Delist.ru

Обеспечение дорожной безопасности автомобильного транспорта в зимний период (25.08.2007)

Автор: Молев Юрий Игоревич

Применение химических реагентов при наличии слоя уплотнённого снега толщиной более 0,03 метра приводит к тому, что во время непосредственно после применения реагентов параметры колейности на дороге начинают увеличиваться, что обусловлено разницей в скорости разрушения снега в колейной и межколейной зонах.

На рисунке 13 показано изменение аварийности на дороге при внесении химических реагентов на сформировавшийся снежный накат.

Рис. 13. Изменение коэффициента аварийности под действием реагентов, внесённых на образовавшийся снежный накат; 1 – при интенсивности движения 500 т/с в час; 2 – при интенсивности движения в 2000 т/с в час.

В шестой главе приведены результаты моделирования снежного покрова с рабочими органами снегоуборочной техники. Установлено, что при снегоочистке ряд сопротивлений, характерных для рабочих органов не зависят от слоистости снежного покрова. К таким сопротивлениям относятся: сопротивление, возникающее в результате трения призмы волочения разрабатываемого материала о поверхность отвала, сопротивление подъему стружки разрушенного снега вверх по отвалу, сопротивление перемещению призмы вдоль отвала, реактивная сила отбрасывания снега отвалом в проекции на ось движения машины, сопротивление перемещению отвала снегоочистителя по заснеженной поверхности дороги при установке его в плавающее положение, уплотнение слоистого снега и заглубление рабочего органа.

С учётом зональности снежного покрова, суммарное усилие резания на рабочем органе может быть найдено из уравнения:

- член уравнения, учитывающий взаимное влияние близлежащих зон друг на друга.

Общее изменение усилие на рабочем органе, в зависимости от времени с начала снегопада и интенсивности дорожного движения показаны на рисунке 14.

Полученные результаты свидетельствуют об отсутствии постоянного и монотонного роста усилия на рабочем органе снегоуборочной машины в зависимости от интенсивности снегопада и времени начала уборки. В действительности существуют три критические точки, при переходе через которые энергоёмкость процесса резко изменяется. Во-первых, это время, за которое снежный покров не ложится на дорогу, а разрушается и выносится за её пределы колёсами транспортных средств, величина данного параметра может быть определена из выражения:

Рис.14. Изменение усилия резания на рабочем органе в зависимости от времени с начала снегопада; а) при интенсивности выпадении снега 2 мм/ час; б) при интенсивности выпадении снега 50 мм/ час;

Во-вторых, это временя когда в зоне колеи начинается образовываться слой уплотнённого снега. Данный момент может быть определён исходя из следующей зависимости:

. (30)

И в третьих, когда уплотнённый слой снега в межколейной и межполосных зонах полностью восстановит внутренние межкристаллизационные связи и превратится в снежно-ледовый накат. В зависимости от температуры и влажности поверхности дороги этот процесс может занять от 6 часов и до бесконечности.

Зависимость энергоёмкости удаления снега с поверхности дорог и её сравнение с моделью применявшийся до настоящего времени, показана на рисунке 15.

С целью определения адекватности разработанной математической модели реальному процессу было проведено моделирование удаления снега и снежно-ледовых накатов в соответствующих режимах. Исследования проводились на стандартных рабочих органах снегоуборочной техники. Для оценок параметров и определения значимости факторов, входящих в модель и проверки её адекватности экспериментальным дан-

ным, были использованы методы планирования многофакторного эксперимента по плану Хартли. В качестве отклика были приняты: усилие на плужном рабочем органе, величина крутящего момента, создаваемая на валу привода щётки и расход топлива снегоуборочной машины, характерных для заснеженной дороги. Данные параметры удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к функциям отклика, то есть имеют физический смысл, количественную оценку и является совокупной и исчерпывающей характеристикой объекта исследования.

Рис. 15. Зависимость изменения затрат на очистку единицы поверхности дорожного покрытия от снега в зависимости от времени начала уборки;

1 – зависимость, применяемая ныне; 2 – предлагаемая зависимость для очистки дорог лёгкими (до 5 тонн) коммунальными машинами; 3 – предлагаемая зависимость для очистки дорог средними (5-12 тонн) коммунальными машинами; 4 – предлагаемая зависимость для очистки дорог тяжёлыми (свыше 12 тонн) коммунальными машинами.

В результате проведённых исследований были получены регрессионные зависимости, связывающие параметры снежного покрова, технологию уборки и усилие, возникающее на плужном рабочем органе во время снегоочистки, энергоёмкости (изменение расхода топлива), приведённые ниже:

WPO=158,2 +64,5В+43(t( +40h+12,2(+18,5В(t(+17,1Вh+5,2В(+

+11,5(t(h+3,8(t((+4,7((+3,6h(+39,7(2-4,5h2. (31)

Результаты серии проведенных опытов приведены в виде графиков на рис. 16 соответственно для каждой из физических моделей.

Проведена проверка достоверности экспериментальных данных, полученных при испытаниях транспортно-технологических средств, на воспроизводимость результатов по критерию Кохрена и на адекватность математической модели по критерию Фишера. В ходе проверки установлена достоверность результатов по обоим критериям. Относительная погрешность, в зависимости от исследуемых параметров, составила от 15 до 25%. На основании полученных результатов была предложена рациональная структура парка коммунальных машин, в которой получена взаимосвязь между массой снегоуборочной машины и общим объёмом снега выпадаемым на рассматриваемой местности, показанная на рисунке 17.

Рис. 16. Зависимость усилия на рабочем органе от высоты снежного покрова (а) и скорости резания (б)

Рис.17. Изменение стоимости снегоочистки от годового объёма снегоприноса на дорогу;

1 – для коммунальных машин весом 3т; 2 – для коммунальных маши весом 5т; 3 – для коммунальных весом 8т; 4 - для коммунальных машин весом 15т.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Разработана статистическая теория взаимосвязи безопасности дорожного движения и уровня зимнего содержания дорог. Установлено, что для описания функции плотности распределения вероятности ДТП, максимальную степень приближения к реальной картине распределения имеет экспоненциальная функция. Анализ аварийности может производиться по выборке в которой должно быть описано не менее 1000 случаев ДТП в которых был задействован исследуемый фактор. При этом, для обеспечения репрезентативности в исследуемом массиве должно быть: ДТП без пострадавших в населённых пунктах (60% случаев), ДТП без пострадавших вне населённых пунктов (15% случаев) ДТП с пострадавшими в населённых пунктах (15%случаев ) и ДТП с пострадавшими вне населённых пунктов (10% случаев)

Установлено, что уровень безопасности дорожного движения, следует оценивать по таким параметрам как число ДТП на единицу длины пути пройденного транспортным средством или число погибших (пострадавших) на единицу длины того же пути. Для оценки уровня безопасности региона в целом можно использовать такой параметр как число аварий или пострадавших на единицу веса проданного автомобильного топлива. Для анализа степени влияния того или иного фактора на аварийность дорожного движения следует использовать такой параметр как коэффициент общей аварийности и коэффициент аварийности с пострадавшими.

Получены зависимости изменения аварийности дорожного движения от качества содержания дорог в зимний период, которое характеризуется величиной коэффициента сцепления левых и правых колёс автомобиля с дорогой и высотой снежно-ледовых накатов. Результаты расчёта по предлагаемому методу оценки аварийности с учётом параметров колейности дороги отличаются на 15 – 25% от результатов, получаемых при использовании стандартного метода.

Установлена зависимость изменения безопасной скорости движения, обеспечивающей заданный уровень аварийности на дорогах. Полученные данные свидетельствуют, что наличие микста величиной более чем 0,1 уже оказывает влияние на величину безопасной скорости движения автомобиля, а при его величине более чем 0,3 скорость движения автомобиля должна быть снижена в 2 раза. При наличие снежно-ледяного наката высотой более 0,02 метра скорость должна быть снижена в 1,5 раза.

Разработана математическая модель формирования полислоистого полизонального снежно – ледового покрытия автомобильных дорог в зимний период. Показано, что в общем случае количество слоёв снега и льда, обладающих различными физико - механическими свойствами может достигать восьми. При этом, количество зон на одной полосе дороги, в переделах которых параметры слоистости снежного покрова можно считать постоянными, равняется пяти.

Получены аналитические зависимости изменения геометрических параметров слоёв снега в течение времени в зависимости от интенсивности и скорости движения транспортных средств, их состава, скорости и характера попадания снега на дорогу, температуры окружающего воздуха и дорожного покрытия, скорости ветра и интенсивности солнечной радиации.

Разработана модель взаимодействия колёсных движителей транспортных средств и рабочих органов коммунальных машин со снежным покровом учитывающая наличие слоистости и зональности последнего. Показано, что при наличии слоя экскавационно-разрушенного снега на уплотнённом снегу или на льду разработанные модели позволяют повысить точность расчётов более чем на 80%. При наличии других параметров слоистости разница в расчётах параметров взаимодействия по вновь разработанной методике и методикам, применяемым ранее не превышает 2%.

Проанализированы возможности обеспечения безопасности дорожного движения в зимний период. Установлено, что путём совершенствования эксплуатации автомобильного транспорта количество аварий без пострадавших может быть сокращено на 10%, а с пострадавшими – на 5%. Путём совершенствования зимнего содержания дорог количество аварий без пострадавших может быть уменьшено на 15%, а с пострадавшими – на 5%.

Показана возможность изменения уровня аварийности на дорогах при изменении объёма работ по зимнему содержанию дорог. Установлено, что после окончания снегопада, вследствие разрушения снега колёсами транспортных средств происходит снижение аварийности дорожного движения со скоростью 1 – 1,5% в час. При обработки дороги химическими реагентами скорость снижения аварийности может быть увеличена в 2 – 3 раза. При этом полного восстановления параметров безопасности дорожного движения не происходит, вследствие медленного разрушения уплотнённого снега и снежных накатов в межколейной и межполосной зонах

При удалении снежного наката на дорога, толщиной более чем 0,03 метра, после применения химических реагентов в течении 10 часов необходимо провести обработку поверхности дороги механическим способом. В противном случае аварийность на рассматриваемом участке может возрасти на 10-20%.

Получены рекомендации по выбору рациональной структуры парка снегоуборочной техники и частоты её применения во время снегопада. Установлено, что во 2 климатической зоне наиболее целесообразно в качестве снегоуборочной техники использовать машины массой 7 – 15 тонн, а при интенсивности снегопада менее 10 мм/час выпуск машин на линию осуществлять не позднее чем через 7 часов после начала снегопада. При скорости уменьшения температуры большей, чем 1 градус в час выпуск машин на линию должен быть осуществлён на 1 час раньше. При увеличении температуры воздуха выпуск машин на линию должен осуществляться после стабилизации температурного режима.

Основное содержание работы отражено в 52 публикациях:

Монографии

Вездеходные транспортно-технологические машины. Основы теории движения/ под общей редакцией В.В. Белякова и А.П. Куляшова – Н.Новгород: Изд-во ТАЛАМ, 2004. 960 с.

загрузка...