений на автомобиле М-22 «Волга». В числителе — значения для случая измерений с бескамерными шинами, в знаменателе — с камерными шинами.

В случае применения нестандартного автомобиля, для которого отсутствуют данные шкалы максимальных показателей, необходимо провести до измерений специальный проезд совместно с другим, стандартным автомобилем, и по полученным данным построить корреляционную зависимость (рис. 62), по которой пересчитать значения шкалы максимальных показателей для применяемого автомобиля. Аналогичную корреляцию можно установить при толчкометрировании на тарировочном участке. В этом случае второго, стандартного автомобиля не требуется, так как для тарировочного участка при толчкометрировании стандартным автомобилем они известны.

Рис. 62. График зависимости показаний толчкомеров, установленных на автомобилях М-21 «Волга» (МАДИ) и М-20 «Победа» (ХАДИ)

При значительной длине участка дороги анализ ровности покрытия крайне затруднен большим количеством разнообразных показаний толчкомера, поэтому для обработки применяют методы математической статистики. Статистическая обработка выполняется по участкам, обслуживаемым разными ДЭУ, или по участкам с однотипным покрытием.

Выборку частоты, как правило, производят по интервалам через 25 см/км, заполняя таблицу, на основе которой строят кривые распределения и накопления частот. В табл. 48 приведен пример вычисления данных, необходимых для построения кривых распределения и накопления частот. При этом использованы показатели ровности, полученные в процессе полевых измерений на участке с асфальтобетонным покрытием (километры 27 — 40), выбранные из ведомости обработки толчкограммы (см. табл. 46), как для участка с однородным покрытием.

Таблица 48

Рабочая таблица для расчета распределения частот показателей толчкомера

№ п.п.

Интервал показателей ровности

Плотность распределения

Частота, шт.

Частота, %

150 — 175

175 — 200

200 — 225

225 — 250

250 — 275

275 — 300

300 — 325

325 — 350

350 — 375

Всего …

100 %

На основании данных этой таблицы построены кривые (рис. 63) распределения и накопления частот для правой и левой полос участка с асфальтобетонным покрытием (километры 27 — 40).

Рис. 63. Гистограмма распределения и кривая накопления частот

Кроме того, вычисляют следующие характеристики:

а) среднюю арифметическую величину показателя ровности (Sср), по которой можно оценить ровность всего маршрута или его отдельных участков;

б) моду M, величина которой характеризует наиболее часто встречающиеся показания толчкомера;

в) медиану Me, определяющую среднюю величину статистического ряда;

г) коэффициент вариации Cv, характеризующий среднее квадратическое отклонение показателей ровности от их среднего арифметического значения;

д) коэффициент асимметрии Cs, оценивающий форму кривой распределения, т.е. расположение средней арифметической относительно моды;

е) среднее квадратическое отклонение σ, характеризующее величину отклонения отдельных значений от средней и меру их отличия друг от друга.

Рассмотрим пример статистической обработки показателей ровности на основе показателей толчкомера для правой полосы участка дороги с асфальтобетонным покрытием (километры 27 — 40). Показатели ровности возьмем из ведомости обработки толчкограмм (табл. 46).

Из ведомости имеем:

число показаний толчкомера n = 13,

сумма показаний……………….

Вычисляем среднее арифметическое из 13 показаний:

затем вычисляем отклонение показателя ровности от среднего — , разности (K — 1), их квадраты и кубы. Вычисления сводим в таблицу 49.

Таблица 49

Методические указания Практическое занятие №1 Изучение основных элементов автомобильных дорог Практическое занятие №2

Измерение ровности дорожного покрытия
Ровность дорожного покрытия является одним из основных показателей, характеризующих удобство движения по дороге и оказывающих решающее влияние на скорость движения автомобилей и транспортную работу дороги в целом.
При плохом состоянии дорожного покрытия значительно ухудшаются условия движения: появляются вредные для водителя и автомобиля вибрации, существенно усложняются условия работы водителя, так как ему длительное время приходится отслеживать состояние проезжей части, часто изменяя траекторию движения, осуществляя торможение и разгоны. Всем этим внимание водителя отвлекается от других важных с точки зрения безопасности дорожного движения элементов дороги и автомобиля. Поэтому ухудшение ровности дорожного покрытия приводит к повышению аварийности.
Простейшим прибором для определения ровности дорожного покрытия и основания является трехметровая рейка (рис. 4.1, а).
Рис. 4.1. Трехметровая рейка (а) с мерным клином (б)
Рис. 4.2. Передвижная двухопорная рейка ПКР-1:
1 — шкала замера неровностей; 2 — колесо-индикатор
Степень ровности дорожного покрытия оценивается по зазору между нижней плоскостью рейки, уложенной на проезжую часть, и поверхностью дорожного покрытия.
Просветы под трехметровой рейкой измеряются с помощью клина (рис. 4.1, б) в пяти контрольных точках, расположенных на расстоянии 0,5 м от концов рейки и друг от друга. Места приложения рейки должны равномерно располагаться по длине участка измерений. Общее число измерений просветов под рейкой на участке измерений должно быть не менее 120. Максимальный просвет под рейкой допускается не более 5 мм.
Основным недостатком такого способа определения ровности дорожного покрытия является высокая трудоемкость и недостаточная точность.
К более совершенным приборам измерения ровности дорожного покрытия относятся двухопорная рейка ПКР-1 (рис. 4.2) и прибор РК-1 (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Прибор РК-1:
1 — измерительная рейка; 2 — электрический кабель;
3 — электронный измерительный блок
При измерении ровности дорожного покрытия двухопорная рейка (см. рис. 4.2) прокатывается по проезжей части и через равные расстояния (обычно через 1…3 м) регистрируются размеры просветов.
Прибор РК-1 (см. рис. 4.3) предназначен для оценки ровности дорожного покрытия при приемке выполненных дорожно-строительных и ремонтных работ.
Прибор состоит из измерительной рейки 1 длиной 3 м и электронного измерительного блока 3, соединенного с рейкой посредством гибкого электрического кабеля 2. На рейке установлены пять бесконтактных датчиков линейных перемещений, размещенных вдоль рейки через 50 см. К корпусу рейки прикреплены поворотные кронштейны, на которых установлены колеса. В середине рейки закреплен рычаг управления. На заднем колесе установлен бесконтактный датчик для регистрации пройденного пути. На лицевой панели электронного блока установлен двоичный переключатель, служащий для ввода значения допускаемого просвета для данного типа дорожного покрытия путем набора цифр.
На контролируемом участке дороги рейку перемещают и через определенные расстояния прикладывают к дорожному покрытию. В месте измерения просветов производят запись размеров просветов в память прибора с суммированием их числа в трех диапазонах: до предельного значения просвета, от предельного до двукратного значения и свыше этого значения.
В приборе предусмотрена сигнализация при обнаружении просветов свыше двукратного значения заданного предела (место брака дорожного покрытия). Диапазон измерений дорожных просветов составляет 0…50 мм.
Ровность дорожного покрытия также может быть измерена путем суммирования колебаний кузова движущегося автомобиля относительно его заднего моста.
Приборы для оценки ровности дорожного покрытия по сумме сжатия рессор называют толчкомерами.
Существуют разные конструкции толчкомеров: ТХК-2, ПКРС-2, ТЭД-2М, ИВП-1М и др.
Толчкомер конструкции ТХК-2 (рис. 4.4) устанавливают в кузове автомобиля над его задним мостом.
Колебания рессор через гибкий трос передаются на барабан счетного механизма толчкомера. Ровность дорожного покрытия оценивают суммарным сжатием рессор автомобиля на участке дороги длиной 1 км при постоянной скорости движения 50 км/ч. Регистрация показаний толчкомера осуществляется на бумажной ленте печатающего устройства счетного механизма, включаемого в нужный момент времени. Производительность толчкомера ТХК-2 170 км/смена.

Рис. 4.4. Толчкомер ТХК-2:
1 — кузов автомобиля; 2 — шкала замера неровностей;
3 — трос; 4 — задний мост автомобиля

По результатам измерений строят линейный график ровности дорожного покрытия (толчкограмму).
Установлена устойчивая корреляционная зависимость между показаниями толчкомера ТХК-2 и средним размером просвета под трехметровой рейкой:
(4.1)
где STХК — показания толчкомера, см/км; h — средний размер просвета под трехметровой рейкой, мм.
Динамометрическая установка ПКРС-2 (рис. 4.5) состоит из прицепного одноколесного прибора, оборудованного датчиком ровности дорожного покрытия и установленного в автомобиле пульта управления.
Измерения производят в следующем порядке. Включают электропитание записывающего устройства, развивают скорость движения автомобиля до 50 км/ч до начала контролируемого участка, включают записывающее устройство.
На графике записывающего устройства фиксируют значения показателя ровности дорожного покрытия (в см/км).
В случае несоответствия постоянной скорости движения автомобиля по каким-либо причинам значению 50 км/ч полученные при этой скорости движения, например при 60 км/ч, показания приводят к значению показателя при скорости 50 км/ч по формуле
Рис. 4.5. Динамометрическая установка ПКРС-2:
1 — тормозная педаль прицепа; 2 — пульт управления; 3 — рычаг водополива; 4 — место оператора; 5 — бак для воды
(4.2)
где Sυ — показание толчкомера при фактической скорости движения, см/км; υcp — средняя скорость движения автомобиля, υcp = 35…65 км/ч.
Результаты измерений сравнивают с минимально допустимыми, в результате чего выявляют участки с неудовлетворительной ровностью дорожного покрытия.
Динамометрический прицеп типа ПКРС-2У представляет собой, как и установка ПКРС-2, одноколесный прицеп, буксируемый автомобилем. Благодаря наличию сцепки, изготовленной в виде параллелограмма, наружная рама прицепа постоянно сохраняет положение, параллельное поверхности дорожного полотна. Прицеп используют в составе передвижной дорожной лаборатории КП-514МП или любого транспортного средства, снабженного бортовым компьютером. Показатель ровности дорожного покрытия определяют по суммарному перемещению колеса прицепа относительно инерционной массы его корпуса на единицу длины дороги.
Достоинствами электронного толчкомера с дистанционным управлением ТЭД-2М (рис. 4.6) являются следующие:

  • использование муфты прямого и обратного хода, полностью исключающей люфты по сравнению с другими толчкомерами;
  • использование индуктивного или оптронного датчика импульсов, позволяющего осуществлять счет до 1000 имп./мин;
  • использование электронного счетчика импульсов толчкомера, собранного на интегральных микросхемах с цифровой индикацией на световом табло;
  • наличие электронного секундомера (таймера), синхронно работающего со счетчиком импульсов;

Рис. 4.6. Толчкомер ТЭД-2М:
1 — датчик; 2 — ось; 3 — муфта прямого и обратного хода; 4 — обтюратор; 5 — пружина;
6 — корпус прибора; 7 — приводной барабан; 8 — отверстие в днище кузова; 9 — трос;
10 — задний мост автомобиля

• наличие запоминающего устройства счета импульсов и времени;
• дистанционное управление, позволяющее оператору находиться в любой точке кузова автомобиля.
Толчкомер ТЭД-2М состоит из двух основных узлов: механической части датчика импульсов и электронного счетчика импульсов с таймером в блоке дистанционного управления.
Механическая часть датчика импульсов состоит из приводного барабана 7, соединенного с муфтой 3 прямого и обратного хода. Вращение приводного барабана на оси 2 осуществляется под воздействием вертикальных перемещений троса 9, один конец которого закреплен через пружину 5 к корпусу прибора 6, второй — к заднему мосту 10 автомобиля через отверстие 8 в днище кузова автомобиля.
При воздействии неровностей на движущийся автомобиль происходит вертикальное перемещение заднего моста автомобиля относительно кузова, которое фиксируется муфтой 3 прямого и обратного хода путем вращения обтюратора 4 только в одном направлении. Лепестки обтюратора проходят в непосредственной близости от датчика 1, за счет чего сигнал с выхода датчика поступает на электронный счетчик. Вертикальное перемещение троса на 1 см дорожного покрытия дает один импульс на электронный счетчик.
При длине измеряемого участка менее или более 1 км показания толчкомера приводят к нормированной единице измерения см/км:
(4.3)
где S1 — показания толчкомера; LH — нормированная длина участка, км; L1 — длина контролируемого участка, км.
При измерении ровности дорожного покрытия проезд автомобиля должен осуществляться по полосам наката. Число проездов по каждой полосе движения (в прямом и обратном направлении) должно составлять для дорог I, II категорий три проезда; III, IV категорий — два проезда; V категории — один проезд.
Дорожное покрытие удовлетворяет требуемым условиям эксплуатации по ровности при величине фактического показателя ровности дорожного покрытия меньше предельно допустимого значения или равного ему (табл. 4.1).
Недостатком измерения ровности дорожного покрытия толчкомерами типа ТХК-2 и ПКРС-2 является получение с их помощью только общей суммы сжатия рессор на участке длиной 1 км. По этим показаниям невозможно определить величину отдельных неровностей.
Автоматический интегратор неровности АИН-1 (рис. 4.7) позволяет классифицировать все неровности в зависимости от их величины на семь классов.
Все указанные выше толчкомеры не позволяют определить неровности с длиной волны более 0,3 м.
Таблица 4.1

Интенсивность движения, авт./сут. Категория дороги Тип дорожной одежды Предельно допустимый показатель продольной ровности дорожного покрытия, см/км Допустимое число просветов под трехметровой рейкой, превышающих указанные в СниП 3.06.03-85, %
по прибору ПКРС-2 по толчкомеру ТХК-2, установленному на автомобиле
УАЗ-2206 ГАЗ-31022 «ГАЗель»
Более 7000 I Капитальный 540 100 220 6
3000 — 7000 II То же 660 120 270 7
1000 — 3000 III « 860 170 350 9
Облегченный 1100 240 460 12
500 — 1000 IV Тоже 1200 265 500 14
200 — 500 Переходного типа 340 510
До 200 V Низший 510 720

Наиболее совершенным прибором, применяемым в России, является профилометр ДПП (динамический преобразователь профиля), разработанный в 1960-х гг. в МАДИ под руководством проф. А.А. Хачатурова (рис. 4.8). Данный прибор в процессе движения позволяет записывать микропрофиль поверхности дороги и полностью автоматизировать процесс измерения ровности, обработки получаемой информации на ЭВМ и выдачи результатов в международных индексах ровности IRI. Принцип действия прибора основан на свойстве «медленного» маятника «запоминать» свое первоначальное положение, что позволяет регистрировать перемещение рамы прибора относительно маятника.

Рис. 4.7. Интегратор АИН-1:
1 — трос спидометра; 2 — датчик расстояния; 3 — спидометр; 4 — микрокомпьютер; 5 — гибкий трос; 6 — задний мост автомобиля;
7 — датчик перемещений

Рис. 4.8. Схема прибора для записи микропрофиля
конструкции МАДИ:
1 — буксирующий автомобиль; 2 — шарнирное сцепное устройство; 3 — ось вращения маятника; 4 — амортизатор, гасящий колебания; 5 — наружная рама; 6 — внутренняя рама; 7 — груз; 8 — «медленный» маятник; 9 — датчик относительных перемещений маятника

Рис. 4.9. Схема прибора РИКАД-2:
В — ширина участка контакта шины с поверхности дороги; сs — жесткость амортизатора;
ks — жесткость упругого элемента подвески;
k1 — жесткость шины


В Росдорнии разработан прибор РИКАД-2 (рис. 4.9) для определения параметров микропрофиля автомобильной дороги. Прибор входит с состав диагностического комплекса АДК-м, относится к установкам профилометрического типа и предназначен для определения международного индекса ровности IRI, который рассчитывается путем моделирования движения по микропрофилю 1/4 части расчетного автомобиля.
Прибор РИКАД-2 состоит из датчиков, регистрирующих пройденный путь и вертикальные перемещения и устанавливаемых на оси колеса и кузове автомобиля, электронного блока регистрации результатов измерений и бортового компьютера.
Во многих странах для определения ровности дорожного покрытия используют французский анализатор продольного профиля APL-25 (рис. 4.10), предназначенный для измерения неровностей дорожного покрытия с амплитудой 50 мм и длиной волны 0,3…15 м.
Рис. 4.10. Анализатор продольного профиля APL-25:
1 — устройство контроля скорости движения автомобиля; 2 — устройство усиления сигнала; 3 — устройство записи информации; 4 — измерительный прицеп
Анализатор состоит из измерительного прицепа 4, устройства усиления сигнала 2 и записи информации 3 на магнитном носителе, устройства 1 контроля скорости движения.
При измерении ровности дорожного покрытия автомобиль должен двигаться со скоростью 21,6 км/ч ±2%. Скорость движения контролируется тахометром. Профиль дорожной поверхности регистрируется анализатором APL-25 по величине измерения угла α между несущей балкой и эталонным инерционным маятником. Во время движения анализатора индуктивным датчиком происходит непрерывное измерение угла α, который прямо пропорционален вертикальным перемещениям измерительного колеса и, следовательно, неровностям дорожного профиля.

В последние годы многими странами принята новая система определения ровности дорожного покрытия. За показатель ровности дорожного покрытия принимается международный индекс ровности — IRI (Internation Roughness Index), который определяется как отношение сумм вертикального перемещения измерительного колеса прицепа к пройденному расстоянию.
Для определения IRI применяется анализатор продольного профиля APL-72, представляющий собой одноколесный прицеп, буксируемый с постоянной скоростью автомобилем. Анализатор снабжен датчиком пройденного пути и персональным компьютером типа Notebook для записи, обработки и хранения результатов измерений.
Анализатор позволяет определять неровности дорожного покрытия высотой ±10 см и длиной волны 0,2…100 м. При измерении должна обеспечиваться скорость движения, равная 21,6 или 72 км/ч ±10 %. Производительность анализатора составляет 100 км/смена.
Существуют следующие корреляционные зависимости между толчкомерами разной конструкции:
• ТХК-2 и ТЭД-2М:
(4.4)
где STXK, STЭД — значения ровности дорожного покрытия, измеренные при помощи ТХК-2 и ТЭД-2М соответственно;
• ИВП-1М и ТЭД-2М:
SТЭД = 0,83SИВП + 20,45, (4.5)
где SИВП — значения ровности дорожного покрытия, измеренные при помощи толчкомера ИВП-1М;
• ТХК-2 и ИВП-1М:
(4.6)
• ТХК-2 и APL-72:
при значениях индексов ровности, превышающих 2,5 м/км по шкале IRI:
(4.7)
где IRI — значения международного индекса ровности, м/км; а, b, с — коэффициенты, определенные в результате сравнительных испытаний;
при значениях индекса ровности менее 2,5 м/км по шкале IRI:
(4.8)
Зависимости, связывающие показания толчкомеров разной конструкции с показаниями IRI, действительны только для конкретного прибора и автомобиля, участвующего в сравнительных испытаниях.
Требования отечественной нормативной документации к ровности дорожных покрытий автомобильных дорог соответствуют следующим значениям IRI: для дорог I, II категорий значение показателя IRI не должно превышать 4,5…4,7 м/км, для III категории — 5,3…5,5 м/км, для IV категории — 6,3…6,5 м/км.
Ровность дорожного покрытия оказывает большое влияние на скорость движения. По мере ухудшения ровности происходит снижение скорости движения автомобилей всех типов (рис. 4.11, а). Эта зависимость с достаточной точностью может быть описана уравнениями:
для легковых автомобилей при 5 S
υ = 70,0 — 0,016 S; (4.9)
для грузовых автомобилей при 5 S 8000 см/км
υ = 55,0 — 0,023 S, (4.10)
где S — показания толчкомера, см/км.
Рис. 4.11. Влияние ровности дорожного покрытия на скорость движения(а) и аварийность (б):1 — для легковых автомобилей; 2 — для грузовых автомобилей
Общий анализ данных о дорожно-транспортных происшествиях показывает, что с ухудшением ровности дорожного покрытия число дорожно-транспортных происшествий возрастает (рис. 4.11, б). Однако рост дорожно-транспортных происшествий наблюдается до некоторого предела, затем происходит резкое снижение числа происшествий вследствие уменьшения скорости движения автомобилей из-за плохой ровности дорожного покрытия.
Установлена следующая зависимость для оценки числа дорожно-транспортных происшествий на 1 млн авт. • км при 80 S 300 см/км:

(4.11)
где S — показание толчкомера при скорости 50 км/ч, см/км.
Основными причинами дорожно-транспортных происшествий на участках дорог с неудовлетворительной ровностью дорожного покрытия являются взаимное столкновение автомобилей, движущихся на малой дистанции, при резком торможении переднего автомобиля перед неровностью (или выбоиной), а также столкновения автомобилей при внезапных заездах на полосу встречного движения при объезде неровностей.
Возможны также дорожно-транспортные происшествия в ночное время вследствие ослепления водителей отраженным светом фар от поверхности воды, заполняющей неровности.
Практика показывает, что при очень высокой ровности дорожного покрытия водители склонны к превышению безопасных скоростей движения. Поэтому в настоящее время наряду с решением проблемы обеспечения высокой ровности дорожного покрытия ставится задача разработки мероприятий по предупреждению водителей о превышении безопасной скорости движения.
Одним из таких мероприятий является устройство шумовых и трясущих поперечных полос на опасных участках дорог.
Шумовые поперечные полосы получают путем поверхностной обработки дорожного покрытия битумно-щебеночной смесью с крупностью щебня 5…15 и 15…25 мм. Трясущие поперечные полосы шириной 0,5…1 м и высотой 5…10 см выполняют из асфальтобетона. Использование таких полос приводит к значительному снижению скоростей движения автомобилей.
Необходимо сочетание создания хорошей ровности дорожного покрытия с обустройством дороги, обеспечивающим оптимальную эмоциональную напряженность водителя.
Конечным результатом ухудшения ровности дорожного покрытия является рост себестоимости автомобильных перевозок. Получена следующая зависимость относительной себестоимости перевозок от ровности дорожного покрытия:

Показания толчкомера, см/км……….. 20 100 250 500 1000
Относительная себестоимость перевозок, %………………………………… 100 110 127 156 227


Ухудшение ровности дорожного покрытия, отражаемое показаниями толчкомера S, см/км, связано с количеством грузов Q, млн. т брутто, которое может пропустить дорога, линейной зависимостью:
S = α Q + β. (4.12)
Значения коэффициентов α и β в уравнении (4.12) зависят от типа дорожного покрытия:

Дорожные покрытия α β
Усовершенствованные: капитальные(нежесткие) 9 60
облегченные 23,5 90
Переходные:
обработанные вяжущим
47 140
необработанные 110 270


Продолжение эксплуатации дорожных покрытий при показаниях толчкомера, превышающих 500 см/км, ведет к прогрессирующему ухудшению их ровности, появлению выбоин вплоть до разрушения дорожных покрытий.
Требования к предельно допустимому снижению ровности дорожного покрытия нормируются по минимуму суммарных приведенных расходов автомобильного транспорта на перевозки грузов и дорожного хозяйства, на ремонты дорожных покрытий.
Таблица 4.2

Тип дорожного покрытия Предельно допустимые показатели толчкомера, см/км, при интенсивности движения, авт./сут,
Менее 500 500…1000 1000…2000 2000…3000 Более 3000
Асфальтобетонное, цементобетонное 220…270 160…220 130…160 130
Гравийное и щебеночное, обработанные органическими вяжущими 400 290…400 290…400 180…200


Таблица 4.3

Тип дорожного покрытия Показание толчкомера, см/км, для дорог Состояние дорожного покрытия
I, II категорий III категории
Асфальтобетонное Менее 50 Менее 50 Отличное
50…100 50…150 Хорошее
100…200 150…300 Удовлетворительное
Более 200 Более 300 Неудовлетворительное
Цементобетонное Менее 50 Менее 75 Отличное
50…100 75…200 Хорошее
100…200 200…300 Удовлетворительное
Более 200 Более 300 Неудовлетворительное


При этом учитывается ежегодный прирост интенсивности движения, снижение скорости на неровных покрытиях и ряд других факторов. Дифференцированные требования к предельным допустимым показаниям толчкомера в период эксплуатации дороги, установленные по минимуму суммарных приведенных расходов, указаны в таблице 4.2.
Показания толчкомера дают возможность оценить состояние дорожного покрытия (табл. 4.3).
Рис. 4.12. Зависимость срока службы дорожного покрытия облегченного типа между средними ремонтами от предельно допустимого значения ровности дорожного покрытия при исходном уровне перевозок на дороге:
1 — 0,3 млн. т брутто; 2 — 1 млн. т брутто; 3 — 2 млн. т брутто;
4 — 3 млн. т брутто; 5 — 4 млн. т брутто; 6 — 5 млн. т брутто
При нормировании межремонтных сроков необходим учет уменьшения срока службы дорожного покрытия до очередного ремонта в связи с ростом интенсивности движения. С учетом этого задача нормирования может быть решена как возвращение ровности дорожного покрытия путем проведения среднего ремонта к исходному уровню до достижения некоторого предельного значения ровности

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *