Транспортно-эксплационное качество дорог

Вопрос №22. Ровность дорожного  покрытия. Определение, влияние на условия  движения. Измерение ровности. Приборы. Принципы действия приборов.

 

 

Ровность дорожного покрытия является одним из основных показателей, характеризующих удобство движения по дороге и оказывающих решающее влияние на скорость движения автомобилей и транспортную работу дороги в целом.

При плохом состоянии дорожного  покрытия значительно ухудшаются условия  движения: появляются вредные для  водителя и автомобиля вибрации, существенно  усложняются условия работы водителя, так как ему длительное время приходится отслеживать состояние проезжей части, часто изменяя траекторию движения, осуществляя торможение и разгоны. Всем этим внимание водителя отвлекается от других важных с точки зрения безопасности дорожного движения элементов дороги и автомобиля. Поэтому ухудшение ровности дорожного покрытия приводит к повышению аварийности.

Простейшим прибором для определения  ровности дорожного покрытия и основания  является трехметровая рейка (рис. 4.2, а).

Степень ровности дорожного покрытия оценивается по зазору между нижней плоскостью рейки, уложенной на проезжую часть, и поверхностью дорожного покрытия.

Рис. 4.2. Трехметровая рейка (а) с мерным клином (б)

 

 

Рис. 4.3. Передвижная двухопорная  рейка ПКР-1:

 

1 - шкала замера неровностей; 2 - колесо-индикатор

 

Просветы под трехметровой рейкой измеряются с помощью клина (рис. 4.2, б) в пяти контрольных точках, расположенных на расстоянии 0,5 м от концов рейки и друг от друга. Места приложения рейки должны равномерно располагаться по длине участка измерений. Общее число измерений просветов под рейкой на участке измерений должно быть не менее 120. Максимальный просвет под рейкой допускается не более 5 мм.

Основным недостатком  такого способа определения ровности дорожного покрытия является высокая трудоемкость и недостаточная точность.

К более совершенным  приборам измерения ровности дорожного  покрытия относятся двухопорная рейка ПКР-1 (рис. 4.3) и прибор РК-1 (рис. 4.4).

 

 

Рис. 4.4. Прибор РК-1:

 

1 - измерительная рейка; 2 - электрический кабель;

3 - электронный измерительный блок

 

При измерении ровности дорожного  покрытия двухопорная рейка (см. рис. 4.3) прокатывается по проезжей части  и через равные расстояния (обычно через 1...3 м) регистрируются размеры просветов.

Прибор РК-1 (см. рис. 4.4) предназначен для оценки ровности дорожного  покрытия при приемке выполненных  дорожно-строительных и ремонтных  работ.

Прибор состоит из измерительной рейки 1 длиной 3 м и электронного измерительного блока 3, соединенного с рейкой посредством гибкого электрического кабеля 2. На рейке установлены пять бесконтактных датчиков линейных перемещений, размещенных вдоль рейки через 50 см. К корпусу рейки прикреплены поворотные кронштейны, на которых установлены колеса. В середине рейки закреплен рычаг управления. На заднем колесе установлен бесконтактный датчик для регистрации пройденного пути. На лицевой панели электронного блока установлен двоичный переключатель, служащий для ввода значения допускаемого просвета для данного типа дорожного покрытия путем набора цифр.

На контролируемом участке  дороги рейку перемещают и через  определенные расстояния прикладывают к дорожному покрытию. В месте измерения просветов производят запись размеров просветов в память прибора с суммированием их числа в трех диапазонах: до предельного значения просвета, от предельного до двукратного значения и свыше этого значения.

В приборе предусмотрена  сигнализация при обнаружении просветов  свыше двукратного значения заданного предела (место брака дорожного покрытия). Диапазон измерений дорожных просветов составляет 0...50 мм.

Ровность дорожного  покрытия также может быть измерена путем суммирования колебаний кузова движущегося автомобиля относительно его заднего моста.

Приборы для оценки ровности дорожного покрытия по сумме сжатия рессор называют толчкомерами.

Существуют разные конструкции  толчкомеров: ТХК-2, ПКРС-2, ТЭД-2М, ИВП-1М и др.

Толчкомер конструкции  ТХК-2 (рис. 4.5) устанавливают в кузове автомобиля над его задним мостом.

Колебания рессор через  гибкий трос передаются на барабан счетного механизма толчкомера. Ровность дорожного покрытия оценивают суммарным сжатием рессор автомобиля на участке дороги длиной 1 км при постоянной скорости движения 50 км/ч. Регистрация показаний толчкомера осуществляется на бумажной ленте печатающего устройства счетного механизма, включаемого в нужный момент времени. Производительность толчкомера ТХК-2 составляет 170 км/смена.

 

Рис. 4.5. Толчкомер ТХК-2: 1 - кузов автомобиля; 2 - шкала замера неровностей; 3 - трос; 4 - задний мост автомобиля

 

По результатам измерений  строят линейный график ровности дорожного  покрытия (толчкограмму).

Установлена устойчивая корреляционная зависимость между  показаниями толчкомера ТХК-2 и средним размером просвета под трехметровой рейкой:

 

                                                    (4.5)

 

где S_TХК - показания толчкомера, см/км; h - средний размер просвета под трехметровой рейкой, мм.

Динамометрическая установка  ПКРС-2 (рис. 4.6) состоит из прицепного одноколесного прибора, оборудованного датчиком

 

 

Рис. 4.6. Динамометрическая  установка ПКРС-2:

 

1 - тормозная педаль прицепа; 2 - пульт управления; 3 - рычаг водополива;

4 - место оператора; 5 - бак для воды

 

ровности дорожного  покрытия и установленного в автомобиле пульта управления.

Измерения производят в  следующем порядке. Включают электропитание записывающего устройства, развивают скорость движения автомобиля до 50 км/ч до начала контролируемого участка, включают записывающее устройство.

На графике записывающего  устройства фиксируют значения показателя ровности дорожного покрытия (в см/км).

В случае несоответствия постоянной скорости движения автомобиля по каким-либо причинам значению 50 км/ч полученные при этой скорости движения, например при 60 км/ч, показания приводят к значению показателя при скорости 50 км/ч по формуле

 

                                            (4.6)

 

где S_υ - показание толчкомера при фактической скорости движения, см/км; υ_cp - средняя скорость движения автомобиля, υ_cp = 35...65 км/ч.

Результаты измерений  сравнивают с минимально допустимыми, в результате чего выявляют участки с неудовлетворительной ровностью дорожного покрытия.

Динамометрический прицеп типа ПКРС-2У представляет собой, как и установка ПКРС-2, одноколесный прицеп, буксируемый автомобилем. Благодаря наличию сцепки, изготовленной в виде параллелограмма, наружная рама прицепа постоянно сохраняет положение, параллельное поверхности дорожного полотна. Прицеп используют в составе передвижной дорожной лаборатории КП-514МП или любого транспортного средства, снабженного бортовым компьютером. Показатель ровности дорожного покрытия определяют по суммарному перемещению колеса прицепа относительно инерционной массы его корпуса на единицу длины дороги.

Достоинствами электронного толчкомера с дистанционным управлением ТЭД-2М (рис. 4.7) являются следующие:

• использование муфты прямого и обратного хода, полностью исключающей люфты по сравнению с другими толчкомерами;
• использование индуктивного или оптронного датчика импульсов, позволяющего осуществлять счет до 1000 имп./мин;
• использование электронного счетчика импульсов толчкомера, собранного на интегральных микросхемах с цифровой индикацией на световом табло;
• наличие электронного секундомера (таймера), синхронно работающего со счетчиком импульсов;

Рис. 4.7. Толчкомер ТЭД-2М:

 

1 - датчик; 2 - ось; 3 - муфта прямого и обратного хода; 4 - обтюратор; 5 - пружина;

6 - корпус прибора; 7 - приводной барабан; 8 - отверстие в днище кузова; 9 - трос;

10 - задний мост автомобиля

 

• наличие запоминающего устройства счета импульсов и времени;

• дистанционное управление, позволяющее оператору находиться в любой точке кузова автомобиля.

Толчкомер ТЭД-2М состоит из двух основных узлов: механической части датчика импульсов и электронного счетчика импульсов с таймером в блоке дистанционного управления.

Механическая часть  датчика импульсов состоит из приводного барабана 7, соединенного с муфтой 3 прямого и обратного хода. Вращение приводного барабана на оси 2 осуществляется под воздействием вертикальных перемещений троса 9, один конец которого закреплен через пружину 5 к корпусу прибора 6, второй - к заднему мосту 10 автомобиля через отверстие 8 в днище кузова автомобиля.

При воздействии неровностей  на движущийся автомобиль происходит вертикальное перемещение заднего моста автомобиля относительно кузова, которое фиксируется муфтой 3 прямого и обратного хода путем вращения обтюратора 4 только в одном направлении. Лепестки обтюратора проходят в непосредственной близости от датчика 1, за счет чего сигнал с выхода датчика поступает на электронный счетчик. Вертикальное перемещение троса на 1 см дорожного покрытия дает один импульс на электронный счетчик.

При длине измеряемого  участка менее или более 1 км показания  толчкомера приводят к нормированной единице измерения см/км:

 

                                                       (4.7)

 

где S₁ - показания толчкомера; L_H - нормированная длина участка, км; L₁ - длина контролируемого участка, км.

При измерении ровности дорожного покрытия проезд автомобиля должен осуществляться по полосам наката. Число проездов по каждой полосе движения (в прямом и обратном направлении) должно составлять для дорог I, II категорий три проезда; III, IV категорий - два проезда; V категории - один проезд.

Дорожное покрытие удовлетворяет  требуемым условиям эксплуатации по ровности при величине фактического показателя ровности дорожного покрытия меньше предельно допустимого значения или равного ему (табл. 4.1).

 

Таблица 4.1

 

Интенсивность движения, авт./сут.	Категория дороги	Тип дорожной одежды	Предельно допустимый показатель продольной ровности дорожного покрытия, см/км			Допустимое  число просветов под трехметровой рейкой, превышающих указанные в СниП 3.06.03-85, %
				по прибору ПКРС-2	по толчкомеру ТХК-2, установленному на автомобиле
					УАЗ-2206	ГАЗ-31022 «ГАЗель»
Более 7000	I	Капитальный	540	100	220	6
3000 - 7000	II	То же	660	120	270	7
1000 - 3000	III	»	860	170	350	9
			Облегченный	1100	240	460	12
500 - 1000	IV	Тоже	1200	265	500	14
200 - 500		Переходного типа	-	340	510	-
До 200	V	Низший	-	510	720	-

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.8. Интегратор АИН-1:   1 - трос спидометра; 2 - датчик расстояния; 3 - спидометр; 4 - микрокомпьютер; 5 - гибкий трос; 6 - задний мост автомобиля; 7 - датчик перемещений