УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ГОРНОЙ ТРАССЫ ОТ СНЕЖНЫХ ЛАВИН И КАМЕННЫХ ОБВАЛОВ
PROTECTING DEVICE OF MOUNTAIN PATH AGAINST SNOW BREAKS AND ROCK SLIDES

Изобретение относится к области дорожного строительства, в частности к устройству для защиты от снежных лавин, камнепадов, снежных и горных обвалов. Ежегодно на горных дорогах в зимний период года, когда возникает опасность снегозаносов, схода снежных лавин, горным спасательным службам не всегда удается своевременно оценить опасность и выставить предупреждающие дорожные знаки о возможном сходе лавин и горных обвалов.
Дорожные строители при прокладке горных дорог возводят защитные стенки и направляющие валы, камнезащитные галереи, подпирают естественные каменные стены, выстраивают снегозащитные щиты. Горные склоны вдоль дороги иногда закрепляются металлическими сетками. С целью предупреждения схода мощных снежных лавин или опасных для автотранспорта и людей камнепадов иногда прибегают к мерам по организации превентивного воздействия на лавину.
Но даже если такой контролируемый обвал или сход снежной лавины произошел, то ущерб дорожной полосе бывает весьма значительный, а очистка дороги от заноса представляет такие большие трудности, что может служить утешением только то, что все обошлось без человеческих жертв.
В настоящее время в горных районах постоянно проводятся мероприятия по защите дорог от снежных лавин, снегозаносов, камнепадов и оползней, что нашло отражение в отчетности Министерства транспорта РФ.
К этим известным мероприятия относятся:
- строительство снега и камнезащитных галерей, подпорных стен, возведение направляющих валов или снегозащитных щитов,
- укрепление и закрепление горных склонов металлическими сетками, создание металлических барьеров на пути движения снежной массы,
- стрельба из зенитных орудий по местам скопления снега на опасных участках дороги, что вызывает сход снежной лавины или камнепада,
- прокладка трассы горных дорог в обход лавиноопасных участков и участков с возможными оползнями и камнепадами,
- строительство тоннелей,
- предупреждение водителей об опасности схода снежных лавин или камнепадов, закрытие опасных участков горных дорог в периоды наиболее частых стихийных бедствий,
- строительство подпорных стен, лавинозащитных сооружений, установка снегозащитных щитов.
Участники совещания северных стран, в том числе Совет Министров северных стран, Институт экономики транспорта Норвегии, а также Московский автомобильно-дорожный институт (МАГИ) ГТУ разработали известный Справочник по безопасности дорожного движения. Осло, Москва, Хельсинки, 2001 год, который содержит весьма необходимые рекомендации для участников движения в условиях горных дорог.
К существенным недостаткам известных защитных устройств и способов по предупреждению движения снежной массы, которые существенно снижают эффективность, относится расчет на сравнительно небольшой объем снежной массы. Но когда объем снежной лавины значителен, то такой сход обычно сметает все на своем пути. Но когда масса снега, встретив на своем пути барьер, потеряет скорость, то снежная масса свалится прямо на трассу, завалив дорожную полосу, полностью исключив по ней движение на длительное время, то об эффективности таких сооружений тоже не приходится говорить.
Степень опасности снежной лавины зависит от массы скопившегося снега, крутизны склона гор, ветрового и температурного режимов. Можно заблаговременно предупреждать об опасности схода снежных лавин, используя информацию о взаимосвязи между количеством схода снежных лавин и способствующими им факторами. Естественно, что невозможно предупреждать каждый отдельный сход снежной лавины. Участки горных дорог, которые по многолетнему наблюдению особенно подвержены сходу лавинам, могут закрываться на период, когда наиболее высока вероятность такого схода. Метеорологическая и гляциологическая службы должны регулярно предупреждать население об опасности схода снежных лавин. Предупреждение об опасности схода снежных лавин или камнепадов на определенных участках горных трасс может помочь водителям избежать гибели.
Целью изобретения является создание средств дополнительной защиты горных трасс от снежной лавины или оползня в наиболее опасных участках, чтобы снизить опасность катастрофических ситуаций и вынужденных задержек автомобильного транспорта при движении транспорта и людей на горных дорогах и одновременно служить увеличению пропускной способности дороги и скорости движения.
На горных склонах в наиболее лавиноопасных участках горных трасс предлагается устанавливать, как правило, в нижней части склона устройство защиты дороги от снежной лавины и каменного обвала, представляющее собой наклонный лоток, по своей конфигурации воспроизводящий траекторию лыжного трамплина. Лоток делается поворотным, и с помощью гидравлических подъемников можно устанавливать оптимальный угол наклона лотка в соответствии с расчетом гляциологов, наблюдающих за состоянием снежного покрова, объемом снежной массы и ожидаемым временем схода лавины. Таким образом, устройство защиты дороги от снежной лавины и горного обвала состоит из лотка/лотков, закрепляемых на склоне горной местности над горной трассой, снабженных поворотными механизмами и гидравлическими подъемниками, гидроагрегатом и с аппаратурой дистанционного управления.
Поверхность лотка и участки горного склона, где необходимо придать дополнительное ускорение снежной массе, укрываются синтетическим пленочным материалом с малым коэффициентом трения и низкой адгезией.
Целью предлагаемого изобретения является создание простого и экономичного устройства защиты горной трассы от снежных лавин и каменных обвалов с использованием естественного рельефа и структуры местности, когда оно выполнено в виде лотков по форме стола лыжного трамплина, при этом лотки выполнены подвижными с возможностью изменения угла наклона и установлены на наклонных участках склона на гидроподъемниках, подключенных к гидроагрегату, управляемому дистанционно по каналу связи, или в качестве основания лотков использованы естественные структуры на рельефе склоны горы с приданием им скользящих свойств за счет намораживания льда и нанесением антиадгезионного покрытия с низким коэффициентом трения и малой адгезией к снежным и каменным частицам.
На фигурах 1 и 2 изображено:
1. Склон горы.
2. Трасса горной дороги.
3. Снежная лавина.
4. Лоток.
5. Скользящее покрытие.
6. Отражающая стенка.
7. Поворотный механизм.
8. Гидроподъемник.
9. Гидроагрегат.
10. Аппаратура дистанционного управления.
11. Впадина.
12. Зона центростремительного ускорения.
13. Ледяное покрытие.
14. Антиадгезионное напыление.
На фигуре 1 изображен склон горы (1), на котором расположена снежная лавина (3). Внизу на склоне горы установлен поворотный лоток (4), опирающийся на гидроподъемник (8). Поворотный лоток (4) расположен над автомобильной или железнодорожной трассой горной дороги (2). Лоток (4) выполнен подвижным, установлен на гидроподъемниках (8), подключенных к гидроагрегату (9), управляемому дистанционно по каналу связи (10).
На фигуре 2 изображен склон горы (1), на котором расположена впадина (11), преобразованная в трамплин для лавины, где ледяное покрытие (13), антиадгезионное напыление (14), зона центростремительного ускорения (12). Впадина дооборудована неподвижным лотком (4).
Таким образом, предлагаемое устройство защиты дороги от снежной лавины и горного обвала может быть выполнено в следующем варианте.
Устройство защиты от снежной лавины и горного обвала состоит из фиксированных лотков и отражающих заграждений, устанавливаемых стационарно на горном склоне в наиболее опасных местах схода лавины или горного обвала и в сочетании со скользящими зонами, помогающими преобразовать потенциальную энергию снежной массы в динамическую и направить снежную массу за счет различных средств защиты от лавин и камнепадов в безопасную для человека зону, причем когда лоток дополнен с возможностью менять угол наклона лотка (лотков) с помощью дополнительного гидрооборудования. Изменяемый наклон лотков повышает эффективность устройства, поскольку позволяет учитывать расчеты гляциологов и тем самым оптимизировать процесс воздействия на лавину.
Ниже описана работа устройства защиты горной трассы от снежной лавины.
После искусственного воздействия на лавину или при ее естественном сходе снежная масса начинает скользить по склону (1), набирает скорость, попадает на участок со скользящим покрытием (5), затем на лоток (4). На лотке (4) снежная масса приобретает центростремительное ускорение - F, отклоняется вверх и перебрасывается через трассу (2) и падает в низину. При косом расположении отражающих поверхностей лотков или склонов, задействованных в лавинозащитном сооружении, снежной массе может быть задано любое направление движения, но это уже задача проектировщиков защитных сооружений.
Поверхность поворотного лотка исходно выполняется по форме стола лыжного трамплина, что придает движущейся по лотку снежной массе дополнительное центростремительное ускорение, меняя направление ее движения.
В качестве пассивных лотков целесообразно использовать естественных рельеф горной местности, например котловины и впадины, расположенные по пути предполагаемого движения лавины. Такие котловины и впадины, очищенные от препятствий, тормозящих спуск лавины, и покрытые, например, ледяной коркой, не будут тормозить ее движение, а лотки, расположенные в расчетных местах, будут достаточно эффективно менять направление движения снежной массы, уводя ее в сторону от горной трассы. Нанесение на поверхность ледяной корки антиадгезионного покрытия исключит примерзания снега в местах движения лавины. Эти подготовительные работы могут быть выполнены с воздуха с помощью вертолета.
Как известно, горная трасса после схода снежной лавины или каменного обвала в среднем закрыта на 5 часов и более. Задержки транспорта, которые возникают в этот период, зависят от интенсивности движения по дороге и сезона года. Участники дорожного движения, которые прибывают к месту схода снежной лавины, имеют наибольшую задержку в движении во времени. Если прибытие участников дорожного движения на место схода снежной лавины разделить равномерно на весь период закрытия дороги, то общая задержка движения на дороге со среднегодовым суточным движением в 2000 авт./сут., при закрытии дороги на 5 часов после лавины, оценивалась бы в 1000 авт./ч (из 2000 автомобилей 420 прибывают на место падения лавины в период, когда дорога закрыта, средняя задержка на один автомобиль составляет 2,5 часа).
Известно, что степень опасности снежной лавины зависит от массы скопившегося снега, крутизны горного склона, ветрового и температурного режимов. Невозможно предупредить каждый отдельный сход снежной лавины. Предлагаемое устройство защиты дороги от снежной лавины или горного обвала гарантирует безопасность движения автомобильного транспорта на лавиноопасных участках. Снежная лавина, получив заданные лотком направление и скорость, промчится над трассой, не повредив дороги, или произойдет сброс снежной массы в стороне от горной трассы.
Использование такого устройства в качестве защиты дороги от снежной лавины или камнепада позволяет расширить арсенал средств, предотвращающих опасность завала дорог, проходящих под лавиноопасными склонами.