1 Общие понятия

Скачать 18.79 Mb.

Название	1 Общие понятия
Анкор	shpory_po_DAD_obrabotannye.doc
Дата	24.04.2017
Размер	18.79 Mb.
Формат файла
Имя файла	shpory_po_DAD_obrabotannye.doc
Тип	Документы #2037
страница	1 из 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 Общие понятия.

Диагностика — научно и практически обоснованная система оценки технического и эксплуатационного состояния автомобильной дороги с целью принятия управленческих решений

Под дефектами следует понимать любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствам. Обнаружение дефектов предусматривает установление факта их наличия, а поиск — определение их величины и местоположения. Неисправное и неработоспособное техническое состояние дороги или отдельных ее объектов может быть диагностировано путем указания на соответствующие дефекты, нарушающие исправность, работоспособность или правильность функционирования объекта. Поиск и обнаружение дефекта являются процессом определения технического состояния дороги и объединяются общим термином «диагностирование».

Задачи и цели диагностики.

Задачами диагностирования являются проверки работоспособности и правильности функционирования рассматриваемого объекта и поиск дефектов, нарушающих их.

Диагностирование состояния дороги осуществляется различными средствами, которые могут быть аппаратными или программными; в качестве средств при диагностировании могут также выступать человек-оператор, контролер-эксперт и т.п.

Средства и дорожный объект образуют систему диагностирования. При выборе системы диагностирования необходимо четко сформулировать цели диагностики автомобильных дорог:

1) определение технического состояния, в котором находится дорога в рассматриваемый период времени. Этот вид работ выполняется в процессе диагностирования состояния с использованием инструментов, приборов, различного рода установок и передвижных лабораторий.

2) прогнозирование технического состояния, в котором окажется автомобильная дорога по истечении определенного периода времени. Этот вид работ имеет экспериментально-аналитический характер и включает, с одной стороны, детальное экспериментальное исследование состояния дорог с помощью имеющихся технических средств, а с другой — разработку прогнозов по специально построенным алгоритмам и программам;

3) выяснение первопричин возникновения тех или иных дефектов. Этот вид диагностирования базируется на данных контроля качества дорожно-строительных материалов, используемых при строительстве, данных анализа условий эксплуатации дороги, закономерностях изменения свойств материалов под воздействием природных факторов и транспортных нагрузок.

Задачи диагностики транспортно-эксплуатационного состояния:

1) сбор объективной информации о транспортно-эксплуатационном состоянии и технико-эксплуатационном качестве автомобильных дорог;

2) оценка транспортно-эксплуатационного состояния дорог с определением участков, подлежащих ремонту, и выявление причин этого несоответствия требованиям;

3) прогнозирование изменения состояния автомобильных дорог и разработка рекомендаций по повышению их транспортно-эксплуатационного состояния с определением видов и объемов работ;

4) планирование дорожных работ с учетом полного и ограниченного финансирования;

5) формирование автоматизированного банка дорожных данных, включающего обработку, хранение и выдачу информации о транспортно-эксплуатационном состоянии сети автомобильных дорог.

Основные диагностические характеристики дорог:

1) прочность дорожной одежды;

2) индекс неровности покрытия;

3) шероховатость поверхности покрытия;

4) сцепные качества покрытия;

5) цветовая однородность;

6) инженерная обустроенность;

7) снеговая защищенность;

8) дефектность покрытия.

Способы определения показателей качества включают: визуальный осмотр, измерения линейных величин, неразрушающий контроль качества, контроль качества по кернами образцам, опосредованные методы контроля.

Диагностика автомобильных дорог производится с использованием:

□ передвижных дорожных лабораторий по измерению ровности дорожных покрытий;

□ передвижных дорожных лабораторий по установлению прочности нежестких дорожных одежд;

□ передвижных дорожных лабораторий по определению геометрических параметров дорог;

□ передвижных дорожных лабораторий по определению коэффициента сцепления;

□ прогибомеров для определения прочности дорожных одежд методом статического нагружения;

□ оборудования для визуального обследования дорог и подсчета интенсивности движения;

□ персональных ЭВМ для обработки информации;

□ комплекса различного оборудования для определения параметров дорог.

2 Система диагностирования.

Средства и дорожный объект образуют систему диагностирования. Различают системы тестового и функционального диагностирования. В системах тестового диагностирования на объект подают специально организуемые тестовые воздействия (например, динамическое нагружение при испытании прочности дорожной конструкции). В системах функционального диагностирования на объект поступают только рабочие воздействия (например, определение фактической скорости движения транспортного потока). В системах обоих видов средства диагностирования воспринимают и анализируют ответы объекта на входные воздействия и выдают результаты диагностирования, используемые для оценки технического и транспортно-эксплуатационного состояния дороги, принятия соответствующих управленческих решений при выработке дорожной и транспортной политики, совершенствования технологии производства дорожных работ, повышения качества дорог с экономным расходованием материальных и финансовых ресурсов.

Планирование и организация работ по обследованию автомобильных дорог производятся в зависимости от периодичности измерений показателей, классификации дорог и наличия оборудования и финансов. Все работы по диагностике должны проводиться по определенной системе Данные диагностики являются основой автоматизированного банка дорожных данных. Для дальнейшего развития диагностики автомобильных дорог необходимо решение следующих первоочередных задач:

□ работы по диагностированию следует проводить по научно обоснованной системе;

□ диагностика должна стать составной частью дорожно-эксплуатационного и дорожно-транспортно-экологического мониторинга;

□ измерительная и лабораторно-экспериментальная база должна охватывать весь комплекс работ, позволять системно накапливать репрезентативные данные для принятия обоснованных решений по ремонту и содержанию дорог;

□ по всем критериям качества дорог требуется прочный теоретический фундамент и его необходимо последовательно развивать, базируясь на фундаментальных исследованиях, современной стандартизации и метрологии, имеющихся и разрабатываемых экспериментальных комплексах;

□ оценка качества для сложных систем, к которым относятся дороги, успешно может производиться на основе математических моделей и методов математической статистики.

Рисунок 1 – Система диагностики автомобильных дорог
3 Общее понятие ровности.

Под воздействием внешних сил и процессов, протекающих в земляном полотне и дорожной одежде, на проезжей части возникают различные неровности — волны, колеи, выбоины, просадки, прогибы и др.

Появление неровностей отрицательно сказывается на эффективности работы автомобильного транспорта, способствует снижению безопасности движения, уменьшает долговечность дороги.

Для оценки ровности применяются различные методы. В качестве численных критериев используются:

1) величина и число просветов (в миллиметрах) под измерительной рейкой;

2) сумма сжатий рессор автомобиля или специального прицепа (в сантиметрах на 1 км) при движении со скоростью 50 км/ч;

3) коэффициент ровности;

4) индекс ровности покрытия 1R1 и др.

Наличие неровностей часто обусловливается и тем, что при производстве работ бывает очень трудно получить геометрически правильную форму поверхности проезжей части. Кроме того, покрытие на проезжей части изнашивается под воздействием автомобильных нагрузок и погодно-климатических факторов.

Плохое содержание дорог и несвоевременный их ремонт усугубляют деградацию поверхности покрытия.

Неровности дорожного покрытия не постоянны во времени. В процессе эксплуатации дорог они изменяют свой характер, форму, место и размеры. Чаще всего этот процесс развивается в худшую сторону и остановить его — первостепенная задача дорожных организаций.

Неровности подразделяются на периодические и случайные. Неровности периодического характера можно представить в виде следующих функций:

а) синусоиды:

б) параболы:

в) треугольной кусочно-прерывной:

г) прямоугольной кусочно-прерывной:

Большинство же неровностей дорожных покрытий носит случайный характер. Анализ их является задачей довольно сложной и может быть успешно произведен на основе теории математической статистики. Анализ неровностей покрытия рассматривается лишь фрагментарно. Профиль поверхности покрытия можно представить как воображаемую линию, полученную в результате разреза по вертикальной плоскости. Ее геометрические параметры будут характеризоваться координатами х — расстояние и z —амплитуда неровностей (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 – Профиль поверхности покрытия
Длинные плавные неровности в продольном профиле с длиной волны более 50 м можно отнести к «проектному профилю». Эти неровности воздействуют на работу двигателя и режим движения транспортного средства, но существенно не влияют на колебания автомобиля на подвеске. Неровности с короткими длинами волн, менее 0,5 м, - мега-, макро- и микротекстура — воздействуют на автотранспортное средство, колебания которого поглощаются шинами автомобиля.

Неровности в диапазоне 0,5...50 м формируют продольный микропрофиль поверхности автомобильной дороги и вызывают значительные колебания подрессоренных масс автомобиля.

Ровность определяется как отклонение покрытия дорожной одежды от истинно плоской поверхности в пределах диапазона длин волн 0,5...50 м.

На различных участках автомобильной дороги имеются неровности самой различной формы и размеров, и в чередовании их невозможно установить какую-либо определенную закономерность. Транспортное средство, движущееся по автомобильной дороге, в любой момент времени может оказаться на выступе или впадине различной формы дорожного покрытия — это явление случайное. Значит, воздействие профиля автомобильной дороги на транспортное средство является случайным процессом и профиль автомобильной дороги математически можно описать случайной функцией.

Величина неровностей профиля покрытия автомобильной дороги изменяется в зависимости от местоположения. Следовательно, профиль неровностей в рассматриваемый период времени может быть математически описан стационарной случайной функцией в виде гармонических колебаний со случайными амплитудами и случайными фазами.

При движении транспортного средства по участку автомобильной дороги с постоянной скоростью возникающие силы не зависят от времени прохождения данного участка. Следовательно, случайный процесс воздействия дорожного покрытия на транспортное средство представляет собой стационарный процесс, не зависящий от начала отсчета времени. Кривая профиля дорожного покрытия является непрерывной функцией, границы неровностей на которой трудно определить. Такой профиль не имеет прямого сходства с «чистой» синусоидой, он содержит целый спектр синусоидальных волн.
4 Система измерения ровности дорожного покрытия.
Измерение ровности — процесс определения как самих неровностей, так и характера воздействия неровностей на измерительную установку. В мировой практике известно множество конструкций приборов для измерения ровности покрытий. По принципу действия различают приборы:

регистрирующие геометрические параметры неровностей — рейки, профилографы, виаграфы, уклономеры, профилометры, нивелиры и др.;
импульсного действия, измеряющие колебания или перемещения отдельных элементов автомобиля — различные толчкомеры (приборы с обратной реакцией), акселерометры;
инерционного действия, динамически преобразующие продольный профиль дороги.

Методы измерения ровности делятся на контактные и бесконтактные, дискретные и непрерывные, простые и с анализирующим устройством. Их можно условно объединить в две группы (рис. 2.2).

При использовании данных методов применяют толчкомеры, измеряющие при движении автомобиля сумму прогибов рессор; акселерометры, регистрирующие вертикальные ускорения; динамометрические прицепы. Приборы для измерения неровностей дорог начали применяться с 1920-х гг. Предназначались они для определения эксплуатационных качеств и устанавливались в транспортном средстве для преобразования и накопления прогиба подвески, возникающего под воздействием неровностей покрытия при перемещении транспортного средства по дороге.

При установке толчкомера на микроавтобусе (легковом автомобиле, легком грузовике) или на буксируемом прицепе с одним или двумя колесами измеряется обратная реакция дороги, а не сами ее неровности. Принципиальная схема измерительной установки на базе легкового автомобиля представлена на рис. 2.3 .

Рис. 2.3. Измерительная система, оборудованная толчкомером:

1 — толчкомер; 2 — ведущий мост; 3 — записывающее устройство

Результаты измерений в наиболее старых моделях толчкомеров фиксировались электромеханическим способом.

При этом для регистрации использовались счетчики на бумажной ленте и оптоэлектронные устройства с записью в бортовой компьютер .

Измерительная система, оборудованная толчкомером, зависит от динамики транспортного средства и имеет два нежелательных эффекта:

□ методы измерения ровности не являются стабильными во времени, т.е. измерения, выполненные в данный момент, по надежности не могут сравниться с теми, которые были получены несколько лет назад;

□ измерения ровности несопоставимы, т.е. измерения, сделанные одним типом прибора, не репродуцируются на другой тип прибора при отсутствии ранее выполненной корреляции между ними.

Эти проблемы частично обусловлены тем, что дорожные измерители — изобретения, которые должны быть недорогими, простыми и легкими в обращении.

Другая трудность при использовании толчкомеров — отсутствие стандартной шкалы неровности, преодоление которой возможно путем приведения всех приборов к единому стандарту.

Если удается сделать так, что толчкомеры дают результаты, сопоставимые для различных транспортных средств на протяжении некоторого промежутка времени, то интерес к ним отмечается и сегодня.
5 Метод измерения просветов под рейкой. Одним из первых наиболее простых средств измерения неровностей на автомобильных дорогах является скользящая рейка, получившая название Виаграф (рис. 2.4).

Рисунок 2.4 – Скользящая рейка
Метод измерения основывался на фиксировании величины отклонения поверхности дорожного покрытия в середине пролета рейки. Ответная реакция на измерения скользящей рейкой характеризуется коэффициентом передачи, под которым понимают функцию длины волны соотношения между продольным профилем, зарегистрированным измерительным устройством, и «истинным» продольным профилем одного и того же участка автомобильной дороги. Длинные волны (низкие волновые числа) не вызывают никакой ответной реакции, когда коэффициент передачи приближается к единице и длина волны эквивалентна базовой длине скользящей рейки либо меньшее. Ровность, измеренная данным устройством, выражается в см/км, см/100 м или в фут/миля.

Один из недостатков скользящей рейки — ее износ при выполнении измерений — привел к появлению катящейся рейки. Ответная реакция данного устройства на неровности дорог характеризуется фиксированием каждого толчка три раза:

первый — когда неровность проходит переднее колесо,

второй — измерительное колесо,

третий — заднее колесо.

Поскольку катящаяся рейка имеет три точки контакта с поверхностью дороги, толчки некоторых длин волны фиксируются с двойной амплитудой, в то время как другие длины волн не фиксируются вовсе. Таким образом, катящаяся рейка чувствительна только к определенным длинам волн неровностей на дорожном покрытии. График функции ответной реакции покрытия при измерении их катящейся рейкой представлен на рис. 2.5.

Недостатки, присущие катящейся рейке, впоследствии были устранены в ее усовершенствованном варианте с увеличенным числом колес, позволяющим получить опорную плоскость, от которой будут производиться измерения отклонения дорожного покрытия. Данная установка получила название «профилограф» (рис. 2.6). Установка соединена с множеством колес на некотором среднем уровне со всеми их осями. Неровности дорожного покрытия измеряются как уклон между точками касания колес данного покрытия. Чувствительность установки с большим количеством колес стремится к теоретическому пределу.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10