Содержание автомобильных дорог

Содержание автомобильных дорог

Введение

Развитие автомобильного транспорта определяет темпы и уровень развития экономики государства. Эффективное функционирование автомобильного транспорта возможно только при наличии развитой сети путей сообщения, обладающей необходимым набором свойств для безопасного движения. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, автомобилизация наряду с, безусловно, положительным влиянием на экономику и социальное развитие государств несёт в себе и отрицательные последствия, связанные с большим количеством дорожно-транспортных происшествий.

Содержание дорог ответственный и трудоемкий процесс, который требует специализированной дорожной техники и квалифицированных рабочих. Зимнее содержание дорог особый комплекс различных дорожных работ направленных на поддержание нормального и безопасного состояния дорожного покрытия и остальных элементов автомобильной дороги. Зимнее содержание автомобильных дорог включает в себя регулярную обработку поверхности дороги специальными веществами, которые не допускают образование обледенения и препятствуют скольжению. Кроме того зимнее содержание дорог это своевременная и качественная очистка поверхности дорог от снега и льда. Зимнее содержание автомобильных дорог требует особой дорожной техники для обеспечения качественного обслуживания. Машины для содержания дорог важный элемент, от которого зависит эффективность и скорость обслуживания и ремонта. Дорожная техника для содержания дорог отличается от обычной строительной техники, так как в основном требует дополнительных функций и возможностей по сравнению с обычной техникой. Летнее содержание дорог помимо стандартных видов работ включает также регулярный полив дорожного полотна с целью очистки его от пыли, грязи и мусора.

Как видно содержание и ремонт дорог в различные времена года требует различной дорожной техники, поэтому содержание автомобильной дороги в течение целого года требует полной технической комплектации. Содержание городских дорог несколько отличается от содержания автомагистралей и междугородных шоссе. Для надлежащего содержания городских дорог необходима ежедневная очистка дорог от мусора и тщательный осмотр всех элементов обустройства дороги.

1. Исходные данные для выполнения ремонтных работ

Кемеровская область расположена на юго-востоке западной Сибири. По карте дорожного районирования этот район расположен в III дорожно-климатической зоне. Климат Кемеровской области резко континентальный.

Среднесуточная температура воздуха наиболее жаркого месяца составляет 25,1оС, среднесуточная температура воздуха наиболее холодного месяца составляет - 24оС, продолжительность периода со среднесуточной температурой меньше 0 оС составляет 175 суток, абсолютная минимальная температура -50 оС

Таблица 1.1 - Среднемесячная температура воздуха

Для строительства снегозадерживающих насаждений при проектировании учитываем направление и скорость ветра зимой. Данные о зимнем и летнем направлении ветра характеризуются розой ветров, которые представлены в табл. 1.2.

Таблица 1.2 - Данные о зимнем и летнем направлении ветра

По данным табл. 1.2 строим розу ветров (рисунок 1).

Рисунок 1 - Розы ветров

В январе преобладают ветра южного, юго-западного и юго-восточного направления. В июле преобладают ветра юго-западного и юго-восточного направления.

2. Основные технические характеристики

Основные параметры поперечного профиля проезжей части и земляного полотна автомобильных дорог для автодороги IV категории представлены в таблице 2.1 [4, табл.5.10].

Таблица 2.1 - Основные параметры автомобильных дорог

Автомобильная дорога IV категории имеет следующие расчётные скорости, представленные в таблице 3, согласно источника [4, табл. 5.1].

Таблица 2.2 - Расчетные скорости

По основной расчётной скорости, равной 80 км/ч, по таблице 5.7 и 5.2 [4] определены предельно допустимые нормы в плане и в продольном профиле, которые представлены в таблице 4.

Таблица 2.3 - Предельно допустимые нормы в плане и в продольном профиле

3. Расчет итогового коэффициента аварийности

Методика комплексной оценки транспортно-эксплуатационного состояния дороги основана на принципе обязательного соблюдения всех нормативов к параметрам и характеристикам а/д. Степень опасности участков дороги в данном методе характеризуется итоговым коэффициентов аварийности, который представляет собой произведение частных коэффициентов, учитывающих влияние отдельных элементов плана и профиля.

Расчёт коэффициентов аварийности производится с помощью программы «KAWAR».

Метод коэффициента аварийности является основным для оценки безопасности движения на эксплуатируемых дорогах, основан на обобщении данных статистики дорожно-транспортных происшествий. Он особенно удобен для анализа участков дорог, находящихся в эксплуатации и подлежащих реконструкции.

Итоговый коэффициент аварийности показывает, во сколько раз на рассматриваемом участке может произойти больше аварий по сравнению с эталонным участком. Итоговый коэффициент аварийности Ка характеризует потенциальную степень опасности в зависимости от различных дорожных условий с учетом состояния проезжей части, обочин. Определяется как произведение частных коэффициентов аварийности, учитывающих влияние отдельных элементов плана и профиля,представляющих отношение количества ДТП на участке дороги с различными элементами плана и профиля к количеству ДТП на эталонном участке:

(3.1)

где: К1, К2, К3 … К18 - частные коэффициенты, представляющие собой количество происшествий при том или ином значении элемента плана и профиля по сравнению с прямым эталонным горизонтальным участком дороги, имеющим проезжую часть шириной 7,5 м, шероховатым покрытием и укрепленные обочины шириной 3,5м.

Результаты расчёта приведены в приложении А.

По результатам расчета итогового коэффициента аварийности строим график изменения данного коэффициента по длине дороги.

При итоговых коэффициентах аварийности 10-20 необходимо предусматривать разметку проезжей части, запрещающую обгонс выездом на полосу встречного движения. При итоговых коэффициентах аварийности 20-40 - запрещение обгона с выездом на полосу встречного движения и ограничение скорости.

4. Анализ коэффициентов аварийности существующей автомобильной дороги

Для анализа коэффициентов аварийности был выбран участок 0-5км автомобильной дороги в Кемеровской области, который относится к IIIдорожно-климатической зоне.

На некоторых участках автомобильной дороги итоговый коэффициент аварийности превышает допустимый. На этих участках, для его уменьшения приремонте автомобильной дороги, необходимо осуществлять следующие мероприятия, представленные в таблице 4.1.

Таблица 4.1- Анализ коэффициентов аварийности

После осуществления вышеперечисленных мероприятий производим расчет итогового коэффициента аварийности, данные представлены в приложении Б.

5. Расчет и анализ показателей транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги

Комплексная оценка качества дороги позволяет объективно прогнозировать транспортно-эксплуатационные характеристики дороги, выявить степень их соответствия требованиям экономичности и безопасности перевозок, оценить начальный уровень содержания. Качество дороги после реконструкции или ремонта, спланировать мероприятия и затраты на ремонт и содержание дорог, повышение их транспортно-эксплуатационных характеристик.

Оценку ТЭС производим на участке 70-75км автомобильной дороги IV технической категории, при этом используем метод оценки состояния автодороги по обобщенному показателю качества, который позволяет выявить участки дорог с несоответствующими требованиям показателями, наметить ремонтные мероприятия, направленные на повышение транспортно-эксплуатационных показателей. Обобщенный показатель качества определяем по формуле:

Пд=КПд∙Коб∙Кэ(5.1)

где КПд - комплексный показатель транспортно-эксплуатационного состояния;

Коб - показатель инженерного оборудования и обустройства (Коб =1);

Кэ - показатель содержания дороги (Кэ =1);

Критериями оценки качества дороги служат:

. величина обобщенного показателя в долях единицы, вычисленная как отношение фактически обеспеченных данной дорогой потребительских свойств к аналогичным свойствам эталонной дороги.

. величина обобщенного показателя в долях единицы, вычисленная как отношение фактически обеспеченных данной дорогой потребительских свойств к нормативным потребительским свойствам дороги этой категории.

Расчёт произведён на ПЭВМ при помощи программы «DIAGNOZ».

На ПЭВМ был выполнен расчет обобщенного и комплексного показателя качества автомобильной дороги, представленный в приложении В.

Проанализируем результаты: Коб= 0,49; Кэ=0,67

Автомобильная дорога полностью соответствует требованиям при условиях;

. Пд ≥ КПн

. КПд≥КПн

КПд = 0, КПн = 0,5;

,49<0,67- дорога не соответствует требованиям по показателю качества.

Выделим участки дороги, которые не соответствуют транспортно-эксплуатационным свойствам, и разработаем для них мероприятия по повышению этих свойств, таблица 5.1.

Таблица 5.1 - Мероприятия по повышению транспортно-эксплуатационных показателей

6. Общая характеристика и условия зимнего содержания автодорог в заданном районе

автомобильный дорога содержание

Зависимость зимнего содержания дорог от природно-климатических факторов побудила ряд специалистов и организаций заняться разработкой районирования территории РФ по условиям зимнего содержания. Цель районирования - обоснование планирования денежных и материальных средств для зимнего содержания, помощь проектным и эксплуатационным организациям в разработке мер по уменьшению заносимости и защиты от снежных заносов дорог, прокладываемых в различных районах страны.

В качестве основного признака районирования был принят объём снега, приносимого к дорогам, так как он интегрально учитывает влияние на условия снегоборьбыметелевого, ветрового и температурного режимов зимы. Также учитывалось влияние рельефа, растительности, количество выпавших осадков за зиму и другие.

Зимнее содержание автомобильных дорог - комплекс мероприятий, который включает в себя защиту автомобильной дороги от снежных заносов, очистку автомобильной дороги от снега, борьбу с зимней скользкостью и гололедицей.

Эти мероприятия должны способствовать бесперебойному движению автомобилей в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50597-93.

Для выполнения указанных требований дорожно-эксплуатационная служба должна обеспечить высокий уровень содержания автомобильной дороги, основными показателями которой служат:

ширина чистой от снега и льда поверхности автомобильной дороги;

толщина рыхлого снега на автомобильной дороге накапливающегося с начала снегопада или метели до начала снегоочистки или в перерывах между подходами снегоочистительных машин;

толщина уплотненного слоя снега на проезжей части и обочинах;

сроки очистки автомобильной дороги от снега, ликвидации гололедицы и зимней скользкости.

Кемеровская относится к районам струдной снегоборьбой (зона 4). Для этой зоны характерно:

период с устойчивым снежным покровом длится от 100 до 180 дней;

средняя температура воздуха в наиболее холодный период -16...-34С0, абсолютный минимум -40...-60С0;

объем снегопереноса, как правило, не превышает 250-400 м3/м;

средняя из наибольших высот снежного покрова за зиму составляет 30-74 см;

количество твердых осадков 115-205 мм;

максимальная скорость ветра 30-32 м/сек.

6.1 Расчет объема снегопереноса

Расчётным объёмом снегопереноса называется общий объём снега, подносимый к дороге метелями с каждой её стороны за сильнометелевую зиму с определённой вероятностью превышения, определяется по формуле:

(6.1)

где- коэффициент сдувания твёрдых осадков в бассейне, характеризующий ту их часть, которая подносится метелью к дороге, ;

- плотность снега, т/м³, (0,35-0,45 т/м³);

L - длина снегосборного бассейна, км;

- полное количество твёрдых осадков за зиму, мм, 115/год;

- предельная дальность снегопереноса определяем в зависимости от скорости ветра, =6,8м/с, значит

= 0,6км.

α - угол атаки ветра (определяем по рисунку 6.1).

м3/п∙м

м3/п∙м

Рисунок 6.1 - Схема для определения угла атаки

Результаты расчета приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Объем снегоприноса

6.2 Рекомендации по защите дорог от снежных заносов

Для защиты дорог от снежных заносов применяют снегозадерживающие средства, которые работают по принципу задержания и недопущения снега к дороге.

Все снегозащитные средства делят на две группы:

снегозащитные устройства;

снегозащитные насаждения.

В свою очередь, снегозащитные устройства делят на два вида (в зависимости от принципа действия):

снегозадерживающие устройства;

устройства снеговыдувающего или снегопередувающего действия.

Заносимые участки автомобильных дорог можно защитить от снежных заносов тремя путями:

задержать переносимый метелью снег на подступах к дороге и вызвать образование снежных отложений на безопасном от дороги расстоянии;

увеличить скорость снеговетрового потока, когда он проходит над дорогой и этим предотвратить образование снежных отложений на дорожном полотне;

полностью укрыть дорогу от снега с помощью специальных сооружений.

Практическое использование на автомобильных дорогах получили только первые два способа защиты от снежных заносов. Третий способ по технико-экономическим причинам распространения не получил.

Наибольшее применение в России нашел способ защиты дорог от заносов путем снегозадержания с помощью искусственных устройств или насаждений.

Деревянные щитовые ограждения

Переносные щиты применяли в нашей стране для защиты дорог от снежных заносов ещё в дореволюционный период. В настоящее время удельная доля щитов в общем протяжении снегозащитных линий существенно снизилась в основном в виду необходимости применения ручного труда при их установке и переустановке, а также вследствие широкого внедрения снегозащитных насаждений, являющихся более эффективным видом защиты.

Первоначально, применявшиеся на автомобильных дорогах переносные щиты имели конструкцию с равномерно распределённым заполнением из вертикально расположенных планок и размеры 2*2 или 2*1,5 м с одинаковой для тех и других просветностью 42-43%.Крайние планки щитов были немного сдвинуты вниз, благодаря чему при их установке между землёй и низом решётки щита создавался просвет 8-10 см. Такие щиты быстро отрабатывались, и,если работы по перестановке запаздывали, то они могли быть полностью занесены снегом. Исследования показали, что конструкция щитов в очень большой степени влияет на характер из работы по снегозадерживанию. Для обеспечения большей эффективности работы щиты должны отвечать следующим требованиям:

иметь максимальную снегозадерживающую способность;

в наименьшей степени заноситься снегом, т. е. обеспечивать большую продолжительность работы между перестановками, так как занесенные снегом щиты очень трудно переставить;

иметь минимальную стоимость;

иметь наименьшую материалоемкость.

Выполнение этих требований достигается при правильном назначении следующих конструктивных параметров:

высоты щита;

общей просветности - отношения суммарной площади просветов к общей площади внешнего контура щита;

коэффициента распределения просветности - отношения просветности нижней части щита к просветности верхней части;

сечения элементов.

От высоты щитов зависит их работоспособность. Чем выше щит, тем большее количество снега он может задержать без перестановки.

На основе проведенных исследований Росдорнии и транспортно-энергетическим институтом Сибирского отделения рекомендованы четыре типа щитов, представленных в виде таблицы 6.2.

Таблица 6.2 - Типы щитов

Для нашего случая, когда объем снегопереноса более 100 м3/м и скорость ветра (даже господствующего) меньше 20 м/с, рекомендовано использование щитов III-го типа. Но чтобы справится с большим объёмом снегопереноса установим щиты в три ряда.

Перестановку щитов осуществлять очень трудно и нельзя при сильном ветре. В районах с интенсивными метелями иногда просто невозможно переустановить щиты. В результате они полностью отрабатываются и перестают работать, т. е. защищать дорогу. В таких случаях щиты ставят в несколько рядов.

Выполним расчет объема снега, задерживаемого многорядной защитой:

, (6.2)

гдеn - число рядов;

Нщ - высота щитовых линий;

К - коэффициент, учитывающий влияние снежного покрова.

При трехрядной установке щитов:

м3/м

Это значение больше объема снегопереносана дорогеIV категории Wn=108,17 м3/ми объема снегопереноса на дороге III категории Wn=147,77 м3/м, следовательно щиты справятся с таким объемом снегопереноса.

Снежные траншеи

Снежные траншеи применяются наиболее широко. Траншеи могут применяться как самостоятельное средство защиты - на дорогах IV-V категорий или в сочетании с другими средствами, чтобы усилить снегозадерживающее действие и повысить надежность снегозащитных линий на дорогах I, II, III категорий. Первую со стороны дороги траншею при отсутствии других средств защиты размещают не ближе 30 м т не дальше 100 м от бровки земляного полотна.

Вначале, когда траншея еще пуста, снег задерживается в ней интенсивно. По мере заполнения траншеи снегозадерживающая способность ее падает, и значительное количество снега начинает проноситься через траншею. Одиночная траншея не может надёжно защитить дорогу от снежных заносов, поэтому их прокладывают в несколько рядов параллельно дороге.

Первая траншея от дороги располагается на расстоянии 20-30 м, а расстояние между двумя ближайшими траншеями должно быть 12-15 с.

Снегосборная способность траншеи - это объём снега, который может задержать 1 метр траншеи.

Снегосборная способность каждой траншеи рассчитывается по формуле:

(6.4)

гдеBср - средняя ширина траншеи равная ширине отвала (3-4 м), м;п - средняя высота снегового покрова , 0,7 м;тр - расстояние между осями траншей (10-15 м), м;

(6.5)

Первая траншея от дороги расположена на расстоянии 30 м, все последующие траншеи на расстоянии 15 м от предыдущей.

Снегозащитные насаждения

Наиболее эффективным и надежным средством защиты дорог от снежных заносов являются снегозащитные насаждения. Они имеют значительно больший срок службы, чем переносные щиты. При соответствующей конструкции они задерживают весь снег, приносимый метелями, а стоимость их, отнесенная к одному году службы, меньше, чем у снегозадерживающих устройств.

Кроме того, насаждения способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур на прилегающих землях, улучшают сохранность земляного полотна, дают возможность заготавливать некоторое количество деловой древесины.

Кроме выполнения функций снегозащиты, выращивание придорожных лесных полос и особенно их сочетание с пылезащитным лесоразведением является неоценимым природоохранным средством.

Придорожное лесоразведение решает одновременно несколько задач: снегозащиту, ветрозащиту, оздоровление и улучшение ландшафта, уменьшение уровня шума, поглощение загрязнителей атмосферы, возобновление потерь кислорода, предохранение земляного полотна и придорожных земельных участков от последствий водной эрозии и ветровой дефляции.

Даже сравнительно узкая шестирядная лесная полоса снижает уровень дорожного шума на 8-9 дБ с уменьшением звукового давления в 2-3 раза, задерживает свыше 50-60% взвешенной пыли и до 60% сернистого газа. Хвойные деревья усваивают углерод из таких отходов автомобилей, как углекислый газ СО2 и ядовитый угарный газ СО, выделяя чистый кислород. Лесонасаждения смягчают температурные колебания и коренным образом улучшают микроклимат в любое время года.

Снегозащитные насаждения должны удовлетворять следующим основным требованиям:

конструкция и размещение их должны соответствовать объему снегоприносимого снега;

расстояние от посадок до дороги должно быть достаточным, чтобы снежный шлейф не мог выйти на автомобильную дорогу;

породно-видовой состав должен подбираться с уменьшением снегозащитных свойств, декоративных свойств и природных ценностей;

насаждения для защиты автомобильной дороги создаются в виде живых изгородей или лесных полос.

Живая изгородь - густая посадка, формируемая из кустарников и деревьев одной породы и имеющих небольшое количество рядов (1-2).

Лесная полоса - посадка из нескольких рядов деревьев и кустарниковой опушки с общим чилом рядов от 4 до 9.

Ширина лесопосадки при различном объеме снегопереноса, рекомендованная Союздорнии и Гипродорнии приведена в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Ширина лесопосадки при различном объеме снегопереноса

Для данного случая, когда объем снегопереноса составляет <150м3/м, принята схема cщириной лесопосадки 19 м. Данная схема представлена на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 - Схема лесозащитных насаждений

Учитывая объем снегопереноса и местные условия обустраиваемого участка, а так же стоимость работ, принимаем следующие мероприятия по защите дороги от снежных заносов (таблица 6.4).

Таблица 6.4 - Мероприятия по защите от снега

6.3 Определение состава работ по очистке дорог от снега

Нельзя поддерживать автомобильную дорогу в бесснежном состоянии с помощью только одних снегозащитных средств. Поэтому одним из важнейших видов работ по зимнему содержанию дорог является очистка их от снега.

Очистка от снега должна обеспечивать такое состояние дороги, при котором в максимально возможной степени удовлетворяются требования непрерывного, удобного и безопасного движения автомобилей с расчетной скоростью, а также снижается до минимума объем снежных отложений на проезжей части и обочинах.

Для этого проводят следующие виды работ:

Патрульная снегоочистка на городских улицах.

Удаление снежных валов (роторные снегоочистители).

Расчистка снежных заносов (плужные снегоочистители).

Патрульная снегоочистка - систематическое удаление снега с проезжей части в течение снегопада или метели путем непрерывного патрулирования. Цель такой очистки - не дать снегу накопиться на проезжей части. Патрульную очистку необходимо начинать дежурным снегоочистительным машинам сразу с начала снегопада. Если снегоочистку не начать вовремя, то рыхлый снег под колесами автомобилей превращается в накатанный слой, практически не снимаемый при патрульной очистке.

Снегоочистительные машины должны работать со скоростью 30-65 км/ч с целью повышения производительности и дальности отбрасывания снега за пределы дорожного полотна. Учитывая это, для патрульной очистки используют плужные снегоочистительные машины. Работа на высокой скорости позволяет не только избежать образования снежных валов, но и значительно повысить производительность, что дает возможность уменьшить число машинного парка и, следовательно, сократить расходы на содержание дорог.

В зависимости от метелевых условий и ширины дорожного полотна можно применять различные схемы очистки, как одиночными машинами, так и отрядом снегоочистителей. Если интенсивность одиночных метелей и снегопадов невелика (3-5 см/час), то можно применять одиночные машины. При интенсивных метелях и снегопадах, а так же на дорогах с интенсивным движением, где опоздание с уборкой может привести к закатыванию снега, работу следует производить отрядом снегоочистителей.

Если необходимо расчистить полосу движения, применяют отряд машин, которые движутся в одном направлении в 30-60 метрах друг от друга и с перекрытием следа на 0,5 метра. За один проход снег смещается со всей полосы движения.

Снежные валы, образовавшиеся на обочинах в результате патрульной снегоочистки, удаляются с помощью роторных очистителей. Этот же способ применяется при удалении валов около бордюрных ограждений.

Для ликвидации снежных заносов применяется весь комплекс снегоочистительных машин.

6.3.1 Расчет потребности в снегоочистительных машинах

По формуле рассчитаем количество машин для патрульной снегоочистки.

(6.5)

где L- длина обслуживающего участка, км;- число проходов снегоочистителя необходимых для полной уборки снега с половины ширины земляного полотна(1кат - 5; 2 кат - 4; 3 кат - 3; 4кат - 2);р - средняя рабочая скорость, 40-50 км/ч;

Ки - коэффициент использования времени, принимаемый 0,8;- время между проходами плужных снегоочистителей (tn = 24 ч).

В качестве расчета принимаем плужный снегоочиститель КДМ - 130 ПС на базе ЗИЛ 433360.

 машины - для IV категории

 машины - для III категории

6.3.2 Расчет потребности в бульдозерах при нарезке траншей

Количество бульдозеров можно рассчитать по формуле:

(6.6)

где L- длина участков, на которых прокладываются траншеи, км;число одновременно прокладываемых траншей, m =1;- количество проходов машины по одной траншеи, n=2;р - средняя скорость движения бульдозера, Vр=6 км/ч;

Кв - коэффициент использования машины, принимаемый 0,7-0,75;- возможное время работы по прокладке траншей, принимается 24 часа;

 шт.

Для устройства траншей принимаем 1 бульдозер ДЗ - 18.

6.4 Разработка методов борьбы с зимней скользкостью

Все отложения снега и льда, периодически появляющиеся на покрытии и значительно увеличивающие его скользкость, по физическому состоянию можно подразделить на следующие четыре вида:

Стекловидный лёд;

Зернистый лёд;

Твёрдый снег;

Рыхлый снег.

Эти физические разнородные отложения отличаются между собой достаточно чётко по внешним признакам и по физико-механическим свойствам.

Стекловидный лед - относится к наиболее опасному виду. Коэффициент сцепления шин автомобиля со стекловидным льдом равен 0,08 - 0,15. При образовании на дорожном покрытии этого вида отложений автомобильная дорога приобретает аварийное состояние и временно становится почти непригодным для эксплуатации. Этот вид отложений представляет собой стекловидную с гладкой поверхностью прозрачную корку льда плотностью 0,7 - 0,9 г/см3 и толщиной до 3 мм. Стекловидный лед образуется в случаях: выпадение дождя или мороси при отрицательных температурах; замерзание жидких атмосферных осадков во время быстро наступившей оттепели; замерзание талой или дождевой воды при похолодании.

Зернистый лед - наиболее редкий вид отложений. Он имеет зернистое строение, шероховатую поверхность и включения воздушных пузырьков. Толщина неравномерная и может достигать в районах с интенсивными туманами 10 мм и более, плотность 0,5 - 0,7 г/см3 . Образуется зернистый лед, в основном, при плотном тумане с ветром, когда температура воздуха колеблется около 00, С.

Твердый снег (снежно-ледяной накат) - самый распространенный вид отложений на проезжей части дорог. Коэффициент сцепления колеса автомобиля с накатом составляет 0,1 - 0,25. Толщина снежно-ледяного наката колеблется в широких пределах, при интенсивном движении транспортных средств плотность снежных отложений быстро нарастает и достигает 0,3 - 0,6 г/см3.

Рыхлый снег представляет собой снежный слой, образующийся во время слабых и умеренных снегопадов в безветренную погоду и равномерно отлагающийся на дорожном покрытии. Плотность его от 0,06 до 0,20 г/см3. Снег может быть сухим, влажным и мокрым. С увеличением влажности его плотность растет.

Существует 4 метода борьбы с зимней скользкостью. В основе существующих методов борьбы с зимней скользкостью лежат мероприятия, направленные либо на удаление с покрытия уже образовавшегося льда или снега, либо на повышение коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием, либо на предотвращение формирования снежно-ледяных образований или ослабления их сцепления с покрытием.

.4.1 Химический метод

Химический метод предусматривает использование в качестве противогололедного материала химические вещества, обладающие способностью плавить лед в значительном количестве при широком диапазоне отрицательных температур. По физико-химическим свойствам и технико-экономическим показателям, наиболее пригодным для борьбы с зимней скользкостью являются соли хлористого натрия, кальция и магния, относящихся к классу хлоридов. Эффективность взаимодействия хлоридов со льдом существенно зависит от температуры. Каждый вид хлорида взаимодействует со льдом в определенном температурном диапазоне.

6.4.2 Фрикционный метод

Для повышения коэффициента сцепления колес автомобиля со скользкой поверхностью дороги на ней рассыпают песок, высевки каменных материалов или шлак. Лучшими свойствами обладают песок или высевки с размерами зерен 2-3 мм (но не более 8 мм). Чем крупнее зерна, тем больше расход материала, так как при разбросе крупнозернистых фракций ухудшается сцепление колеса с дорогой. Крупные части при механическом распределении могут нанести повреждение автомобилям. Эффективность применения фрикционных материалов снижается, если, например, в них содержатся глинистые или илистые примеси, загрязняющие дорогу и повышающие ее скользкость.

.4.3 Тепловой метод

Тепловой способ осуществляется с помощью стационарных систем и устройств, обеспечивающих обогрев покрытия, а также самоходными тепловыми машинами, принцип действия которых основан на использовании горячих выхлопных газов газотурбинных двигателей. Конструкция нагревательных систем подразделяются на два типа: с глубинным и поверхностным обогревом.

.4.4 Комбинированный метод

Этот метод заключается в сочетании вышеперечисленных способов. Например, при химико-фрикционном методе рассыпают фрикционные материалы, смешанные с твердыми хлоридами натрия или кальция.

.5 Экономическое обоснование выбранного метода

Экономическое сравнение методов борьбы с зимней скользкость представлено в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Сравнение методов борьбы с зимней скользкостью

Можно сделать вывод о незначительном преимуществе комбинированного методов перед химическим. С позиции экологии присутствие оптимального количества солей на дорожном покрытии наиболее эффективно прекращает или существенно уменьшает образование скользкости, повышает безопасность движения и среднюю скорость транспортных средств, уменьшая вредные выбросы автомобилей, однако даже небольшое количество солей, накапливаясь в течение многих лет в придорожной зоне, оказывает отрицательное воздействие на состояние природной среды.

7. Экономическое обоснование выбранного метода по борьбе с зимней скользкостью

.1 Расчет потребности в противогололедных материалах при химическом методе

Согласно ГОСТ Р 50597-93 все дороги делятся на 3 группы в зависимости от интенсивности движения: А>3000 авт/сут, срок ликвидации скользкости 4 часа, Б 1000-3000 авт/сут, срок ликвидации скользкости 5 часов, В <1000 авт/сут, срок ликвидации скользкости 6 часов.

Срок ликвидации зимней скользкости для III категории составляет 4 часа, для IV категории - 5 часов. Согласно ВСН 20-87 начало периода со случаями образования зимней скользкости в Кемеровской области 19.10, конец 18.04, продолжительность 182 дней. Число дней со случаями образования скользкости равно 87.Снежно-ледяные образования формируются на покрытии в виде льда 64 дня, уплотненного снега 82 дня, рыхлого снега 36 дней, от общего числа дней.

Определяем расход противогололедного материала при разовом распределении.

Общая площадь проезжей части, подлежащая очистке для заданной сети автомобильных дорог, определяется:

(7.1)

где ширина очищаемой части с учетом краевых полос для дорог IV и III категорий соответственно;

длина автомобильных дорог IV и III категорий соответственно.

м2

Расход противогололедного материала определяется:

(7.2)

где: n- норма расхода противогололедного материала на 1 м2площади покрытия:

для льда-70 г/ м2;

для уплотненного снега-50 г/ м2;

для рыхлого снега-30 г/ м2;

т

т

т

Определим расход материалов за весь зимний период:

,(7.3)

где: Qi- расход материалов на 1 м2 при разовом распределении, т;продолжительность периодов с определенным состоянием снежно-ледяных образований, дни.

т

Определим среднегодовую потребность соли на 1 м2 покрытия:

(7.4)

Для уменьшения негативного воздействия солей на металлы вводятся ингибиторы в объеме 2,5 % от общего объема солей:

т

В качестве ингибитора используем однозамещенный фосфат натрия.

7.2 Расчет потребности в противогололедных материалах при комбинированном методе

Расчет производим аналогично расчету при химическом методе. Единственной разницей будет ni- норма расхода противогололедного материала (песко-соляная смесь) на 1 м2 в зависимости от температуры и состояния снежно-ледяных образований:

для льда-300 г/ м2;

для уплотненного снега-100 г/ м2;

для рыхлого снега-50 г/ м2;

т

т

т

Определим расход материалов за весь зимний период:

т

Определим среднегодовую потребность солей путем:

Определим расход ингибитора (2,5% от общего расхода солей)

т

7.3 Расчет потребности в противогололедных машинах и средствах для их распределения

Расчет производим по следующей формуле:

(7.5)

где Tq- директивное время для ликвидации скользкости (3 кат. - 4 ч, 4 кат. - 5 ч,);

норма распределения

для химических реагентов 0,04 т/тыс. м2

для пескосоляной смеси =0,3 т/тыс. м2ширина распределения, м (b=6-8 м);грузоподъемность распределителя, т (7 т);

Используем распределительное оборудование GILETTA COMBI, которое может быть установлено на КАМАЗ 53215время погрузки, t=0,3 ч;расстояние между базами противогололедных материалов;п - движение в порожнем состоянии (60 км/ч);р - движение в рабочем состоянии (40 км/ч);

Расстояния между базами противогололедных материаловопределяюся в зависимости от способа и категории автомобильной лороги.

Пескосоляная смесь:

Для III категории:

машин/100 км дороги

Для IV категории:

 машины/100 км дороги

Химические вещества:

Для III категории:

машины/100 км дороги

Для IV категории:

 машины/100 км дороги

Таблица 7.1 - Потребное количество распределителей

7.4 Расчет базы для твердых химических материалов

Общая протяженность 190 км, из них IIIкат- 90 км, IV - 100 км. При химическом методе будет достаточно 2 базы, при комбинированном - 4 базы.

Объём одной базы при химическом методе:

.1 (7.6)

Где  - общий расход при химическом методе, т, т.к. базы будет две то общий расход делим на два 14200,20:2 = 7100,10

Р - плотность хлористой слои, 1,6 т/м3,

,1 - 10% запас, который необходимо иметь.

Площадь, занимаемая ПГМ:

(7.7)

- коэффициент использования площади базы 0,9- высота штабеля, м =6 м

м3

=451,97 м2

Ширина штабеля - 15 м, длина - 30,3 м

Рассчитаем объём необходимых ПГМ при комбинированном методе:

Объём на одну базу - 10299 м3

м3

=655,61 м2

Ширина штабеля - 20 м, длина 32 м

8. Экономические расчеты по определению эффективности технических мероприятий зимнего содержания

Технико-экономическое сравнение вариантов дано в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Технико-экономическое сравнение вариантов

Из таблицы 8.1 видно, что химический метод борьбы с зимней скользкостью получился дешевле, чем пескосоляный метод. Из таблицы 8.1 также можно заметить, что потребность в противогололедных материалах при химическом методе борьбы меньше по сравнению с методом борьбы пескосоляной смесью.

Таблица 8.2 - Расчет борьбы с зимней скользкостью для ПСС

Общая стоимость зимнего содержания составляет 238648,87тыс. рублей. Определим зимнюю стоимость содержания 1 м2 сети дорог по формуле.

Зст.сод. =  =  руб.

где Зст.сод - зимняя стоимость содержания 1 м2 сети дорог;

Ост - общая стоимость зимнего содержания, тыс. руб.;- площадь проезжей части, тыс. м2;

Рассчитаем стоимость борьбы с зимней скользкостью химическими веществаим, табл. 8.3

Таблица 8.3 - Расчет борьбы с зимней скользкостью химическими веществами

Зст.сод. =  =

По данным таблиц 8.2 и 8.3, видно, что применение комбинированного способа борьбы с зимней скользкостью по стоимости дороже химического. Стоимость содержания 1м2 сети дорог для химического метода составляет 77,37 тыс. руб., а для комбинированного метода - 138,75 тыс. руб.

Список литературы

1.       Зимнее содержание автодорог. Под. ред. А.К. Дюнина. М.: Транспорт, 1983.-197 с.

.        Лукина В.А. Комплексная оценка технического состояния автомобильных дорог: учеб.-метод. пособие. - Архангельск: АГТУ, 1999. - 25с.

.        СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика/ Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996 - 140с.

.        СНиП 2.05.02-85 Автомобильные дороги/ Госстрой СССР - М.: ЦИТП, 1986 - 56 с.

.        Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог ВСН28-88.Минавтодор РСФСР М.: Транспорт, 1989-198 с.

.        «Руководство по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах»/ Министерство транспорта РФ, госслужба дорожного хозяйства (Росавтодор). - М.:2003 -72.