ВЛИЯНИЕ НАГРУЗКИ НА АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ В КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ

THE IMPACT OF LOADING ON AUTOMOBILE ROADS IN THE KYRGYZ REPUBLIC

Orosbek Shatmanov

Kyrgyz State University of Construction, Transport and Architecture named N.Isanov, Bishkek c., Kyrgyzstan Director of Institute of Transport and Communications, Doctor of Technical Sciense, prof.

Kyrgyzstan, Bishkek

Turdakun Esenaliev

Kyrgyz State University of Construction, Transport and Architecture named N.Isanov, Bishkek c., Kyrgyzstan Chief of the kafedra “Custom affairs” (on transport)

Kyrgyzstan, Bishkek

Sultan Duishebaev

Kyrgyz State University of Construction, Transport and Architecture named N.Isanov, Bishkek c., Kyrgyzstan Deputy of Director of the Institute of Transport and Communications, Candidate of Technical Sciense, assiciate prof.

Kyrgyzstan, Bishkek

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены влияние на дорогу подвижного состава обусловленное как увеличением количества большегрузных транспортных средств, так и неуклонным ростом в последние годы нагрузки на ось.

ABSTRACT

The impact on the road of rolling stock is due both to the increase in the number of heavy vehicles and to the steady growth in recent years of axle loads.

Ключевые слова:  транспорт,  автомобиль, дорога,  коридор,  расчетная нагрузка, большегруз, вес, ось.

Keywords:  transport, vehicle, driveway, corridor, calculated load, heavyweight, weight, axle.

Мировое развитие неуклонно и стремительно движется вперед, неся с собой технический прогресс во все отрасли народного хозяйства. Не осталось в стороне и автомобилестроение. За последние десятилетия парк автомобилей существенно изменился, их количество растет. На сегодняшний день, согласно данным Государственной регистрационной службы при Правительстве Кыргызской Республики автомобильный парк Кыргызской Республики составляет около 924 тыс. автомобилей, из них более 750 тыс. легковых, 97 тыс. грузовых автомобилей, и более 30 тыс. автобусов и микроавтобусов.

Рисунок 1. Виды большегрузных транспортных средств

Грузовые автомобили набирают «вес», становятся более мощными, маневренными, комфортабельными и тяжелыми (рис. 1). Все мировые производители в области автомобилестроения, руководствуясь законами рынка, совершенствуют свою продукцию и в основном в сторону увеличения грузоподъемности  машин. Это и понятно, чем больше за раз перевозится груза, тем меньше себестоимость перевозки и соответственно меньше стоимость единицы привезенного товара. Однако это отрицательно влияет на другие отрасли, в частности на автомобильные дороги. Нормативные акты, стандарты, нормы проектирования в дорожной отрасли не успевают за развитием автомобилестроения и дороги строятся более низкого качества, чем необходимо при нынешних условиях развития.

В мире идет процесс глобализации экономик, торговли, использования человеческих и природных ресурсов. Многие страны стремятся найти пути экономического развития своих отраслей, идет обмен технологиями, выявляются новые пути сотрудничества между странами. Ярким примером этому являются создание новых экономических союзов и ассоциаций.

В таких условиях перевозочные процессы выходят на новые качественные уровни, применяются более совершенные методы перевозок грузов, такие как мультимодальные и интермодальные перевозки. Одним из примеров развития перевозочных процессов является применение длинномерных автотранспортных средств для перевозки различных грузов на дальние и особо дальние расстояния.

Одним из недостатков автопоездов является их способность к маневрированию. Для разворота таких прицепов требуются проезжие части почти в 1,5–2 раза больше, чем для существующих стандартных машин.

Положительными сторонами применения длинномерных автопоездов являются снижение себестоимости перевозок,  уменьшение выброса токсичных отходов, сокращение заторов на дорогах с большими интенсивностями движения, экономия топлива.

В странах европейского союза выпускаются и эксплуатируются автопоезда нового поколения с предельной длиной до 25,25 м. и общей массой до 60 тонн.

Отрицательными сторонами применения длинномерных автопоездов являются снижение безопасности эксплуатации автопоездов, увеличение аварийности, преждевременное разрушение дорожных одежд и искусственных сооружений, износ покрытия. Особо остро стоит вопрос безопасности эксплуатации данных автопоездов в горных условиях, в условиях высоких подъемов и спусков, при наличии значительного количества кривых малых радиусов, серпантинов.

В настоящее время автомобильные дороги большинства стран СНГ, включая КР, проектируются по нагрузкам группы А и Б. Допустимая осевая нагрузка – это разрешённая нагрузка, передаваемая на дорогу колёсами одной оси автомобиля. Этот параметр используется при проектировании автомобилей. Например, для двухосных автомобилей допустимые осевые нагрузки установлены в следующих пределах (табл. 1):

Таблица 1.

Допустимые осевые нагрузки для двухосных автомобилей

К группе А относятся автомобили, у которых максимальная осевая нагрузка составляет 6–10 тонн. Их эксплуатация допускается только на дорогах I–III категории. К группе Б относятся автомобили с максимальной осевой нагрузкой 6 тонн, эксплуатация которых допускается на всех автомобильных дорогах. Нагрузка на ось автомобиля является основным весовым параметром автомобиля, используемым при его проектировании и эксплуатации. В эксплуатации нормирование и контроль нагрузки на ось актуально в основном для грузовых автомобилей. В таблице 2. приведены требования к осевым нагрузкам транспортных средств в КР.

Таблица 2.

Требования к максимальной осевой массе транспортных средств в КР по состоянию на 13 июля 2015 года

В КР требования по габаритным размерам автотранспортных средств должны быть для грузовых  автомобилей – 12,00 м, для прицепа – 12,00 м, для сочлененного транспортного средства – 20,0 м, для автопоезда – 20,00 м. Максимальная ширина всех транспортных средств должна быть 2,55 м, изотермических кузовов – 2,60 м, максимальная высота – 4,00 м.

Показатель N_p (ед/сут) приведенной интенсивности движения на последний год срока службы определяют по формуле [5]:

(1)

где N_p – приведенное к расчетной нагрузке среднесуточное (на конец срока службы) число проездов всех колес, расположенных по одному борту расчетного автомобиля, в пределах одной полосы проезжей части (приведенная интенсивность воздействия нагрузки);

f_пол – коэффициент, показывающий число полос и распределение движения по ним;

N_m – число проездов в сутки в обоих направлениях ТС m-й марки;

n – общее число разных марок ТС в составе потока;

S_mcум – суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду ТС т-й марки к расчетной нагрузке Q_расч.

Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определяют по формуле:

где п – число марок автомобилей;

n_1m – суточная интенсивность движения автомобилей m-й марки в первый год службы (в обоих направлениях), авт/сут;

N_p – приведенная интенсивность на последний год срока службы, авт/сут;

Т_рдг – расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции;

k_n – коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого;

К_с – коэффициент суммирования определяют по формуле:

где Т_сл – расчетный срок службы;

q – показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам.

В данных формулах увеличение грузоподъемности транспортных средств можно учесть через суммарный коэффициент приведения, который определяют по формуле [5]:

где n – число осей у данного транспортного средства, для приведения которого к расчетной нагрузке определяется коэффициент S_тсум;

S_n – коэффициент приведения номинальной динамической нагрузки от колеса каждой из n осей транспортного средства к расчетной динамической нагрузке.

Коэффициенты приведения нагрузок S_n определяют по формуле:

 (5)

где Q_дn – номинальная динамическая нагрузка от колеса на покрытие;

Q_драсч – расчетная динамическая нагрузка от колеса на покрытие;

p – показатель степени, принимаемый равным 4,4 – для капитальных дорожных одежд; 3,0 – для облегченных дорожных одежд; 2,0 – для переходных дорожных одежд.

Номинальная динамическая нагрузка Q_дп определяется по паспортным данным на транспортное средство с учетом распределения статических нагрузок на каждую ось:

Q_дп = К_дин × Q_п                   (6)

где К_дин – динамический коэффициент, принимаемый равным 1,3;

Q_n – номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси.

При определении расчетного значения номинальной статической нагрузки для многоосных автомобилей фактическую номинальную нагрузку на колесо, определяемую по паспортным данным, следует умножать на коэффициент К_с, вычисляемый по формуле:

                               (7)

где Б_m – расстояние в метрах между крайними осями автотранспортного средства;

а, b, с – параметры, определяемые в зависимости от капитальности дорожной одежды и числа осей тележки.

Нагружение автопоездов может быть различным, и нагрузка на ось зависит от положения груза, уклона дороги, скорости движения и других условий. Рассмотрим наиболее распространенный случай перевозки груза, когда применяется трехосный полуприцеп.

На рис. 2 показано схема сил действующих на оси полуприцепа и тягача, где  – нагрузка на переднюю и заднюю ось тягача, общая нагрузка на задние оси тягача,  – сила действующая на тягач в точке сцепки, масса груза.

Рисунок 2. Схема сил действующих на автопоезд

Если рассматривать действие сил и моментов сил относительно точек А и В, то можно определить силы действующие на дорогу от автопоезда. Тогда

Из уравнений 8 можно определить нагрузку на оси транспортного средства. После всех преобразований нагрузки на ось равны

где u =  e =    h =   d =

В формулах 9 все основные члены являются справочными данными. Неизвестным остается только расстояние от точки приложения сил на ось полуприцепа В до центра тяжести груза х₂, которое можно определить через размеры кузова. В последнее время увеличилось количество многоосных транспортных средств на международных трассах республики. Автопоезда по типу прицепов и грузоподъемности формируются различного состава. Увеличение грузоподъемности автопоездов приводит к увеличению нагрузки на ось и негативно влияет на состояние дорожного полотна.

Состояние автомобильных дорог является одним из важных показателей благосостояния жителей мегаполисов и государств в целом. При этом важную роль играет своевременное определение состояния дорог, дающих возможность выявить дефекты на ранней стадии разрушения. При сезонных проведениях ремонтных работ исключается дальнейшее разрушение дорожных покрытий и соответственно продлевается эксплуатационный срок службы дороги.

В основном происходит разрушение верхних слоев дорожной одежды за счет разрушения верхних слоев покрытия, которое сопровождается отделением твердых материалов из асфальтобетона. Этот процесс разрушения является результатом длительных эксплуатаций дорог без текущего ремонта и влиянием погодно-климатических условий в данном регионе, т.е. результаты влияния температурных перепадов, особенно в горных районах. При высокой температуре (+40^о) происходить шелушение асфальта, при котором верхний слой асфальта теряет свою вязкость, происходит интенсивное отделение твердых частиц от вяжущего материала, образуя на поверхности дороги ямы и выбоины.

Одним из показательных трасс является дорога Бишкек–Нарын–Торугарт. Трасса лежит в основном в двух дорожно-климатических зонах. Первая половина  начиная от Бишкека до перевала Долон 251 км.  трассы, расположена в III дорожно-климатической зоне. Вторая половина дороги от перевала Долон до перевала Торугарт  лежит во II дорожно-климатической зоне.  II  ДКЗ в КР характеризуется большим перепадом температур, понижаясь зимой до -50˚, а летом подымаясь более +30˚, с суточным перепадом температуры 25–30˚. Это отрицательно влияет на напряженно-деформированное состояние дорожной конструкции в целом. Еще одной причиной разрушения дорожной одежды является увеличение грузоподъемности современных транспортных средств перевозящие грузы по автомобильным дорогам. Указанные условия эксплуатации приводят к образованию трещин на новых и реконструированных дорогах (рис. 3).

Еще одним разрушительным фактором дорожных одежд является образование трещин поперечного, продольного и диагонального направления, которые образуются в основном из за прохода большегрузных транспортных средств. Трещины могут появляться также из за неровности покрытия, динамических ударов, недостаточной гибкости покрытия.

Интенсивное разрушение дороги, образование трещин, ям, выбоин происходит в результате образования микротрещин во время частой смены положительной и отрицательной температуры и частого перехода через ноль.

Одним из основных задач стабильной эксплуатации дорог является своевременное предупреждение образования трещин, дефектов дорожных одежд, а также проведение систематического наблюдения и исследований для определения появления трещин на дорогах. Для этого необходимо разработка более новых, простых и экономическо-целесообразных способов и методов наблюдения за дорогами. Своевременное проведение ремонтных работ в местах разрешения предусматривает постоянное наблюдение за дорогами, при этом должны определятся все дефекты и процессы происходящие в дорожной одежде.

Использующиеся нормативы строительства не в полной мере отражают специфику отдельных регионов и показывают усредненные значения показателей, а их применение приводит к уменьшению срока службы автомобильных дорог.

Определение нагрузки на дорожную одежду, прогнозирование перспективной интенсивности движения являются основой для составления плана реконструкции и усиления существующих автомобильных дорог как международного так и республиканского значения.

Список литературы:

1. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопасность движения – М.: Транспорт, 1982. – 280 с.
2. Корочкин А.В. Проектирование усиления дорожных одежд: учебное пособие. – М.: Изд-во МАДИ (ГТУ), 2007. – 86 с.
3. Луканин В.Н. Автомобильные потоки и окружающая среда / В.Н. Луканин, А.П. Буслаев, М.В. Яшина. – М.: ИНФРА-М, 2001. – 408 с.
4. Мытько Я.Р. Оценка транспортно-экплуатационных характеристик автомобильных дорог. – Минск: ВУЗ-ЮНИТИ, 2001. – 250 с.
5. ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд. – М.: РосдорНИИ, 2001. – 82 с.
6. Ремонт и содержание дорог: справочная энциклопедия дорожника / А.П.Васильев, Э.В.Дингес, М.С.Когендон и др. – М.: Информавто-дор, 2004. – Т. 2. – 507 с.
7. Сильянов В.В. Имитационное моделирование транспортных потоков в проектировании дорог / В.В. Сильянов, В.М. Еремин, Л.И. Муравьева. – М.: МАДИ, 1981. – 119 с.
8. Транспортная логистика: учебное пособие под ред. С.Е. Гавришева – СПб, 2003. – 279 с.