Измерения и оценка продольной ровности и сцепных

Свойств покрытия

Для оценки продольной ровности и сцепных свойств покрытия выполняют сплошные или выборочные измерения в соответствии с ГОСТ 30412-96 и ГОСТ 30413-96 [22 – 23].

Сплошные измерения проводят при обследовании участков дорог протяженностью более 1 км. Выборочные выполняют при обследовании участков концентрации ДТП и опасных участков дорог, на которых произошло ДТП.

Измерения продольной ровности (δ) и сцепных свойств покрытия (φ_сц) рекомендуется проводить с использованием передвижной лаборатории КП-511, которая состоит из специально оборудованного автомобиля типа УАЗ и одноколесного прицепа с мягкой подвеской ПКРС-2У (рис.6). На прицепе установлены датчик ровности (для измерения суммы вертикальных колебаний δ, см/км) и датчик сцепления (для измерения тормозной силы).

Продольную ровность (δ см/км) измеряют по правой полосе наката (1-1,5 м от кромки покрытия) каждой полосы движения, при постоянной скорости автомобиля – лаборатории ν = 50 ± 5 км/ч.

Коэффициент сцепления (φ_сц) измеряют по левой полосе наката каждой полосы движения путем полного затормаживания измерительного колеса прицепного прибора при скорости ν = 60±5 км/ч.

При невозможности измерений φ_сц по левой полосе (двухполосная дорога, крайняя левая полоса многополосной дороги) допускается производить их по правой полосе наката.

Рис. 6 . Лаборатория КП-511 для оценки ровности и коэффициента сцепления: 1 - прицеп ПКРС - 2У; 2 - датчик сцепления; 3 - датчик ровности; 4 - бак для воды; 5 - ручка управления поливом; 6 - блок записи измерений; 7 - педаль тормоза

Кроме того, при измерении φ_сц необходимо обеспечить дополнительно следующие условия:

- покрытие должно быть увлажненным с помощью автономной системы искусственного увлажнения, смонтированной на автомобиле-тягаче. Толщина пленки воды на покрытии должна быть не менее 1 мм;

- не допускается измерять φ_сц во время дождя и в течение 2-3 ч. после него;

- шина должна быть без рисунка протектора или с рисунком глубиной менее 1 мм, или изношенная шина с остаточной глубиной канавок не более 1 мм;

- температура воздуха должна фиксироваться в процессе измерений. Измеренные значения φ_сц необходимо привести к расчетной температуре ţ=20⁰С путем суммирования полученных величин с поправкой ∆φ_сц, зависящей от температуры окружающего воздуха в момент измерения:

Температура воздуха в момент измерений, 0С...
Поправка ∆φсц ………..	-0,06	-0,04	-0,03	-0,02		0,01	0,02	0,02

Для измерения продольной ровности допускается использовать электронный толчкомер с дистанционным управлением ТЭД-2М, передвижные лаборатории, оборудованные толчкомерами типа ТХК-2 или ИВП – 1 на базе автомобилей УАЗ – 2206, ГАЗ 331022 и других автомобилей семейства «Газель» с колесной формулой 4x2 (рис.7).

Рис.7. Толчкомер ТХК-2: 1 - кузов автомобиля; 2 - шкала замера неровностей; 3 - трос; 4 - задний мост автомобиля

Измерения ровности с помощью толчкомера производятся при движении автомобиля строго по полосе наката с постоянной скоростью ν = 50±5км/ч. При невозможности выдержать требуемую скорость (например при движении в плотном транспортном потоке), показания толчкомера корректируют умножением на поправочный коэффициент равный:

Скорость движения, км/ч (по спидометру)……………………….
Поправочный коэффициент………….......	1,1	1,05	1,0	0,95	1,1	1,15

Выборочные измерения сцепных качеств покрытия осуществляют переносным портативным прибором ППК-МАДИ-ВНИИБД (рис.8), предназначенным для оперативного измерения коэффициента сцепления.

Рис.8. Принципиальная схема портативного прибора ППК-МАДИ-ВНИИБД: 1 - имитатор; 2 - пружина; 3 - груз; 4 - муфта; 5 - тяга; 6 - штанга

Измерения выполняют по левой полосе наката каждой полосы движения.

Последовательность измерений:

- устанавливают прибор на покрытие так, чтобы имитаторы возвышались над поверхностью на 10-12 мм; подвижный груз закрепляется в верхнем положении стойки;

- увлажняют покрытие под имитаторами и сбрасывают груз (при помощи сбрасывающего устройства). Груз ударяется по подвижной муфте, и под действием удара груза имитаторы прижимаются и перемещаются по поверхности покрытия;

- фиксируют на шкале коэффициент сцепления по положению измерительной шайбы.

Требуемое количество измерений φ_сц на 1 км дороги зависит от однородности поверхности покрытия и может колебаться от 2 до 6. За окончательное значение φ_сц принимают среднее арифметическое результатов измерений.

Недостатком портативных приборов являются малые размеры резинового элемента, имитирующего протектор автомобильной шины. Другим недостатком портативных приборов является моделирование качения колеса автомобиля с низкими скоростями движения.

Коэффициент сцепления допускается определять методом «тормозного пути». Испытания экспресс-методом проводят на увлажненном покрытии, выполняя следующие операции:

- разгоняют автомобиль до скорости 40 – 50 км/ч и в момент пересечения створа тормозят до полной остановки;

- измеряют длину тормозного пути Sт, м;

- вычисляют коэффициент продольного сцепления по формуле

, (8)

где К_э – коэффициент эффективности торможения, принимаемый равным К_э = 1,2 – для легковых автомобилей и К_э = 1,6 – для грузовых;

i – продольный уклон, доли ед.

Проф. Сильянов В.В. замечает, что результаты измерения коэффициента φ_сц методом тормозного пути несколько превышают значения, полученные с помощью динамометрического прицепа [20]. Однако при отсутствии специальных лабораторий и в ряде других случаев данный экспресс-метод может иметь широкое применение (например на месте ДТП).

3.3.2. Поперечная ровность (колейность) дорожного покрытия

Колея – вид деформирования поперечного профиля проезжей части с образованием углублений по полосам наката с гребнями выпора или без гребней.

По расположению в пределах полосы движения различают колею внутреннюю (слева по направлению движения) и внешнюю (справа по направлению движения).

Колейность не позволяет обеспечить расчетные скорости и всегда представляет опасность для движения автомобилей, особенно при неблагоприятных погодных условиях. Если в колее накапливается вода то происходит снижение сцепных качеств покрытия, создаются предпосылки для аквапланирования, что приводит к потере управляемости автомобиля. Глубокая колея затрудняет маневры автомобиля при обгоне, вызывает поперечное скольжение, боковые колебания, потерю устойчивости при выезде из колеи, что нередко является причиной ДТП.

Колейность (поперечные неровности) чаще всего образуется на нежестких дорожных одеждах: гравийных, щебеночных, на покрытиях из асфальтобетона, других битумоминеральных смесей. На цементобетонных дорожных одеждах и других, относящихся к жестким одеждам, формирование колеи происходит за счет истирания покрытия при многократном воздействии на него расчетных (тяжелых) автомобилей.

Для разработки эффективных методов ликвидации уже имеющихся колей на дорогах, предупреждения их образования, а также для прогноза динамики развития колеи необходимо знать причины и механизм ее формирования.

Теоретические положения причин колееобразования изложены в работах А.К.Бируля, В.Д.Казарновского, В.П.Васильева других видных ученых. По мнению проф. Васильева, образование колеи – результат «… неравномерного износа и накопления пластических деформаций в покрытии, а также остаточных деформаций в слоях дорожной одежды и земляного полотна, происходящих при многократном воздействии колес автотранспортных средств» [24].

Образование колеи, как правило, связывают с неблагоприятным сочетанием двух групп факторов: внешних и внутренних. К внешним факторам относятся воздействие нагрузки от транспортных средств, климатические условия (температура воздуха, солнечная радиация, влажность и др.), к внутренним – физико-механические свойства материала слоев дорожной одежды и грунта земляного полотна, определяющие сдвигоустойчивость слоев (коэффициент внутреннего трения, сцепление, модуль упругости и пр).

Характер и причины образования колей, а также динамика их развития существенно различаются по периодам года. В летний период при высоких температурах пластичность асфальтобетона повышается и при действии нагрузок от транспортных средств происходит накопление вертикальных остаточных деформаций; их внешнее проявление – прогиб дорожной одежды (рис.9). Прогиб от колеса расчетного автомобиля распространяется во все стороны, образуя чашу прогиба, которая перемещается по ходу движения автомобиля. Частично перекрывая друг друга чаши прогиба могут распространяться на всю ширину полосы движения.

Рис. 9. Схема образования чаши прогиба и разрушения нежестких дорожных одежд под колесом автомобиля: 1 - колесо; 2 - прогиб дорожной одежды; 3 - дорожная одежда; 4 - земляное полотно; 5 - чаша прогиба; 6 - зоны растяжения и трещины в одежде; 7 - выпирание грунта; 8 - направление сжатия

Одновременно с вертикальными, накапливаются горизонтальные остаточные деформации. При недостаточной сдвигоустойчивости материалов конструкции сдвигающие напряжения становятся больше сил сопротивления сдвигу и тогда происходит выдавливание частиц материала покрытия в стороны; внешнее проявление этого процесса – образование выпоров по бокам колеи. Наиболее интенсивное накопление остаточных деформаций и формирование колеи происходит весной, когда прочность дорожной одежды наименьшая. При этом колея может образовываться не только за счет накопления остаточных деформаций в слоях одежды (колея поверхностная), но и за счет деформаций земляного полотна (колея глубинная).