СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОЕЗДА ТРАНСПОРТА ПО ДОРОЖНОМУ ПОЛОТНУ ПРИ ГОЛОЛЕДЕ
METHOD OF INCREASING THE SAFETY OF TRANSPORT PASSAGE ON THE ROADWAY IN GLAZE-ICE CONDITIONS

Изобретение относится к области дорожного строительства и коммунального хозяйства, в частности к способам повышения безопасности проезда транспорта по дорожному полотну при гололеде.
Известно, что при минусовой температуре и высокой влажности окружающей среды на поверхности дорожного полотна образуется слой в виде ледяной корки, а это, в свою очередь, ведет к резкому снижению коэффициента трения между колесами транспорта и дорожным полотном с ледяной коркой из-за таяния последней под давлением в зоне их контакта со всеми вытекающими отрицательными последствиями, т.е. как неуправляемость транспорта, пробки и т.п.
В общем случае, для избежания негативного влияния гололедных явлений на безопасность проезда транспорта по дорожному полотну практически необходимо решать отдельно или в комплексе следующие задачи в части: 1) недопущения образования ледяной корки; 2) удаления ледяной корки; 3) осуществления фазового перехода или модификации ледяной корки в другое состояние. Так решение задачи по недопущению образования ледяной корки (гололеда) на дорожном полотне требует по своей сути необходимости управления такими природными факторами, как температура и влажность окружающей среды, или в другом варианте, например, подогрева в целом дорожного полотна, что является абсолютно за гранью возможного. Кроме того, применяемые на практике способы удаления ледяной корки с дорожного полотна, как правило, базируются на методах разрушения адгезионных связей с ним путем локального динамического воздействия твердыми телами различного вида, например, как металлические щетки, грузы на гибкой подвеске, скребки и др., а их использование требует специального технического оснащения.
При этом известно техническое решение согласно патенту RU №2249648 С1 [1], основанному на использовании эффекта фазового перехода вещества, сутью которого является применение в качестве средства против гололеда тепловой энергии выхлопных газов, выходящих из глушителя и подводимых к зоне соприкосновения колеса с дорогой. Однако данное средство применимо лишь для случая наличия на дороге ледяной корки толщиной на уровне толщины слоя ее смачивания водяной пленкой, а при наличии на ней гололеда толщиной, когда выхлопными газами обеспечивается подтаяние только его поверхности, то оно полностью теряет свою эффективность из-за резкого снижения коэффициента трения между колесом автомобиля и дорогой по причине появления дополнительной смазки в зоне их контакта.
Близким аналогом предлагаемому техническому решению может служить метод формирования на дорожном полотне слоя соли для разрушения ледяной корки (гололеда) с образованием на нем слоя из соляного раствора с температурой замерзания - 20°С. Недостатками этого метода являются: вредное воздействие соли на детали транспорта, канализационные системы, обувь, экологию и безвозвратный расход соли.
Задача изобретения - формирование на дорожном полотне противогололедного (защитного) слоя для обеспечения на нем безопасного проезда транспорта при гололеде.
Это достигается тем, что формирование противогололедного слоя на дорожном полотне производят путем расположения на постоянной основе продольных полос заданной ширины по колеям проезда транспорта на участках дорожного полотна со сложными условиями эксплуатации, т.е. мосты, уклоны и т.п., из композиционного материала с гидрофобными и износостойкими свойствами его матрицы и армирующих ее твердых частиц как наполнителя в виде объемнораспределенных фрикционных микрошипов в ней. В другом варианте реализация изобретения заключается в том, что продольные полосы противогололедного слоя на дорожном полотне формируют с профилем их сечения в виде плоского сегмента круга и стрелкой дуги высотой не менее высоты сегмента профиля шин колес проезжающего по нему легкового транспорта.
Реализация данного способа в общем случае осуществляется в системе дорожной одежды (фиг. 1), например, путем размещения на отдельном земельном полотне 1 последовательно ее слоев, т.е. дополнительного слоя основания 2, основания 3, нижнего слоя дорожного покрытия 4, верхнего слоя дорожного покрытия 5 и слоя износа 6 [2], на котором расположены противогололедные продольные полосы 7. При этом противогололедные продольные полосы 7 формируются предварительно или непосредственно на дорожном полотне с профилем сечения в виде плоского сегмента круга и располагаются на нем на постоянной основе вдоль по колеям проезда транспорта. Здесь взаимосвязь расстояния расположения между продольными полосами 7 на дорожном полотне для безопасного двухколейного пути проезда любого вида транспорта и их шириной определяется (фиг. 1) зависимостью (1):
o
где b - требуемая ширина продольных полос, см;
L - наибольшая ширина расположения колес по их внешней стороне из проезжающего транспорта, см;
1
b - ширина колес транспорта с наибольшей шириной их расположения, см;
- наименьшая ширина расположения колес по их внутренней стороне из проезжающего транспорта, см;
2
b - ширина колес транспорта с наименьшей шириной их расположения, см.
1
2
Тогда, например, при данных: L=150 см; b=15 см; =130 см; b=10 см, согласно зависимости (1):
o
o
2b=(150+15)-(130-10)=165-120=45 см или b=22,5 см.
Высота стрелки дуги (фиг. 1) h сегмента сечения продольных полос выбирается не менее высоты стрелки сегмента профиля шин колес проезжающего по ним легкового транспорта, т.е. в пределах h=5-10 мм, что положительно отражается на плавности контакта и уменьшении износа между ними при движении транспорта.
Сами продольные полосы 7 противогололедного слоя на дорожном полотне формируются из композиционного материала с гидрофобными и износостойкими свойствами его матрицы, например, из фторопласта или силиконовых пластмасс, и армирующих ее твердых частиц как наполнителя, например, из естественных материалов (кварц, гранит), в виде объемнораспределенных фрикционных микрошипов в ней.
Известно, что при отрицательной температуре и высокой влажности окружающей среды на поверхности дорожного полотна наблюдается конденсация из нее влаги с образованием сплошной ледяной корки (гололеда) при высокой адгезионной связью с ней. Однако на участках дорожного полотна расположения продольных полос с гидрофобными свойствами процесс конденсации влаги происходит иначе, т.е. из-за несмачиваемости их поверхности влага конденсируется в виде мелких шарообразных тел с последующим преобразованием и в ледяные шарики, которые благодаря кривизне поверхностей их расположения легко удаляются от слабого дуновения ветра и воздушных завихрений при движении транспорта.
Кроме того, безопасному проезду при гололеде способствует и то, что композиционный материал продольных полос содержит объемнораспределенный в его матрице наполнитель в виде микрошипов, резко повышающий коэффициент трения колес транспорта с ними.
В случаях же отсутствия гололеда на участках дорожного полотна с противогололедными продольными полосами проезд транспорта осуществляется, как правило, минуя их по параллельным колеям дорожного полотна со смещением в ту или иную сторону на ширину одной противогололедной продольной полосы.
Достоинствами данного изобретения являются: постоянная готовность дорожного полотна для безопасного проезда транспорта при гололеде, повышение экологии, снижение затрат на содержание дорожного полотна в безопасном состоянии.
Источники информации
1. Патент RU №2549648 С1, МПК Е01Н 5/10, опубликовано: 10.04.2005 Бюл. №10.
2. Сильянов В.В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог и городских улиц: учебник для студ. высш. у.з. / В.В. Сильянов, Э.Р. Домке. - 3-е изд. стер. М.: Издательский центр «Академия», 2009. - 352 с.