Показатели технического уровня и эксплуатационного состояния дорог

Автомобильная дорога состоит из многих элементов и обустройств различного назначения и характери­зуется большим числом параметров, поэтому для оценки ее качества и состояния применяют широкую номенклатуру простых, групповых и комплексных показателей. В абсо­лютной форме эти показатели в большей степени раскрывают физи­ческую сущность оцениваемых пара­метров, но затрудняют сравнитель­ную оценку. В относительной форме сразу дается вывод о соответствии того или иного параметра установ­ленным требованиям.

Качество автомобильной дороги обеспечивается ее техническим уров­нем (ТУ), эксплуатационным состо­янием (ЭС), инженерным оборудо­ванием и обустройством (ИО), уров­нем содержания (УС).

Показатели технического уровня (ПТУ) зависят от постоянных пара­метров дороги, которые определены на стадии проектирования и редко изменяются в процессе эксплуата­ции. Показатели эксплуатационного состояния дороги (ПЭС), наоборот, непрерывно изменяются в процессе эксплуатации, так как зависят от переменных параметров и характе­ристик дороги, которые изменяются под действием движущихся транспортных средств, природно-клима­тических факторов и мероприятий по ремонту и содержанию дороги.

Во многих случаях к показателям эксплуатационного состояния доро­ги относят только показатели состо­яния дорожной одежды и покрытия проезжей части: прочность, ров­ность, шероховатость, коэффициент сцепления, износ. Их необходимо дополнить показателями факти­чески используемой для движения ширины и состояния проезжей час­ти, краевых укрепленных полос и обочин, сопротивлением качению и др.

Важной характеристикой качества дороги служит ее оснащенность ин­женерным оборудованием и обуст­ройством, к которым относят техни­ческие средства организации движе­ния (ограждения, разметку, знаки, освещение), защитные сооружения (снегозащитные лесонасаждения, за­боры, галереи, противолавинные и другие сооружения), здания и соору­жения автосервиса и автотранспорт­ной службы (мотели, кемпинги, пло­щадки отдыха, пункты питания, АЗС, СТО, автобусные остановки, автовокзалы).

Предложен ряд показателей для оценки эргономических качеств до­роги (психофизиологическое воспри­ятие дороги водителем, уровень шу­ма и вибрации, отражающая способ­ность покрытий, эстетичность), эко­логических качеств дороги (загряз­ненность придорожного пространст­ва, запыляемость и засоление почвы и грунтовых вод и др.).

Обобщенной характеристикой служит понятие транспортно-эксплуатационное состояние автомобильной дороги (ТЭС АД), которое включает технический уровень, эксплуатационное состояние и инженерное оборудование и обустройство:

ТЭС АД = ТУ + ЭС + ИО. (6.1)

Соответственно и показате­ли транспортно-эксплуатационного состояния дороги включают показа­тели технического уровня (ПТУ), эксплуатационного состояния (ПЭС) и инженерного оборудования и обустройства (ПИО):

ПТЭС АД = ПТУ + ПЭС.+ ПИО. (6.2)

Оценка транспортно-эксплуатаци­онного состояния имеет большое значение для дорожных организаций при решении задач ремонта и содер­жания дороги. Однако с позиций водителей, пассажиров, владельцев автомобилей и автотранспортных предприятий важнее оценка потре­бительских свойств дороги, которые обеспечиваются ее транспортно-эксплуатационным состоянием и со­держанием.

Потребительские свойства доро­ги - ее транспортно-эксплуатационные качества которые оценива­ются транспортно-эксплуатацион-ными показателями (ТЭП АД): обеспеченная скорость и пропускная способность непрерывность, удоб­ство и безопасность движения, допустимая осевая нагрузка и грузо­подъемность (или общая масса) автомобилей и автомобильных поездов.

От транспортно-эксплуатационных качеств дороги зависят техни­ко-экономические показатели работы автомобильного транспорта на данной дороге (ТЭП АТ): средняя скорость транспортного потока, производительность автомобилей, себестоимость перевозок, расход топлива и др. Таким образом, ТЭП АТ характеризуют эффективность функционирования системы дорож­ные условия – транспортные потоки. Исходя из этого, применение средней скорости транспортного потока в качестве транспортно-эксплуатационного показателя дороги можно считать условным, поскольку интен­сивность и состав транспортного по­тока могут оказывать на среднюю скорость большее влияние, чем собственно качества дороги. Пока­затель обеспеченной скорости очи­щен от этого влияния.

В расчетах и сопоставлениях тех­нико-экономические показатели ра­боты автомобильного транспорта на данной дороге принимают и за технико-экономические показатели самой дороги. В этих расчетах сред­няя скорость транспортного потока является важнейшей характеристи­кой системы «дорожные условия – транспортные потоки».

В практической деятельности для оценки технического уровня и экс­плуатационного состояния дорог используют систему следующихосновных показателей ТЭП АД.

Эксплуатационный коэффициент обеспеченности расчетной скорости – отношение фактической макси­мальной скорости одиночного авто­мобиля на каждом участке v_{ф max} к расчетной скорости для дороги данной категории и рельефа мест­ности v_р , принятой в соответствии со СНиП 2.05.02-85,

(6.3)

В благоприятных условиях (от­сутствие дождя, снегопада, метели, гололеда, сильного ветра, пыльной бури, тумана) дорога должна обес­печивать значение К_{р сэ} ≥ 1. В небла­гоприятных погодно-климатических условиях допускается снижение обеспечиваемой скорости, но не бо­лее чем на 25% в осенне-весенний и зимний периоды (К_{р сэ} ≥ 0,75) и, как исключение, не более чем на 50% во время сильных дождей, туманов, пыльных бурь, штормовых ветров, гололеда, метелей и сильных снего­падов (К_{р сэ} ≥ 0,5).

Учитывая разнообразие расчет­ных скоростей для дорог различных категорий, для оценки качества и состояния дорог принимают одну базовую расчетную скорость = 120 км/ч. Тогда коэффициент обеспеченности базовой расчетной скорости, или просто коэффициент обеспеченности расчетной скорости,

(6.4)

Такой метод позволяет оценивать и сравнивать качество всех дорог по единому показателю. В этом слу­чае эксплуатационный коэффициент обеспеченности расчетной скорости

(6.5)

или

Пропускную способность и уровень загрузки движением проверяют на дорогах и их участках с фактической интенсивностью в физических еди­ницах более 4 тыс. авт./сут при сос­тоянии дорог и условиях движения, характерных для летнего, осенне-весеннего и зимнего периодов. На дорогах и участках с меньшей интен­сивностью движения указанные по­казатели не проверяют.

Пропускная способность автомо­бильной дороги - максимальное чис­ло автомобилей, которое может пропустить данный участок дороги в единицу времени.

Уровень загрузки дороги движе­нием - отношение фактической ин­тенсивности движения, приведенной к легковому автомобилю N (авт./ч), к пропускной способности Р (авт./ч)

Z = N/P. (6.6)

Уровень загрузки не должен пре­вышать следующих значений:

Z, не более

Подъезды к аэропортам, желез-­

нодорожным станциям, мор-­

ским и речным причалам и пристаням . . . . . . . . 0.5

Внегородские автомобильные

магистрали . . . . . . . . . . . . . . . 0.6

Входы в города, обходы и коль-­

цевые дороги вокруг больших городов . . . . . . . 0,65

Автомобильные дороги II и III категорий . . . . . . . 0,7

Автомобильные дороги IV ка­тегории . . . . . . . 0,75

В неблагоприятные периоды года допускается увеличение уровня заг­рузки, но не более чем на 15%.

Показатели безопасности движения - коэффициенты происшествий И, аварийности К_а и безопасности К_б

Для участка дороги коэффициент происшествий ДТП (1 млн авт.-км)

(6.7)

где А - число происшествий в год; L - длина участка, км; N - среднегодовая суточная интенсивность движения (при­нимают по данным учета движения), авт./сут; п - число лет, за которые прои­зошло А происшествий.

Участки и места концентраций ДТП по опасности для движения оценивают исходя из коэффициен­тов происшествий:

Итоговый коэффициент аварий­ности для каждого периода года оп­ределяют как произведение частных коэффициентов, учитывающих влия­ние отдельных элементов плана, профиля, характеристик покрытия, интенсивности движения и т.д.,

К_а = К₁К₂...К₁₈. (6.8)

Степень опасности движения по коэффициентам аварийности опре­деляют в зависимости от итогового коэффициента аварийности в каж­дый период года (в равнинной и холмистой местности):

В горной местности на дорогах, проложенных перевальным ходом, и на дорогах, где на большой протя­женности имеются продольные ук­лоны более 50°/_оо и кривые в плане радиусом менее 300 м, степень опас­ности определяют по соотношению значения сезонного итогового коэф­фициента аварийности на смежных участках:

Коэффициент безопасности для каждого периода года определяют как отношение максимальной ско­рости на участке к максималь­ной скорости въезда автомобилей на этот участок или как отноше­ние эксплуатационных коэффициен­тов обеспеченности расчетной ско­рости на участке и на въезде

(6.9)

или

По опасности для движения участ­ки оценивают исходя из значений коэффициента безопасности:

Показатель прочности дорожной одежды - коэффициент запаса проч­ности, т.е. отношение фактического модуля упругости дорожной одежды Е_ф к требуемому модулю упру­гости по интенсивности и составу движения на период оценки Е_тр,

(6.10)

Коэффициент запаса прочности

(6.11)

,

где [λ] – допустимый относительный прогиб дорожной одежды; λ – факти­ческий прогиб.

Коэффициент запаса прочности следует отличать от коэффициента прочности, который вычисляют из отношения фактического модуля уп­ругости дорожной одежды на пери­од оценки к требуемому модулю упругости по интенсивности и соста­ву потока на перспективный расчет­ный год, предусмотренный в проек­те Е_{тр пр},

К_пр = Е_ф/ Е_{тр пр}. (6.12)

Для капитальных дорожных одежд нежесткого типа, работаю­щих в стадии только упругих дефор­маций, дополнительно определяют коэффициенты прочности по сдвигу в подстилающем грунте и в слоях из слабосвязных материалов К_сдв и коэффициент прочности на растяже­ние при изгибе монолитных слоев дорожной одежды К_и:

(6.13)

(6.14)

где [р] – давление на покрытие, при котором достигается местное предель­ное равновесие по сдвигу в подстилаю­щем одежду грунте либо в слабосвязном материале промежуточного слоя дорож­ной одежды, МПа; р - давление на по­верхность покрытия от расчетной нагрузки, МПа; R_и – допустимое растя­гивающее напряжение при изгибе с уче­том усталости, МПа; σ_r – наиболее рас­тягивающее напряжение в покрытии ли­бо в промежуточном слое одежды, МПа.

Для одежд с цементобетонными покрытиями и основаниями коэффи­циент прочности К_ц представляет со­бой отношение нагрузки, допусти­мой для данной конструкции [Q] (с учетом температурных напряжений и усталостных явлений), к нагрузке на колесо наиболее тяжелого транс­портного средства Q,

(6.15)

Показатель ровности дорожных покрытий, или коэффициент ровнос­ти – отношение предельно допусти­мой ровности [S_н] для дороги дан­ной категории, типа покрытия и интенсивности движения к факти­ческой ровности S_ф

(6.16)

Показатель сцепных качеств, или коэффициент относительного сцеп­ления колес с покрытием (коэф­фициент скользкости) – отношение фактического коэффициента сцепле­ния φ_ф к допустимому [φ_н]

(6.17)

Показатель дефектности покры­тий определяет деформативные и прочностные свойства, которые можно характеризовать наличием разрушений и деформаций на едини­це площади. Дефект – это каждое от­дельное несоответствие дороги уста­новленным требованиям. Метод вы­числения показателя дефектности основан на относительной оценке числа и весомости дефектов, учиты­ваемых коэффициентом

(6.18)

где т - суммарное число дефектов в выборке; d_i – число дефектов данного ви­да в выборке; b_i – коэффициент весомос­ти дефекта данного вида, %; п – объем выборки.

По К_д можно вычислить комп­лексный показатель уровня качества объекта

(6.19)

где К_{д. б} – значение базового уровня де­фектности объекта.

Метод дефектов нашел примене­ние для оценки качества покрытия, земляного полотна, мостов, экс­плуатационного содержания дорог. Эксплуатационные показатели из­меняются в годовом и более дли­тельном периоде. Характер сезонно­го внутригодового изменения зави­сит в основном от климатических условий. В более длительном перио­де в процессе службы дороги эксплу­атационные показатели зависят от режимов дорожного движения, прочности покрытия и слоев одеж­ды, водно-теплового режима дороги (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Закономерности изменения транспортно-эксплуатационных показателей дорог во времени