Оценка опасности мокрых покрытий автомобильных дорог

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ МОКРЫХ ПОКРЫТИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Осипова Т.В., Осипов Д.Е.

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Исследование направлено на повышение безопасности движения автомобилей на покрытиях автомобильных дорог в районах с высокой интенсивностью осадков. Предложена методика оценки возможности глиссирования легковых и легких грузовых автомобилей, рекомендуемая к применению при проектировании, реконструкции и эксплуатации автомобильных дорог

Ключевые слова: аквапланирование; безопасность; водяной клин

автомобильный покрытие глиссирование безопасность

A brief the aim of the research is to improve traffic safety on wet road surfaces in the areas with high intensity of rainfall. In this paper we propose a method to assess the possibility of hydroplaning of different kinds of vehicles that is recommended to be used on the stages of design, renovation and usage of roads.

Keywords: hydroplaning, safety, water wedge

Серьезную опасность для автомобиля при движении на большой скорости по мокрой ровной дороге представляет так называемое явление глиссирования (аквапланирования), которое заключается в том, что вода не успевает выдавливаться из-под колес легковых и легких грузовых автомобилей и образует перед ними подобие водяного клина. Колесо слегка поднимается над покрытием дороги (на несколько миллиметров) и движется по водяному слою, не имея сцепления с дорогой. При глиссировании автомобиль движется по прямой, не реагируя на попытки изменить траекторию движения до тех пор, пока не снизится скорость и не уменьшится несущая способность водяного клина. Другими словами, автомобиль становится неуправляемым.

Постановка задачи: необходимо предложить методику оценки опасности глиссирования на мокром покрытии автомобильных дорог. Существуют много расчетных формул для определения скорости начала глиссирования. Однако в данной методике можно оценить вероятность возникновения этого процесса, т.к. в основе методики предложена теория риска.

Для анализа участков автомобильных дорог, на которых возможно накопление осадков и образование пленки жидкости, необходим автоматизированный учет влияния погодно-климатических условий на безопасность дорожного движения. Эти данные позволят, еще на стадии проектирования оценить опасность глиссирования и запроектировать трассу с учетом безопасных скоростей движения на мокром и влажных покрытиях. Создание цифровой модели местности позволит оценить генеральный план трассы с высокой точностью построений, что также способствует выбору наилучшего варианта и нейтрализации ошибок проектного решения.

Для выполнения оценки проектных решений автомобильных дорог воспользуемся методикой определения вероятности глиссирования автомобилей на мокрых покрытиях:

1) Глубину слоя жидкости на покрытии устанавливаем по формуле

, (1)

где a - интенсивность ливня, мм/мин;

Т_с - время стока, мин.

Установленная таким образом глубина жидкости (h) на покрытии принимается за фактическую глубину (h_ф). Коэффициент вариации глубины () зависит от точности определения глубины жидкости, степени ровности покрытия и в среднем находится в пределах =0,15-0,25.

2) Определяем значение среднего квадратического отклонения глубины жидкости на покрытии по зависимости:

. (2)

3) Назначаем три или более значения скорости глиссирования автомобиля (например, , …, ) для построения зависимости «скорость движения - риск глиссирования».

4) Определяем значения угла всплытия передних колес автомобиля при заданных значениях скорости глиссирования () по формуле:

=arcsin, (3)

где - плотность жидкости, кг/м³;

V - начальная скорость глиссирования, м/с;

Р_ш - давление воздуха в камере колеса, Па.

5) Устанавливаем значения критических глубин пленки воды, которые соответствуют критическим скоростям , по зависимости:

, (4)

где - радиус обжатого колеса, м;

- средняя высота выступов шероховатости, м;

;…_n - угол всплытия передних колес автомобиля, определяемый по формуле (4).

6) Приравниваем коэффициент вариации критических глубин () к коэффициенту вариации фактических глубин 1, учитывая, что эти коэффициенты должны принадлежать к одной совокупности:

. (5)

7) Определяем значение среднего квадратического отклонения критической глубины при трех или более значениях критической скорости по зависимости:

.

8) Устанавливаем риск движения легкового автомобиля 2 при заданных значениях скоростей и глубине жидкости (h_ф) по зависимости

(6)

9) Строим зависимость «скорость движения - риск глиссирования» для трех типов автомобилей: 1 - автомобили 3110 («Волга»); 2 - автомобили 2101-2107 («ВАЗ»); 3 - автомобиль «Ока». В качестве примера рассмотрим один из исследуемых участков дороги Сызрань-Саратов-Волгоград. Особенностью этого участка является подъем длиной 260,7 м.

Ограничение скорости принято по самому легкому типу автомобилей в составе движения (марки Ока).

Оценка возможности глиссирования и установка знака ограничения
скорости движения на участке дороги

10) По величине допустимого риска (110^-4 для вновь проектируемых дорог; 110^-3 - для существующих дорог, который обоснован методами технико-экономических расчетов), устанавливаем графически допустимую скорость движения (V_доп) на данном участке.

В данном примере (рисунок) показано, что допустимый риск глиссирования самого легкого автомобиля на участке без просадки покрытия на слое жидкости 3 мм будет превышен при скоростях движения более 58 км/ч. То есть установка знака ограничения скорости движения значением 55 км/ч обеспечит безопасность движения при данных погодных условиях по данному участку.

Рекомендации: Для увеличения безопасной скорости проезда по данному участку необходимо выполнить планировочные изменения отметок и предусмотреть устройство водосбросных лотков. Такие проверки необходимо выполнять для участков с понижением рельефа и в пределах вогнутых кривых продольного профиля.

Глиссирование может происходить не только во время дождей, но и в весенний период, так как на обочинах снег и лед тают дольше, чем на покрытиях автомобильных дорог. В этот период под действием положительной температуры воздуха и солнечных лучей вода собирается на покрытии. Снег и лед, лежащие на обочине, не позволяют воде покинуть проезжую часть в пределах вогнутых кривых или колеи с просадкой покрытия. Появляется возможность глиссирования автомобилей. Данная методика позволяет устанавливать вероятность возникновения глиссирования при оценке проектных решений, что делает ее особенно актуальной.

Список литературы

1. Столяров В.В. Проектирование автомобильных дорог с учетом теории риска: Ч. 1, 2 / В.В. Столяров. Саратов: СГТУ, 1994. -184 с.;232 с.

2. Осипова Т.В. Практические рекомендации для участков дорог с необеспеченным водоотводом/ Т.В. Осипова // Техническое регулирование в транспортном строительстве: №1. Саратов 2014.

Размещено на Allbest.ru