Методика комплексной оценки качества и состояния дорог по их потребительским свойствам 1 страница

Методы оценки состояния дорог по техническим параметрам и физическим характеристикам и комбинированные методы

На первом этапе развития дорожной науки оценка состояния дорог осуществлялась как оценка инженерного сооружения с позиций прочности, устойчивости, работоспособности, сроков службы и т.д. [7, 92, 94, 114]. В основу оценки положено определение фактических технических параметров, физических и транспортно-эксплуатационных характеристик или качеств дороги (ТЭХ АД или ТЭК АД) и сравнение их с нормативными или проектными данными.

В случае когда фактические параметры и физические характеристики существующей дороги соответствуют требованиям действующих норм или отличаются от этих требований на допустимую величину, считается, что дорога находится в нормальном состоянии и не требует ремонта или реконструкции. Если какие-либо технические параметры или характеристики не соответствуют нормативным требованиям, значит, необходимы ремонтные работы для того, чтобы привести эти параметры и характеристики в соответствие с нормативными требованиями.

В зависимости от целей оценки определяют конкретный перечень параметров и характеристик дороги, которые необходимо измерить или определить, а оценку состояния дороги выполняют по отдельным параметрам (одному или нескольким), по группе параметров и по всему комплексу параметров и характеристик.

По техническим параметрам и характеристикам, которые могут быть оценены в относительной форме, вычисляют соответствующие коэффициенты (прочности, ровности, скользкости, износа, дефектности покрытия и т.д.) и составляют ведомости коэффициентов. По этим данным назначают ремонтные мероприятия на тех участках, где значения указанных коэффициентов не соответствуют допустимым величинам.

В течение длительного времени в России используется разработанная в результате исследований проф. Бируля А.К., Бабкова В.Ф., Иванова Н.Н., Калужского Я.А., Корсунского М.Б., Сиденко В.М. и др. [7, 13, 92] система из пяти основных показателей: коэффициент прочности, коэффициент ровности (или коэффициент службы), коэффициент скользкости, коэффициент износа покрытий и коэффициент интенсивности движения. Однако эти показатели не приводятся к единому, а рассматриваются как группа отдельных показателей, из которых главными считаются коэффициенты прочности, ровности и скользкости.

Для получения необходимой для оценки информации в этих методах применяют специальные приборы, установки и лаборатории для измерения геометрических параметров плана и профиля дорог, прочности дорожных одежд, ровности, шероховатости и сцепных качеств покрытия и т.д. Широко используют визуальные методы сбора информации, кино- и телевизионные съемки.

Преимущество методов оценки состояния дороги путем сравнения фактических технических параметров и физических характеристик с нормативными состоит в простоте оценки и назначении ремонтных работ по каждому из них, а также в том, что можно оценивать состояние дороги по любому набору параметров.

Однако эта группа методов имеет ряд недостатков. Один из них состоит в том, что перечень оцениваемых параметров и характеристик состояния дороги постоянно расширяется и в разных методиках колеблется от 10-15 до 40 и более. Оценки параметров и характеристик на каждом участке дороги могут иметь различные количественные или качественные значения. В этой ситуации сделать однозначный вывод об общей оценке состояния дороги, о сравнении общего состояния двух участков дорог или двух различных дорог, а следовательно, выбрать объективно обоснованную стратегию ремонтных работ весьма трудно. Появляется широкое поле для выбора решений в виде различных наборов приоритетных работ, назначаемых по одному, двум или нескольким показателям независимо от других.

Примером может служить методика определения индекса эксплуатационной надёжности покрытия PSI (Present Sereiceabilitay Index). Для расчета PSI следует предварительно установить ровность покрытия, протяженность трещин и площадь ямочного ремонта на 1000 м: площади покрытия и среднюю глубину колеи:

где (9.1)

- показатель ровности покрытия по толчкомеру;

С - протяжённость трещин в м на 1000 м²;

р - площадь ямочного ремонта покрытия, м²/1000 м²;

RД - средняя глубина колеи.

Разработана шкала оценки состояния покрытия по этому показателю: больше 3,5 - отлично; 2,5-3,5 - хорошо; 1,5-2,5 - удовлетворительно; меньше 1,5 - неудовлетворительно.

Этот показатель нельзя назвать комплексным, так как он оценивает только состояние покрытия. По этому показателю можно планировать работы по содержанию и ремонту покрытия, без учета его сцепных качеств, прочности, состояния обочин, откосов, ширины проезжей части и других элементов дороги. Методика оценки состояния дорожного покрытия по индексу эксплуатационной надежности используется в системе управления эксплуатации покрытий автомобильных дорог PMS (Pavement Management Systems).

Для устранения указанного недостатка применяются способы балльной оценки, когда абсолютные или относительные количественные показатели различных дефектов и деформаций вместе с качественными оценками других показателей переводятся в баллы. Итоговая оценка производится по сумме баллов или, наоборот, по остатку баллов. Примером таких способов оценки состояния дорог могут служить разработанные в Польше «Система оценки состояния покрытий» (SOSN) и «Визуальная оценка дорог» (WOD).

В системе SOSN оцениваются параметры дорожной одежды и покрытия: прочность дорожной одежды, ровность продольная и поперечная (колейность), шероховатость, сцепные качества и состояние покрытия. При этом прочность, ровность продольная и поперечная, шероховатость и сцепные качества покрытия измеряются приборами и установками, а показатели состояния поверхности дороги измеряются и оцениваются визуально с использованием каталога деформаций и разрушений.

В системе WOD визуально оцениваются обозначение и устройства организации движения, состояние дорог ночью и дорожная полоса. Кроме того, в систему WOD включается и оценка состояния дорожного покрытия, выполняемая по системе SOSN.

Оценка состояния отдельных элементов дороги и дороги в целом дается в баллах. Получается достаточно полная оценка состояния поверхности дороги, за исключением прямой оценки степени соответствия геометрических параметров дороги сложившейся интенсивности и составу движения.

Другой более важный недостаток состоит в том, что методы оценки состояния дорог по степени соответствия их технических параметров и физических характеристик нормативным требованиям в прямом виде не оценивают транспортно-эксплуатационные показатели дорог, т.е. их потребительские свойства. Они оцениваются только косвенно, предположительно.

Комбинированные методы оценки транспортно-эксплуатационного состояния дорог включают в себя оценку дороги по основным транспортно-эксплуатационным показателям, техническим параметрам и характеристикам. Они позволяют оценивать состояние дороги не просто как инженерного сооружения, а как инженерного транспортного сооружения, предназначенного для обеспечения удобного и безопасного движения автомобилей с высокими скоростями и установленными нагрузками.

В этих методах нашел распространение термин «транспортно-эксплуатационное состояние дороги» (ТЭС АД) - комплекс параметров и характеристик технического уровня, эксплуатационного состояния и инженерного оборудования и обустройства, а также термин «транспортно-эксплуатационные показатели дороги» (ТЭП АД), которые непосредственно зависят от транспортно-эксплуатационного состояния дороги и характеризуют дорогу именно как транспортное сооружение [13, 92, 95].

К транспортно-эксплуатационным показателям дороги (ТЭП АД) относятся обеспеченная дорогой непрерывность, скорость, удобство и безопасность движения, пропускная способность и уровень загрузки, допустимые габариты, осевая нагрузка и общая масса автомобилей, эргономические, экологические, эстетические и другие показатели.

Методика оценки достаточно проста: определяют в абсолютной или относительной форме фактические значения транспортно-эксплуатационных показателей и технических характеристик, сравнивают их с нормативными требованиями, по каждому параметру и характеристике получают оценку (рассогласование), с учётом которых назначают ремонтные мероприятия и работы. Для оценки транспортно-эксплуатационных показателей применяют приборы и установки для измерения скорости, определения интенсивности и состава движения, измерения габаритов и осевых нагрузок автомобилей и др.

Так, например, в действующих технических правилах ремонта и содержания автомобильных дорог используется комбинированная система показателей оценки состояния дорог, которая включает в себя следующие показатели [95]:

скорость движения; этот показатель оценивается по величине коэффициента обеспеченности расчётной скорости в осенне-весенние переходные периоды года;

пропускная способность дороги и уровень загрузки дороги движением;

безопасность движения - оценивают по коэффициенту происшествий, коэффициенту аварийности и коэффициенту безопасности;

соответствие фактических геометрических параметров нормативным для данной категории дороги - оценивают прямым сравнением;

прочность дорожной одежды - оценивают коэффициентом прочности;

ровность покрытия и глубины колеи - оценивают коэффициентом ровности и глубиной колеи;

шероховатость и сцепные качества покрытия - оценивают показателем скользкости и допустимой разницей коэффициента сцепления по ширине покрытия.

Это основные показатели. Кроме того, по техническим параметрам и физическим характеристикам оценивают состояние обочин, откосов, системы водоотвода. Состояние мостов оценивается в основном определением их грузоподъёмности.

Профессором В.К. Некрасовым предложена комплексная система технико-экономических показателей состояния дороги и условий движения на ней, которая включает в себя 16 коэффициентов: службы, проезжаемости, скользкости, изношенности, прочности, безопасности, аварийности, обслуживания подвижного состава, обеспечения автомобилей топливом, интенсивности движения, загрузки дороги движением, времени сообщения, обеспечения пассажиров автобусов местами для ожидания, обслуживания пассажиров дальнего следования, обеспечения площадками для стоянок и отдыха, санитарно-технического обслуживания.

Во многих странах мира существуют аналогичные наборы показателей, которые мало отличаются один от другого. Главное достоинство комбинированного метода оценки состоит в том, что в нём наряду с техническими параметрами и характеристиками оцениваются и основные транспортно-эксплуатационные показатели, т.е. потребительские свойства.

Главный недостаток этого метода в том, что каждый показатель, параметр и характеристика оценивается раздельно и имеет свои нормативные требования. В результате по итогам оценки на каждом участке дороги получается от 20 до 80 числовых данных в абсолютной или относительной форме, показывающих совпадения или отклонения от нормативных требований, что существенно затрудняет анализ и формирование вывода о степени соответствия дороги нормативным требованиям, затрудняет назначение и выбор наиболее важных ремонтных мероприятий.

Чтобы упростить решение задачи, применяют различные способы определения весовых коэффициентов, коэффициентов важности, приоритетности, разделения работ на главные и второстепенные. В большинстве своем это делается экспертным путём, т.е. волевым порядком, что может привести к ошибочным решениям при распределении весьма ограниченных средств на ремонт и содержание автомобильных дорог. Чаще всего за приоритетный показатель принимают прочность, ровность и сцепные качества покрытий или какой-то один из них. Все эти характеристики можно повысить усилением дорожной одежды, устройством нового слоя износа или поверхностной обработки.

Однако с позиций потребителя усиление дорожной одежды, устранение неровностей или повышение сцепных качеств малоэффективно на тех участках, где главными причинами снижения транспортно-эксплуатационных показателей дороги является узкая проезжая часть при возросшей интенсивности движения, малый радиус кривой в плане, отсутствие видимости, большая крутизна подъема, неблагоустроенное пересечение в одном уровне, и во многих других случаях, когда затраченные средства не дают ожидаемого эффекта.

Чтобы избежать таких ошибок, необходима комплексная, обобщённая оценка влияния всех параметров и характеристик дорог на потребительские свойства дорог и учёт их при планировании дорожных работ. Во многих странах мира разрабатывается новое поколение методов оценки состояния дорог, в которых в качестве главных показателей оценки приняты отдельные потребительские свойства или группы потребительских свойств дороги. Одной из первых крупных методик этой группы является разработанная по поручению Всемирного банка для развивающихся стран региона с жарким климатом модель HDM-III (Haiwау Design and Maintenance), в которой укрупнённо оценивается влияние продольного профиля и плана трассы и детально оценивается влияние состояния дорожного покрытия на среднюю скорость движения автомобилей. В зависимости от средней эксплуатационной скорости для каждой группы автомобилей вычисляют затраты пользователей на топливо, износ шин, запасные части и другие ресурсы.

Модель имитирует общие дорожные условия, используя эмпирические зависимости для районов с жарким климатом стоимости строительства и ремонта дорог, зависимости скорости от продольных уклонов и кривизны дороги в плане, от ровности покрытия [25, 26, 27, 28, 30, 31, 32]. Модель предназначена для экономического анализа альтернативных решений на уровне дорожной сети. Несмотря на то что модель не предназначена для окончательного инженерного решения, она может быть использована для оценки влияния состояния дорожного покрытия на скорость движения автомобилей и для прогнозирования этого влияния на перспективу с учётом ожидаемых деформаций и разрушений дорожного покрытия.

В настоящее время разработана новая версия модели HDM-IV, которая позволяет существенно расширить сферу ее применения для оценки как проектных решений, так и состояния существующих дорог, в том числе и в регионах с отрицательной температурой воздуха.

Во Франции разработано программное обеспечение SISTER (Simulation de Strategic d'Entretien Routier) - моделирование стратегии содержания дорог, где состояние дороги оценивается «оценкой качества», которая характеризует структурное (прочностное) состояние дороги, и «оценкой ровности», относящейся к уровню обслуживания, предоставляемого пользователю [3, 11, 12, 24].

При оценке состояния дорог прежде всего учитывается влияние ровности покрытия на затраты пользователя по эксплуатации транспортных средств.

Общие положения. Метод разработан проф. А.П. Васильевым на основании многолетних исследований, выполненных в МАДИ, Гипродорнии и других организациях [5, 6, 7, 17]. Он основан на том, что в рыночных условиях конечным результатом деятельности дорожных организаций как при строительстве новых, так и при эксплуатации существующих дорог является обеспечение высоких потребительских свойств дорог, через которые дорожная отрасль осуществляет свой вклад в технико-экономические показатели работы автомобильного транспорта, в социальное и экономическое развитие регионов. С этих позиций к дорогам вполне применимо определение, что качество продукции - это комплекс ее потребительских свойств, обусловливающих способность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением продукции.

Цель диагностики и оценки состояния заключается в определении степени соответствия фактических транспортно-эксплуатационных показателей нормативным требованиям к потребительским свойствам дорог. Интегральным показателем, наиболее полно отражающим все основные транспортно-эксплуатационные показатели, принята скорость движения, выраженная через коэффициент обеспеченности расчетной скорости.

Рассматриваемый метод применяется для оценки качества проекта строительства, реконструкции или ремонта дороги, качества дороги в момент сдачи её в эксплуатацию после строительства, реконструкции или ремонта, а также качества и транспортно-эксплуатационного состояния дороги, находящейся в эксплуатации.

Под качеством дороги понимают степень соответствия показателей технического уровня, эксплуатационного состояния, инженерного оборудования и обустройства, а также уровня содержания нормативным требованиям, обеспечивающим потребительские свойства дороги данной категории.

Оценку потребительских свойств дороги или её транспортно-эксплуатационных показателей выполняют применительно к работе дороги и ее состоянию в осенне-весенний период года, когда все достоинства и недостатки дороги проявляются наиболее полно. В сухое теплое время года при благоприятных условиях погоды фактические транспортно-эксплуатационные показатели могут быть выше, чем в осенне-весенний период. Поэтому результаты обследований, выполненных в сухое тёплое время года, приводятся к расчётным осенне-весенним условиям работы дороги.

Для обобщённой комплексной оценки качества дороги и уровня её содержания определяют показатель качества и состояния дороги П_д, который включает в себя комплексный показатель транспортно-эксплуатационного состояния КП_д, показатель инженерного оборудования и обустройства и показатель эксплуатационного содержания дороги К_э:

П_д = КП_д × К_об × К_э. (9.2)

Для вновь построенной или реконструированной дороги в момент сдачи её в эксплуатацию принимают К_э = 1.

Показатели П_д, КП_д, К_об, К_э являются критериями оценки качества и состояния дороги. Их нормативные значения для каждой категории принимают в соответствии с действующими нормативно-техническими документами. Нормативные значения комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния дорог (КП_н) соответствуют требованиям СНиП 2.05.02-85, ВСН 24-88 и ГОСТ Р 50597-93. В неблагоприятных условиях погоды осенне-весеннего периода года допускается снижение требований к показателю транспортно-эксплуатационного состояния дороги (КП_д), но не более чем на 25 %. Эти значения принимают за предельно допустимые (КП_П). Фактические значения КП_д могут колебаться от 0,15 до 1,25 и более (табл. 9.6).

Таблица 9.6

Нормативные значения КП_н (числитель) и предельно допустимые КП_П (знаменатель) значения комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния дорог

Категория дороги	Основная расчётная скорость, км/ч	На основном протяжении	На трудных участках местности
пересечённой	горной
I-а		1,25/0,94	1,0/0,75	0,67/0,50
I-б, II		1,0/0,75	0,83/0,62	0,5/0,38
III		0,83/0,62	0,67/0,50	0,42/0,33
IV		0,67/0,50	0,50/0,38	0,33/0,25
V		0,5/0,38	0,33/0,25	0,25/0,17

Примечание. Критерии выделения трудных участков пересечённой и горной местности приняты в соответствии с примечанием 1 к п. 4.1 СНиП 2.05.02-85.

Нормативным считается такое состояние дороги, при котором её параметры и характеристики обеспечивают значения комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния не ниже нормативного (КП_д ³ КП_н) в течение всего осенне-весеннего периода. Допустимым, но требующим улучшения и повышения уровня содержания считается такое состояние дороги, при котором её параметры и характеристики обеспечивают значение комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния в осенне-весенний период ниже нормативного, но не ниже предельно допустимого (КП_н > КП_д > КП_П).

Недопустимым, требующим немедленного ремонта или реконструкции, считается такое состояние дороги, при котором значение комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния дороги в осенне-весенний период ниже предельно допустимого (КП_д < КП_П).

За нормативную величину показателя инженерного оборудования и обустройства принимают К_об = 1, которое обеспечивается при наличии и соответствии требованиям стандартов и других нормативных документов основных элементов инженерного оборудования и обустройства дорог: дорожных знаков, ограждений, разметки, примыканий, пересечений автомобильных дорог с автомобильными и железными дорогами, автобусных остановок и площадок отдыха, тротуаров и пешеходных дорожек в населённых пунктах, освещения. Фактические значения величины К_об могут колебаться от 0,9 до 1,0.

За нормативную величину показателя уровня эксплуатационного содержания принимают К_э = 1,0, которое обеспечивается средним уровнем содержания согласно «Временному руководству по оценке уровня содержания автомобильных дорог», утверждённому ФДС России 26.11.1997 г. Фактические значения величины К_э могут колебаться от 0,9 до 1,1.

Нормативные и предельно допустимые значения обобщённого показателя качества и состояния дороги принимают равными соответствующим значениям комплексного показателя ТЭС АД, то есть П_Н = КП_н и П_П = КП_П. Дорога, находящаяся в эксплуатации, полностью соответствует требованиям к качеству и состоянию, когда П_д ³ П_Н, и находится в допустимом состоянии, когда П_Н > П_д ³ П_П.

При других значениях показателей дорога находится в недопустимом состоянии.

В зависимости от целей и задач оценки она может быть выполнена как по обобщённому показателю качества и состояния, так и раздельно по комплексному показателю транспортно-эксплуатационного состояния (КП_д), показателю инженерного оборудования и обустройства (К_об) или по показателю уровня эксплуатационного содержания (К_э).

Значения всех показателей могут быть определены для участка дороги, для всего протяжения дороги, для сети дорог, обслуживаемых дорожной организацией или для сети дорог региона.

Оценку качества дороги в момент сдачи в эксплуатацию после строительства, реконструкции или ремонта выполняют так же как и эксплуатируемой дороги по результатам объективной оценки и измерения фактических параметров и характеристик дороги.

Оценка транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги. Главным этапом оценки качества и состояния дороги является определение показателя её технического уровня и эксплуатационного состояния или комплексного показателя транспортно-эксплуатационного состояния (КП_д), которая включает в себя оценку геометрических параметров поперечного профиля, плана и продольного профиля дороги, состояния покрытия и прочности дорожной одежды, продольной и поперечной ровности, сцепных качеств покрытий, состояния обочин, габаритов мостов и путепроводов, интенсивности и состава транспортных потоков, а также безопасности движения.

В основу методики комплексной оценки транспортно-эксплуатационного состояния дороги положен принцип обязательного соблюдения всех нормативных требований к параметрам и характеристикам, определяющим её транспортно-эксплуатационные показатели.

Транспортно-эксплуатационное состояние каждого характерного отрезка дороги оценивают итоговым коэффициентом обеспеченности расчётной скорости , который принимают за комплексный показатель транспортно-эксплуатационного состояния дороги на данном отрезке:

(9.3)

Оценку транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги на момент обследования выполняют по величине комплексного показателя:

где (9.4)

- итоговое значение коэффициента обеспеченности расчётной скорости на каждом участке;

l_i - длина участка с итоговым значением , км;

п - число таких участков;

L - общая длина дороги (участка дороги), км.

Изменение состояния дороги за период между обследованиями оценивают по величине прироста комплексного показателя ТЭС АД по формуле

где (9.5)

- значения комплексного показателя на начало и конец оцениваемого периода, вычисленные по формуле (9.4).

Отрицательное значение прироста свидетельствует об ухудшении состояния дороги за оцениваемый период по сравнению с первоначальным.

Используя результаты оценки транспортно-эксплуатационного состояния отдельных дорог, можно оценить состояние всей сети дорог и сравнить его с требуемым (Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог. ОДН 218.0.006-2002 (взамен ВСН 6-90).).

Порядок и методика оценки влияния элементов параметров и характеристик дорог на комплексный показатель их транспортно-эксплуатационного состояния. Для оценки влияния отдельных параметров и характеристик дорог на комплексный показатель их состояния (КП_д) определяют частные коэффициенты обеспеченности расчётной скорости на каждом характерном участке дороги.

При определении коэффициентов обеспеченности расчётной скорости аналитическим путём учитывают следующие особенности:

а) не принимают во внимание общие ограничения скорости Правилами дорожного движения и местные ограничения скорости (в населённых пунктах, на переездах железных дорог, на пересечениях с другими дорогами, на кривых малых радиусов, в зоне автобусных остановок, в зонах действия дорожных знаков и др.);

б) в случае резкого различия условий движения по дороге в разных направлениях (например, на затяжных уклонах горных дорог), кроме дорог I категории, величину коэффициента обеспеченности расчетной скорости принимают по наименьшему значению из двух направлений движения; на дорогах I категории следует выполнять оценку их состояния по направлениям движения раздельно;

в) не учитывают участки постепенного перехода скорости от одного значения к другому, т. е. строят ступенчатую эпюру показателей.

Значения частных коэффициентов обеспеченности расчётной скорости принимают по табл. 9.8-9.23. Значение итогового коэффициента обеспеченности расчётной скорости на каждом участке для осенне-весеннего расчётного по условиям движения периода года принимают равным наименьшему из всех частных коэффициентов на этом участке:

Для этого строят линейный график, на который наносят сокращённый продольный профиль и план дороги, основные параметры и характеристики, частные и итоговые значения коэффициента обеспеченности расчётной скорости, а также линии нормативного и предельно допустимого значений показателей качества и транспортно-эксплуатационного состояния дороги (рис. 9.3).

Для получения итогового значения коэффициента обеспеченности расчётной скорости определяют частные коэффициенты, учитывающие ширину основной укреплённой поверхности (укреплённой поверхности) и ширину габарита моста – К_{pc 1}; ширину и состояние обочин - К_{pc 2}; интенсивность и состав движения - К_{pc 3}; продольные уклоны и видимость поверхности дороги - К_{pc 4}; радиусы кривых в плане и уклон виража - К_{pc 5}; продольную ровность покрытия - К_{pc 6}; коэффициент сцепления колеса с покрытием - К_{pc 7}; состояние и прочность дорожной одежды - К_{pc 8}; ровность в поперечном направлении (глубину колеи) - К_{pc 9}; безопасность движения - К_{pc 10}.

Рис. 9.3. ЛИНЕЙНЫЙ ГРАФИК ОЦЕНКИ ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ДОРОГИ

Частный коэффициент К_{pc 1}, определяют исходя из ширины проезжей части и краевых укреплённых полос, которые вместе составляют ширину основной укреплённой поверхности В ₁, с учётом влияния в осенне-весенний периоды года укрепления обочин на фактически используемую для движения ширину этой поверхности В _{1 ф} .

Дата добавления: 2015-06-04