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

50

80

100

140

200

300

40

50

80

100

150

250

Щебеночные и гравийные покрытия

140

200

250

350

500

700

100

150

200

300

400

600

Булыжная мостовая

200

300

350

500

700

1000

160

200

300

400

555

800

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, %

1

150 - 175

III

3

12

2

175 - 200

IIIII

5

20

3

200 - 225

IIIII

5

20

4

225 - 250

IIII

4

16

5

250 - 275

II

2

8

6

275 - 300

I

1

4

7

300 - 325

II

2

8

8

325 - 350

I

1

4

9

350 - 375

II

2

8

 

Всего ...

25

25

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