Искусство
Языки
Языкознание
Вычислительная техника
Информатика
Экономика
Финансы
Психология
Биология
Сельское хозяйство
Ветеринария
Медицина
Юриспруденция
Право
История
Физика
Экология
Этика
Промышленность
Энергетика
Связь
Автоматика
Электротехника
Философия
Религия
Логика
Химия
Социология
Политология
Геология
1 Общие понятия
 Скачать 18.79 Mb.
|
|
6 Методика определения ровности измерительной рейкой. Приборы и инструменты. Трехметровая или четырехметровая рейка с измерительным клином, рулетка. На рейке нанесены метки с интервалом 0,5 м, клин в сечении имеет форму прямоугольного треугольника с соотношением катетов 1:10. Вдоль большого катета нанесена шкала с шагом 1 см, что дает возможность измерять просвет между рейкой и покрытием с точностью до 1 мм. Корпус универсальной рейки представляет собой двухшарнирную складывающуюся либо неразрезную плоскую рамку, имеющую на боковой поверхности шкалу для измерения линейных величин в диапазоне от 0 до 300 см. Штрихи на шкале нанесены через 5 мм и оцифрованы с интервалом 10 см. На верхней плоскости рейки расположена измерительная головка с цилиндрическим уровнем для измерения продольных и поперечных уклонов поверхности земляного полотна, слоев дорожной одежды и обочин. Измерительная головка имеет подвижный лимб с секторной (влево и вправо) оцифровкой делений двух симметричных шкал от 0 до 100 %о. Отсчеты на лимбе считывают по острию неподвижной стрелки указателя при положении пузырька уровня в нуль-пункте и отождествляют с величиной уклона. Направление ската (уклона) контролируемой поверхности определяют на основании визуальной оценки рельефа этой поверхности вдоль корпуса линейки. Имеются варианты рейки с электронно-цифровым исполнением лимба. Для измерения заложения откосов насыпей и выемок используют эклиметр с дисковым балансиром. Ровность поверхности и толщину конструктивных слоев дорожной одежды измеряют с помощью измерительного клинового шаблона. Ручка используется для переноски прибора в транспортном и рабочем положениях. Порядок проведения испытаний. Рейку укладывают вдоль оси и следов наката обследуемой полосы движения в трех створах на каждом пикете. Просвет между рейкой и покрытием измеряют клином в точках, обозначенных на рейке метками (через 0,5 м от концов рейки и одна от другой). Общее число просветов принимают за 100 % и определяют число просветов под рейкой, превышающее максимально допустимую величину, и число просветов меньше минимально допустимой величины. Результаты измерений заносят в журнал. Обработка результатов. Полученные в полевых условиях данные обрабатывают, как правило, по каждому километру отдельно. При этом определяют общее количество просветов данной величины, а также процентное их значение в общей совокупности просветов. На дороге с многополосной проезжей частью покилометровая обработка может вестись отдельно для каждой полосы. После обработки материалов составляется итоговая таблица Заключение. Фактическая ровность оценивается на основе нормативных требований. Учитывается, что на эксплуатируемых дорогах подавляющая часть просветов под трехметровой рейкой не должна превышать: □ 5 мм — на капитальных покрытиях; □ 10 мм — на облегченных; □ 15 мм — на переходных. Число просветов, превышающее эти значения, не должно быть более указанного в ТКП 059-2007 (таблица 25) и СТБ 1291-2007 (таблица 3). 7 Устройство дипстик позволяет измерять профиль для анализа ровности покрытий с более высокой скоростью, чем рейки. Дипстик оборудован электропитанием от батарей, компьютером для автоматической записи данных и выполнения необходимых расчетов для воспроизводства профиля дороги. Дипстик является статическим профилометром. Устройство передвигается по линии продольного профиля. Оно оборудовано высокоточным датчиком для измерения разности высот между двумя опорами устройства, расстояние между которыми, как правило, 30,48 см (12 дюймов). При измерении дипстик поворачивается на 180° вокруг опоры по направлению движения. Датчик включен непрерывно, и когда показания стабилизированы, они автоматически записываются в компьютер с подачей звукового сигнала для дальнейшего продвижения по измеряемому профилю.  Рисунок 2.7 - Статический профилометр дипстик: 1 — начальные высотная и продольная точки измерения; 2 — продольный интервал измерений (обычно 30,48 см); 3 — относительное превышение Метод нивелирования. Нивелирование выполняется с шагом 5, 10 и 20 м с расчетом среднего высотного отклонения. Заключение о ровности участка дороги дается по проценту вероятности значений просветов или высотных отклонений. Данный метод позволяет измерять неровности в диапазоне более длинных волн — с длиной полуволны от 10 до 40 м. Методика определения ровности посредством нивелира и нивелирной рейки. Приборы и инструменты. Нивелир и рейка, технически исправные, поверенные и отвечающие требованиям стандартов. Опорный торец нивелирной рейки снабжен насадкой с полусферическим подпятником. Порядок проведения испытаний. Длина участка измерений — не менее 400 м. Места установки нивелирной рейки расположены на одной линии, находящейся на расстоянии 0,5...1,0 м от кромки основания (покрытия) дороги или на оси основания (покрытия) аэродрома, и обозначены метками, шаг которых 5 ± 0,2 м. Измерения проводят, последовательно устанавливая нивелирную рейку на каждую из меток. Методы высокоточного нивелирования.Для оценки ровности состояния покрытия проезжей части дорог по Международному индексу ровности (IRI) применяют различные устройства по классам точности согласно Техническому документу № 46 Мирового банка. К 1-му классу точности относятся высокоточное нивелирование и измерения лазерным профилографом, ко 2-му классу точности — высокоточное нивелирование и измерения анализатором продольного профиля АРL-72. При измерениях классов точности 1 и 2 IRI можно получить только по продольному профилю автомобильной дороги. К 3-му классу точности относятся измерения установкой ПКРС-2У и всеми видами толчкомеров. По 3-му классу точности продольный профиль покрытия не измеряют и оценка IRI осуществляется по корреляционным зависимостям с оборудованием класса 1 или 2. Измерение трехметровой рейкой не относится ни к одному из классов точности и определение корреляционной зависимости с оборудованием класса 1 или 2 не выполняется. Методы измерения неровностей рейками, нивелированием, дипстиком ввиду их высокой трудоемкости применяются на коротких (несколько километров) участках дорог. Они используются, как правило, при выборочном контроле ровности, а также при определенных видах исследований. 8 Метод измерения неровностей покрытия с помощью профилометров. Профилометр — прибор, позволяющий получать ряд значений относительных отметок по четко определенному направлению пути фактического дорожного профиля. Работа профилометра включает определение трех величин: относительного уровня отметок, вертикального расположения отметок по отношению к данному уровню, продольного расстояния. К высокоскоростным приборам, позволяющим непосредственно измерять микропрофиль поверхности покрытия, относятся профилографы и профилометры. Данные приборы монтируются на транспортное средство или буксируемый прицеп. Получаемая таким образом измерительная установка может оснащаться лазерными, оптическими, ультразвуковыми бесконтактными датчиками вместе с акселерометрами и гироскопами, а также датчиками, как правило, угловых перемещений и др. . Гироско́п — устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат, как правило, основанное на законе сохранения вращательного момента  Рис. 2.9. Инерционный профилометр: 1 — уровень инерционного продольного профиля; 2 — относительное превышение уровня (лазерный, оптический или ультразвуковой датчик); 3 — акселерометр; 4 — датчик скорости транспортного средства Обработка данных производится согласно алгоритмам преобразования ускорения по отношению к инерционному уровню, который определяется как мгновенное превышение акселерометра в базовом транспортном средстве. Превышение относительно уровня поверхности покрытия — это расстояние между акселерометром,находящимся в транспортном средстве, и поверхностью покрытия непосредственно под акселерометром. Данное превышение измеряется бесконтактным датчиком, таким как лазер, ультразвуковой или оптический датчик. Пройденное расстояние измеряется датчиком пути, установленным в транспортное средство. К недостаткам оптических и ультразвуковых датчиков, как показывают исследования, можно отнести невысокую точность, большой разброс данных, низкую скорость измерения по сравнению с лазерными датчиками, которые, однако, отличаются значительно более высокой стоимостью. Лазерный профилометр «Профилограф» представляет собой передвижную лабораторию для измерения профиля дорожного покрытия. Разработан датской компанией для непрерывного обследования до 400 км одной полосы профильных характеристик автомобильных дорог (продольной, поперечной ровности и геометрических параметров) и макротекстуры автомобильных дорог. Установка смонтирована на микроавтобусе в виде поперечной балки, оснащенной 15 лазерами для измерения профилей и одним лазером для измерения макротекстуры (шероховатости) поверхности, устанавливаемым вдоль левой или правой полосы наката. Расстояние между балкой и поверхностью дороги (рис. 2.10) измеряется лазерами, положение балки в пространстве определяется при помощи двух оптических гироскопов, динамика изменения местоположения балки (ускорения) — трех акселерометров. Установка оснащена компьютером для записи, обработки и хранения результатов измерений. Макротекстура определяется отдельно от профильных измерений.  Рис. 2.10. Схема работы лазерного датчика профилографа: 1 — полупроводниковый лазер и оптические устройства; 2 — расстояние до поверхности измеряемого покрытия; 3 — диапазон измерений; 4 — приемные оптические устройства; 5 — позиционно-чувствительный фотодетектор Основным измерительным органом в установке «Профилограф» являются лазерные датчики. При движении автомобиля луч света полупроводникового лазерного диода с частотой 16 кГц падает на поверхности покрытия. Детектор, установленный в корпусе датчика, определяет профиль поверхности покрытия, т.е. ее отклонение от условного среднего уровня, преобразуя полученное значение, в электрический сигнал, на основании которого электронные устройства могут вычислить фактическое расстояние до объекта измерения. Конструкция лазерного датчика позволяет производить измерения по высоте от его нижней грани на среднее расстояние 300 мм в диапазоне ±100 мм. Разрешение лазерных датчиков при измерении составляет 0,1 мм. Измерения, как правило, выполняются через каждые 10 см пути движения установки. Все сигналы передаются в цифровой форме. По результатам измерений на участок протяженностью 1м, 10 м, 100 м, 1000 м вычисляют: □ вертикальные кривые и средний нескорректированный уклон; □ горизонтальные кривые; □ глубины левой и правой колей; □ поперечный профиль по пятнадцати лазерам в условных отметках; □ колейность; □ продольную ровность по любому лазеру или комбинации лазеров; □ длину волны продольного профиля в пределах 1,3...200 м; □ ровность по 5-метровой рейке (Виаграф); □ макротекстуры по песчаному пятну и среднюю глубину профиля макротекстуры. Лазерный профилометр ЛГС (лазерно-гироскопическая система) разработан во ФГУП «СоюздорНИИ» (Россия). Позволяет производить продольные и поперечные (до 2,4 м) измерения ровности. ЛГС оборудована шестью лазерами, двумя гироскопами и акселерометром, дает возможность выполнять измерения со скоростью до 100 км/ч. Использование данных многолетних наблюдений по ровности для сети дорог позволяет прогнозировать изменение транспортно-эксплуатационного состояния. Следовательно, измерения ровности должны производиться на значительной части дорожной сети ежегодно. Современные системы сбора данных и компьютерное обеспечение позволяют обрабатывать и хранить большое количество измеренных данных. Немаловажным является и то, что измерения ровности можно вы поднять со скоростью транспортного потока, не нарушая его установившегося режима, которое ранее могло быть вызвано движением измерительной установки с малой или постоянной скоростью измерения. 9 Расчетные показатели ровности Волновое число— отношение количества циклов волны неровности к единице длины, выражается в цикл/м. Данный сигнал после обработки бортовой аппаратурой представляется в виде некоторого индекса. Почти все эти измерительные установки функционируют как механические фильтры, отделяя длинные волны неровностей и концентрируя на неровностях с длиной волны, влияющей на качество езды транспортного средства. Передвижение приборов на малой скорости отфильтровывает профиль дороги как его геометрию. Наличие амортизаторов и пневматических шин в транспортных средствах изолирует водителей и перевозимые грузы от ускорений с высокими амплитудами, вызванными неровностями на покрытии дорог. Был проведен эксперимент с целью установки корреляции и стандарта калибровки для измерения ровности. При обработке данных все измерительные приборы по измерению ровности, используемые в мире, были приспособлены для проведения измерений в едином масштабе, который был ранее определен. Были опробованы различные методы и принято решение перейти к единой универсальной шкале ровности — Международному индексу ровности (1R1). Для калибровки различных измерительных систем с ответной реакцией была определена виртуальная, эталонная система с возможностью выполнения расчетов на вычислительном устройстве. Математическая модель транспортного средства и дорожного измерительного прибора позволяет получить индекс, выраженный в единицах «м/км», как математическую функцию продольного профиля. IRI — первый, наиболее широко используемый индекс профиля, по значениям которого анализируют различные дорожные профили. Ввиду того что IRI определяется как качество истинного профиля, то результаты измерений в IRI можно сравнивать с измерениями, выполненными на других профилях. Математическая модель IRI называется моделью «четверти автомобиля». Последняя была разработана для того, чтобы получить максимальную корреляцию с системами измерения ровности дорог, и является их теоретическим представлением. По результатам исследований были определены параметры эталонной математической системы четверти автомобиля, получившей название «золотой автомобиль». Такое название дано ввиду того, что система существовала только виртуально и была необходима для выполнения расчетов в качестве единого эталона для калибровки любых систем измерения ровности. IRI основывается на моделировании обратной реакции транспортного средства, двигающегося со скоростью 80 км/ч, на имеющиеся на проезжей части неровности. Данное моделирование является эталонным средним скорректированным уклоном, который выражается отношением суммарного движения подвески транспортного средства к расстоянию, преодоленному за время измерений. Результаты измерений выражаются в м/км. В методику расчета IRI заложена модель четверти автомобиля, включающая в себя: пневмошину, представленную вертикальной пружиной; массу оси подвески, которая служит упором пневмошины; подвеску, представленную рессорой и амортизатором, а также массу части корпуса. Параметрами «золотого автомобиля» являются константы: V = 80 км/ч, К1 = 653, К2 = 62,3, С = 6,0 и µ = 0,15, которые определяются следующим образом: К1= кt /тs К2= кs/ тs, С = сs/ тs, µ = тu/ тs, где кt— коэффициент жесткости пневматической шины колеса; тs—подрессоренная масса автомобиля; кs— коэффициент жесткости рессоры подвески автомобиля; сs— коэффициент сопротивления амортизатора подвески автомобиля; ти— неподрессоренная масса автомобиля. Для расчета IRI используют еще два параметра: □ L0 = 11 м начальная исходная длина; □ В = 0,25 м движущаяся средняя базовая длина. Индекс IRI характеризует неровности продольного профиля, вызывающие колебания транспортного средства. Ответная реакция IRI к длинам волн на дорожном покрытии имеет большое сходство с фактической ответной реакцией транспортного средства, вызванной автомобильной дорогой. И хотя индекс IRI разрабатывался главным образом для моделирования ответной реакции большинства легковых автомобилей, последующие исследования показали, что он так же хорошо коррелирует с ответной реакцией легких и тяжелых грузовиков. |