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:

И	<0,4	0,41-0,8	0,81-1,2	>1,2
Характеристика участка	неопасный	малоопасный	опасный	очень опасный

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):

К_а	0-10	10-20	20-40	>40
Характеристика участка	неопасный	малоопасный	опасный	очень опасный

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:

Разница между значениями сезонного К_а на смежных участках, %	до 20	20-40	40-100	>100
Характеристика участка	неопасный	малоопасный	опасный	очень опасный

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:

К_б	>0,8	0,6-0,8	0,4-0,6	0,4
Характеристика участка	неопасный	малоопасный	опасный	очень опасный

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