Влияние погодно-климатических факторов на состояние поверхности дорог и условия движения по периодам года, характерные состояния поверхности дорог

Условия движения по периодам го­да. Каждому периоду года соответ­ствуют свои условия погоды, вли­яющие на состояние поверхности покрытия и условия движения.

К зимнему относят период с ус­тойчивой среднесуточной темпера­турой воздуха ниже 0°С.

Продолжительность характерных периодов года

Под зимним подразумевают период с начала образования устойчивого снежного покрова до его схода. На большей части территории РФ зимний период является самым дли­тельным:

В зимний период поверхность меняется в широких пределах: может быть сухой и чистой, покрыта слоем сухого рыхлого снега (заснеженной), снежным накатом, мокрым снегом или ледяной коркой.

Переходные периоды – весенний осенний-с неустойчивой погодой, при которой наблюдаются осадки всех видов (твердые, жидкие и смешанные). Весенним считается период со среднесуточной температурой воздуха от 0 до +15 °С. В целом продолжительность этого периода: отличающегося переходами от потеплений к похолоданиям, колеблется от 30 до 60-80 дней. Осенним принято считать период, характеризующийся понижением температуры от +15°С до 0°С осенью. В пере­ходные периоды года чаще покры­тие влажное и мокрое, грязные в разрушенные обочины.

Летом увеличивается количество осадков, но сокращается их продол­жительность. В летний период наи­более часто наблюдается сухое чистое покрытие, сухие обочины и в целом благоприятные условия дви­жения.

Наиболее удобные и безопасные условия движения автомобилей на дороге приняты за эталонные – соче­тание таких параметров, транспортно-эксплуатационных характеристик дорог, их состояния, параметров рас­четного автомобиля, характеристик климата и погоды, которые обес­печивают благоприятные и безопас­ные условия движения с расчетной скоростью при оптимальной нерв­но-эмоциональной напряженности водителя. За эталонные условия для двухполосных дорог принято движе­ние одиночного автомобиля на пря­мом горизонтальном участке с ши­риной проезжей части 7,5 м, укреп­ленной обочиной 2,5 м, видимостью встречного автомобиля 750 м, с ше­роховатым покрытием, коэффици­ент сцепления которого в мокром состоянии для шин с протектором не ниже 0,6, ровность не больше 300 см/км (по ПКРС-2), а коэффици­ент сопротивления качению 0,01-0,02; при этом погода сухая, время летнее, температура воздуха 20 °С, ветер отсутствует, метеорологичес­кая дальность видимости больше 750 м [5]. Любое ухудшение усло­вий движения по сравнению с эта­лонными ведет к снижению макси­мально возможной или максималь­но допустимой скорости.

Изменения ширины проезжей части и обочин по периодам года. Факти­чески используемая ширина проез­жей части и обочин на одном и том же участке изменяется в широких пределах в различные периоды года в зависимости от погодно-климатических условий, конструктивных особенностей земляного полотна, проезжей части, краевых полос, обо­чин, а также от уровня содержания дороги (см рис).

Характерные поперечные профили дорог в различные периоды года:

а -летом; б -осенью и весной при неукрепленных обочинах; в - зимой на участках, не имеющих помех для снегоочистки; г - зимой, на участках, имеющих помехи для снегоочистки; д, е - при неполной очистке снега; 1 - уплотненный снег; 2 - рыхлый снег; 3 - колеи наката; а - ширина загрязненных полос осенью и весной; а₁ -ширина обочин; а₂ - фактическая ширина обочин зимой; b₁ - ширина проезжей части; b₂ – ширина чистой проезжей части; b₃ – используемая ширина проезжей части; с -ширина полос наката из снега или льда; В₁ – ширина земляного полотна; В₂ - ширина дороги зимой

Фактически ис­пользуемая для движения ширина чистой укрепленной поверхности

B_1ф = B_пр + 2b – 2b_з,

где В_пр – проектная ширина проезжей части, м; b – ширина краевой укреплен­ной полосы, м; b_з – ширина полосы за­грязнения краевой укрепленной полосы

или прикромочной полосы проезжей части, м.

Летом в сухую погоду во всех климатических зонах в основном сохраняются проектные параметры поперечного профиля дорог и про­езд осуществляется по всей ширине покрытия; обочины в этот период сухие, плотные. В переходные пери­оды года, особенно осенью, измене­ния фактической ширины проезжей части начинаются с выпадением дождей, понижением и увеличением относительной влажности воздуха, а весной – при таянии снега. Это про­исходит за счет загрязнения проез­жей части, которое зависит от грун­та обочин, их ширины и вида укреп­ления, общей ширины проезжей час­ти, наличия въездов и съездов без твердого покрытия. Занесенная ав­томобилями на проезжую часть грязь растаскивается колесами к кромкам и откладывается на при­кромочной полосе проезжей части (см рис).

Характерные состояния обочин в переходные периоды года:

а - при наличии краевых укрепленных полос; б - укрепление на всю ширину; в - без укрепления; 1 - чистая поверхность; 2 - слой пыли или грязи; 3 - колеи и неровности на обочине

При неукрепленных обо­чинах сокращение проезжей части из-за загрязнения достигает 0,6-1,2 м. На участках с укрепленными на всю ширину обочинами сокраще­ния ширины проезжей части почти не происходит. Характерным для зимних условий является исчезнове­ние четких очертаний границ земля­ного полотна и сглаживание его форм. В районах с длительным зим­ним периодом, частыми снегопада­ми и метелями при регулярной снегоочистке на прикромочных по­лосах обочин и проезжей части об­разуется ровный плотный слой снега шириной 0,2-0,6 м и толщиной 2-10 см, по которому может проис­ходить движение автомобилей, (см рис).

Параметры и состояние обочин зи­мой:

а - при тщательной очистке снега; б - приобразо­вании вала снега на участках ограждений, сигналь­ных столбиков; а_п- проектная ширина обочины; а_ф - фактическая ширина обочины

Фактическая ширина проезжей части, используемая для движения на дорогах с хорошим зимним со­держанием, как бы увеличивается. Поэтому на отдельных участках зи­мой могут быть лучшие условия для движения, чем летом. Средняя ши­рина фактически используемой полосы равна 8-8,5 м, т.е. больше чем ширина проезжей части. Интересно отметить, что эту ширину водители выбирают в течение всей зимы, и, по-видимому, она являете наиболее предпочтительной для двухполосного движения. Ширина прикромочных полос уплотненного снега колеблется от 0,2 до 2,5 м с каждой стороны.

Расчетные состояния поверхности. В процессе эксплуатации под влиянием метеорологических условий технического уровня, качества со держания дорог, интенсивности и состава движения формируется множество состояний поверхности, на которых можно выбрать характер­ные в каждый период года. Эти сос­тояния приняты за расчетные:

в летний период – сухое чистое покрытие и обочины;

в осенне-весенний переходный пе­риод:

а) все покрытие мокрое, чис­тое;

б) покрытие мокрое, чистое, прикррмочные полосы загрязнены;

в) покрытие мокрое, загрязненное. Схему «а» принимают расчетной для дорог I и II категорий с обочи­нами, укрепленными на всю ширину каменными материалами и с приме­нением минеральных или органичес­ких вяжущих. Схема «б» относится к дорогам или участкам с укреплен­ными краевыми полосами и неук­репленными обочинами или с обочи­нами, укрепленными щебнем (грави­ем) без вяжущих. Схема «в» отно­сится к дорогам без укрепленных краевых полос и обочин;

в зимний период:

а) слой рыхлого снега на покрытии и обочинах нахо­дится только во время снегопадов и метелей в перерывах между прохо­дами снегоочистительных машин;

б) проезжая часть чистая, уплотненный снег и лед на прикромочных поло­сах, рыхлый – на обочинах;

в) проезжая часть покрыта плотным снеж­ным накатом, на обочинах – рыхлый снег;

г) на покрытии гололед;

д) поверхность влажная, имеется рыхлый мокрый снег или слой снега и льда, растворенного хлоридами. Схемы «а», «б», «г» и «д» принима­ют расчетными для дорог I—IIIкате­горий, схемы «б» и «в» - для дорог III и IV категорий.

Расчетную толщину слоя рыхлого снега на покрытии принимают с уче­том защищенности дороги от зано­сов и оснащенности дорожной служ­бы машинами для зимнего содержа­ния, но не менее 10 мм.

Каждому расчетному состоянию покрытия соответствует коэффици­ент сопротивления качению и коэф­фициент сцепления, ширина чистой фактически используемой для дви­жения поверхности дороги, которые непосредственно влияют на скорость, удобство и безопасность дви­жения автомобилей.

Продолжительность различных состояний дороги.Втечение года она зависит от климата данного района, технического уровня дороги и качест­ва ее содержания. Каждый метеоро­логический фактор характеризуется вероятностью появления (повто­ряемостью), продолжительностью действия и последействия.

Продолжительность действия - продолжительность самого ме­теорологического фактора (дождя, снегопада и т.д.). Продолжитель­ность последействия - время с момента прекращения данного ме­теорологического фактора до прек­ращения или ликвидации его по­следствий на состояние дорог и ус­ловия движения (например, время просыхания поверхности дороги после прекращения дождя). Продол­жительность последействия может быть получена только путем наблю­дений за состоянием дорог в различ­ные периоды года. Ряд метеорологи­ческих факторов практически не обладает последействием: температура и влажность воздуха, ветер, ту­ман.

Средняя продолжительность их действия составляет: положительная температура воздуха – 4-6 ч; отри­цательная – 10-12 ч; относительная влажность воздуха – 8-10 ч; ветер – 8-12 ч; туман – 4-8 ч.

Продолжительность того или иного состояния поверхности до­роги

T = P(x)(t₁ + t₂),

где Р(х)- вероятность появления ме­теорологического фактора, определяю­щего характерное состояние поверхнос­ти дороги (дождь, снегопад, метель, го­лолед); t₁ – продолжительность дейст­вия, ч; t₂ – то же последействия, ч.

Отличительная особенность пере­ходных периодов заключается в воз­растании длительности последейст­вия осадков, что объясняется повы­шенной влажностью, пониженной температурой воздуха и испаряе­мостью в эти периоды. В осенне-весенний период просыхание покры­тия и обочин во много раз продол­жительнее выпадения дождя или мокрого снега особенно при темпе­ратуре воздуха от 0 до + 7 °С. В этот период дожди даже небольшой интенсивности имеют последействие в 3-5 раз больше, чем ливневые дож­ди летом.

Большой разброс продолжительности последействия метеорологических факторов наблюдается зи­мой, что объясняется разнообрази­ем условий снегозаносимости и уровней содержания дорог.

Для практических целей продол­жительность состояний поверхности можно определить по формуле

T_i = λ_iлD_л + λ_iо.в D_{о. в} + λ_iз D_з,

где λ_iл, λ_iо.в, λ_iз – коэффициенты продолжительности различных состояний (сухого, мокрого, заснеженного, снежно­го наката, гололеда); D_л, D_{о. в}, D_з – продолжительность летнего, осеннее – весеннего и зимнего периодов в данной зоне, дни.

Коэффициент λ_i комплексно учи­тывает влияние климата, интенсив­ности движения, технического уров­ня и уровня содержания дороги. Его значения принимают по таблице.

Таблица

Примечания. 1. Большие значения коэффициента λдля сухого покрытия в летеий и переходные периоды принимают при наличии краевых укрепленных полос или укрепленных обочин.

2. Для зимнего периода коэффициент λназначают с учетом оснащенности дорожной службы машинам и оборудованием для зимнего содержания. Минимальное значение λдля мокрого покрытия, рыхлого снега, снежного наката и гололеда принимают при 100% оснащенности по сравнению с нормативной, соответственно максимальные значения λ, при оснащенности 50% и менее.