Пропускная способность автомобильных дорог при проведении работ по зимнему содержанию

Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова 2010, №3

Гаспарян А.С., аспирант

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ

ПО ЗИМНЕМУ СОДЕРЖАНИЮ

2а8рагуап_а8ко@,таИ ги Рассмотрена задача оценки пропускной способности автомобильной дороги при проведении работ по зимнему содержанию. Обоснованы дорожные, погодные и технологические параметры, влияющие на пропускную способность. Представлены математические модели для расчета, учитывающие данные параметры. Рассчитано снижение пропускной способности дороги для различных состояний дорожного покрытия и технологий проведения работ по зимнему содержанию. Расчеты проведены для различных скоростей движения дорожной спецтехники. Результаты расчета могут быть использованы для организации движения в период проведения дорожных работ.

Ключевые слова: пропускная способность, зимняя скользкость, состояние дорожного покрытия скорость движения.

Зимний период является самым сложным для службы содержания дорог и организации движения. Комплекс мероприятий по зимнему содержанию автомобильных дорог направлен на поддержание высоких потребительских свойств, обеспечение требований к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям безопасности дорожного движения [1].

При исследовании влияния технологий зимнего содержания дорог на безопасность движения было выявлено, что отряды дорожной спецтехники вносят существенные помехи в транспортный поток, приводят к снижению скорости движения, следовательно, к снижению пропускной способности автомобильных дорог.

В период выпадения осадков и при проведении работ по борьбе с зимней скользкостью на дорогах повышается риск возникновения ДТП из-за снижения коэффициента сцепления на скользком дорожном покрытии, уменьшения расстояния видимости при выпадении осадков, изменения скоростного режима транспортного потока и режима обгонов при работе отрядов дорожной спецтехники.

В ходе ранее проведенных исследований рассчитаны основные параметры обгона отряда спецтехники - расстояния между машинами в отряде и скорости движения в процессе обгона для установления возможности его безопасного проведения. Рассчитаны схемы возможных обгонов отряда дорожной спецтехники при различном состоянии покрытия и различных технологиях проведения работ по зимнему содержанию автомобильных дорог [2].

Результаты исследований привели к необходимости оценки их с точки зрения влияния на пропускную способность дороги.

Пропускная способность автомобильной дороги является одним из важнейших транспортно-эксплуатационных показателей. Она зависит от большого количества факторов: дорожных условий,

состава транспортного потока, наличия средств регулирования, погодно-климатических условий.

Наиболее заметное ее снижение отмечено в периоды действия неблагоприятных погодных факторов: дождей, снегопадов, гололедов, туманов, которые существенно влияют на состояние дорожного покрытия, режим движения автомобиля и психофизиологическое состояние водителя, на взаимодействие автомобиля с дорогой и восприятие водителем дороги и окружающей обстановки.

Результатом такого воздействия является снижение скорости, увеличение интервалов в транспортном потоке и, как следствие, снижение пропускной способности, образование заторов и остановок.

Отряды дорожной спецтехники вносят существенные помехи за счет низкой скорости движения машин, повышенных габаритов навесного оборудования. Это оказывает влияние на пропускную способность, оценка которой приведена в данной статье.

Пропускная способность автомобильных дорог может быть повышена за счет:

1) улучшения ровности покрытия и повышения его сцепных качеств;

2) выбора средств регулирования, обеспечивающих рациональный режим движения транспортного потока;

3) обеспечения водителей полной информацией об условиях движения по маршруту;

4) улучшения работы дорожно-эксплуатационной службы.

При оценке пропускной способности обычно принимают определенные расчетные состояния дорожного покрытия. В зимний период, при проведении работ по содержанию состояние покрытия характеризуется различными видами зимней скользкости: рыхлый снег, снежный накат и стекловидный лед, которые были приняты в качестве расчетных при определении пропускной способности.

Характеристики расчетного состояния покры- ния дороги, а также связь с технологиями работ по тий в зимний период в зависимости от категории, зимнему содержанию приведены в табл.1 [3,4]. народнохозяйственного значения, уровня содержа-

Таблица 1

Расчетные состояния дорожного покрытия для оценки пропускной способности в период про-

ведения работ по зимнему содержанию

Расчетное состояние покрытия Категория дороги, при уровне содержания Технология содержания

допустимый средний высокий

Рыхлый снег толщиной до 10 мм А1, А2, А3, Б Патрульная снегоочистка для удаления рыхлого снега с покрытия, профилактика образования снежного наката

Рыхлый снег толщиной 10-20 мм В

Рыхлый снег толщиной 20-40 мм В

Снежный накат В, Г1 Распределение фрикционных материалов, работы по ликвидации зимней скользкости

Стекловидный лед А1, А2, А3, Б, В, Г1, Г2 Ликвидация зимней скользкости

Для определения пропускной способности предложено несколько расчетных моделей, из которых для проведения исследования выбрана расчетная формула, учитывающая состояние дорожного покрытия и влияние погодных условий [3]

Р = ¿»ОП^шах ,

где ю - коэффициент, зависящий от загрузки встречной полосы движения, а - коэффициент, зависящий от дорожных условий и типа дорог; у0 - скорость движения в свободных условиях на рассматриваемом участке, км/ч; дтах - максимальная плотность движения на рассматриваемом участке дороги, авт/км.

1 расч = РЛ1ш + Рл Рг 1лг + Рл Р а1 ла + Рг Р л1 гл где Рл, Рг, Ра, - фактическая вероятность появления легкового, грузового автомобиля и автомобильного поезда; !ш, 1лг, а, - интервалы между различными типами автомобилей с учетом их длины.

Средняя скорость свободного движения с учетом состояния поверхности дорожного покрытия и погодных условий определялась по формуле

v0 = v, - 3av

0 ф max v

где Vф „ж - максимально возможная по условиям безопасности скорость легкового автомобиля в расчетных условиях погоды на данном участке дороги, км/ч; av - среднее квадратичное отклонение скорости движения свободного транспортного потока, км/ч;

Максимально допустимые скорости движения транспортных средств Vф „^ при различных состояниях покрытия, возможных в период проведения работ по зимнему содержанию, определялись по формуле А.П. Васильева [5]

m • ф0Г1 — fn — i

Уф max = ^ f 2 + 20, (5) ф m kf

где m - коэффициент сцепного веса; - коэф-

Расчет максимальной плотности производился по формуле

Чтск=Ь/1,

где Ь - длина участка; I - интервал между автомобилями.

Максимальная плотность смешанного транспортного потока устанавливалась с учетом интервала между автомобилями, который зависит от габаритов транспортного средства и среднего состава транспортного потока и рассчитывается с учетом возможного сочетания стоящих друг за другом автомобилей

+ Р2 1гг + Рг Ра1 га + Ра Рл1ал + Ра Рг1 аг + Рс1 аа , (3) фициент, учитывающий изменение сцепных качеств от скорости движения; ф20 - коэффициент сцепления при скорости 20 км/ч; /20 - коэффициент сопротивления качению при скорости 20 км/ч; к^— коэффициент повышения сопротивления качению со скоростью.

Коэффициент а, учитывающий дорожные условия, в формуле (1), определялся через максимально допустимую скорость движения по эмпирическим формулам [3]

• для двухполосных дорог со встречным дви-

жением

а = 0,65 — 0,00425v

ф max

для многополосных дорог с попутным дви-

жением

а = 0,68 — 0,005v,

ф max

Формулы (1)-(7) позволяют рассчитать пропускную способность в период проведения работ по зимнему содержанию для различного состояния покрытия с учетом скорости движения дорожной спецтехники при различных технологиях проведения работ [6, 7].

Результаты расчета пропускной способности

приведены в табл.2.

Пропускная способность автомобильных дорог в период проведения

Таблица 2

Расчетные параметры Значения расчетных параметров при состоянии дорожного покрытия

Рыхлый снег толщиной до 10 мм Рыхлый снег толщиной 10-20 мм Рыхлый снег толщиной 20-40 мм Снежный накат Стекловидный лед

Максимальная безопасная скорость движения, км/ч 80 65 50 47 36

Скорость отряда при скоростной снегоочистке, км/ч 60 60 40 - -

Скорость отряда при проведении работ по борьбе с зимней скользкостью, км/ч 35 35 35 30 30

Расчетные параметры Значения расчетных параметров при состоянии дорожного покрытия

Рыхлый снег толщиной до 10 мм Рыхлый снег толщиной 10-20 мм Рыхлый снег толщиной 20-40 мм Снежный накат Стекловидный лед

Двухполосные дороги

Пропускная способность при разрешении обгона, авт/ч 968,80 929,08 838,65 696,96 688,54

Пропускная способность при запрещении обгона*, авт/ч 907,66 877,42 737,26 - -

675,69 675,69 675,69 675,69 675,69

Автомобильные магистрали

Пропускная способность при разрешении обгона, авт/ч 1349,76 1284,19 1194,80 964,32 948,69

Пропускная способность при запрещении обгона* авт/ч 1272,82 1243,35 1036,41 - -

924,48 924,48 924,48 924,48 924,48

* Примечание: в числителе - значения для скоростной снегоочистки, в знаменателе для обычной технологии работ.

а) б)

Скоростная снегооочистка Обычная снегоочистка

Рыхлый снег толщиной до 10 мм  Рыхлый снег толщиной 10-20 мм  Рыхлый снег толщиной 20-40 мм

Рис. 1. Изменение пропускной способности в зависимости от состояния дорожного покрытия при патрульной снегоочистке: а) для двухполосных дорог; б) для автомагистралей Произведен расчет снижения пропускной способности при различных схемах организации движения в период проведения работ по снегоочистке и обработке покрытия противогололедными материалами (ПГМ). Результаты расчета при запрещении обгона отряда дорожной спецтехники приведены на рисунке 1 и 2.

Двухполосные дороги Автомагистрали Рис. 2. Изменение пропускной способности при обработке покрытия противогололедными материалами

Анализ графиков изменения пропускной способности показывает, что при проведении работ по зимнему содержанию дорог наблюдается тенденция ее снижения.

В ходе проведения скоростной патрульной снегоочистки снижение пропускной способности минимально за счет того, что отряды дорожной спецтехники движутся на максимально возможной скорости, которая незначительно отличается от средней скорости транспортного потока.

При малой скорости движения дорожных машин (около 30 км/ч) имеет место значительное снижение пропускной способности за счет увеличения разности скоростей движения потока транспортных средств и отрядов дорожной спецтехники.

На снежном накате и стекловидном льде максимально допустимая скорость движения транспортного потока невысока, в связи с минимальным значением коэффициента сцепления при данном состоянии покрытия. Скорость движения дорожной спецтехники при проведении работ в этих условиях приближается к средней скорости движения транспортного потока. Вследствие незначительной разницы скоростей движения снижение пропускной способности минимально.

В результате проведенных исследований по изменению пропускной способности автомобильных дорог в ходе проведения работ по зимнему содержанию были получены следующие выводы:

1. Запрещение обгона отряда дорожной спецтехники при проведении скоростной снегоочистки на дорогах высоких категорий приводит к незначительному снижению пропускной способности (3-6%). Для обеспечения безопасности движения обгон дорожной спецтехники при скоростной снегоочистке на автомагистралях следует запретить.

2. При проведении обычной снегоочистки процент снижения пропускной способности возрастает, достигая в некоторых случаях 31,5%, следова-

тельно, разрешение обгона в данной ситуации путем увеличения величины технологического разрыва между спецтехникой в отряде, обеспечивающего безопасный обгон позволит значительно повысить пропускную способность дороги.

3. При обработке дорог противогололедными материалами снижение пропускной способности минимально и составляет 1,87 - 4,13 % так как дорожная спецтехника движется со скоростью близкой к максимально допустимой скорости движения транспортных средств при данном состоянии покрытия. Обгон в данной ситуации следует запретить вследствие резкого снижения коэффициента сцепления на снежном накате и гололеде.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ Р 50597-93. Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения. -Введ. 1994-07.01. -М.: Издательство стандартов, 1993. -11 с.

2. Самодурова Т.В. Обеспечение безопасности дорожного движения при проведении работ по зимнему содержанию/ Т.В. Самодурова, А.С. Гаспарян// Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. - 2010. - №№1. -С. 139-145.

3. Руководство по оценке пропускной способности автомобильных дорог. -Введ. 1981-08-24. -М.: Минавтодор РСФСР, 1981. -56 с.

4. ОДМ 218.0.000-2003. Руководство по оценке уровня содержания автомобильных дорог (Временное). -Введ. 2004-0101. М.: Росавтодор, 2003. -45 с.

5. Ремонт и содержание автомобильных дорог: Справочная энциклопедия дорожника. Т. II/ А.П. Васильев, Э.В. Дингес, М.С. и др., - М.: Информавтодор, 2004 - 507 с.

6. ОДМ 218.5.001-2008. Методические рекомендации по защите и очистке автомобильных дорог от снега. - Утв. 2008-0102. распор. Росавтодора № 44-р. -М.: Информавтодор, 2008. - 98 с.

7. ОДМ. Руководство по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах. -Утв. 2003-06-16. распор. Минтранса РФ № ОС- 548-р. -М.: Информавтодор, 2003. -72 с.