Введение. Хорошее сцепление шины колеса автомобиля с дорожным покрытием - это основополагающая пред посылка для безопасного движения

Хорошее сцепление шины колеса автомобиля с дорожным покрытием - это основополагающая пред посылка для безопасного движения. Сцепление влия ет как на управляемость автомобиля, так и на вели чину тормозного пути. Характеристикой сцепления является коэффициент сцепления, который изменяет ся в пределах от 0 до 1. Если коэффициент сцепления снижается, например, с 0,5 до 0,3, то тормозной путь автомобиля, движущегося со скоростью 80 км/ч, уве личивается с 73 до 106 м (Ragnoy, 1986). При этом предполагается, что время реакции водителя посто янно и составляет 1 с. Наиболее типичной величиной коэффициента сцепления для дорожного покрытия является 0,7-1,0 - для сухого асфальтобетонного по крытия, 0,4-0,7 - для мокрого асфальтобетонного по крытия и 0,1-0,4- при заснеженном или обледенелом асфальтобетонном покрытии.

На сухом покрытии величина коэффициента сцепления практически не зависит от скорости дви жения автомобиля (Brudal, 1961; Ivey, Keese, Neill, Brenner, 1971; Thurmann-Moe, 1976; Hegmon, 1987). На влажных покрытиях величина коэффициента сце пления уменьшается с увеличением скорости. Харак тер взаимосвязи между скоростью движения и вели чиной коэффициента сцепления показан на рис. 2.3.1.

Исследования (Cleveland, 1987) показывают, что водитель автомобиля недостаточно согласовывает скорость движения с возможностью величины риска попасть в ДТП на влажном покрытии, которое суще ственно выше, и на сухом покрытии (Satterthwaite, 1976; Ivey, Griffin, Newton og Lytton, 1981; Brodsky og Hakkert, 1988; Ragnoy, 1989). Если степень риска по пасть в ДТП с человеческими жертвами на сухом по крытии принять за 1,0, то степень риска на влажном покрытии будет равна 1,2 - в дневное время и 1,4 - в ночное время (Ragnoy, 1989). Величина риска на влажном покрытии возрастает с увеличением атмо сферных осадков, особенно на дорогах с изношен ным дорожным покрытием (Schandersson, 1989).

Рис. 2.3.1. Зависимость коэффициента сцепления шины колеса автомобиля от скорости движения

На сухих покрытиях коэффициент сцепления обычно зимой выше, чем летом. Это объясняется разницей температуры. При высоких температурах вяжущее в составе асфальтобетона размягчается, иногда выходя на поверхность покрытия. Это суще ственно снижает величину коэффициента сцепления. После длительных засушливых летних периодов скользскость дорожного покрытия может повыситься в первый момент появления дождевых осадков. При чина этого заключается в том, что накопившаяся, каменная пыль, являющаяся результатом шлифовки и износа материала покрытия образует при появлении пленки воды слой грязи, резко снижающий сцепные качества покрытия.

На дорогах Норвегии сцепные качества дорож ных покрытий достаточно высокие в результате влияния использования шипованных шин, низких температур, а также более крупнозернистых камен ных материалов в покрытии по сравнению с другими странами (например, Великобритания и США). Тем не менее, риск попасть в ДТП возрастает на влажном покрытии. В зимний период могут возникнуть опас ные ситуации, вызванные повышением скользскости покрытия дороги. Мероприятия, направленные на повышение сцепных качеств дорожных покрытий, должны обеспечить достаточно высокое сцепление шины колеса автомобиля с дорожным покрытием для безопасного маневрирования и торможения при лю бых погодно-климатических условиях, обеспечивая высокую комфортабельность вождения автомобиля.

Мероприятия по повышению сцепных качеств дорожных покрытий

Имеется широкий круг мероприятий, направ ленных на повышение сцепных качеств дорожных покрытий. Наиболее часто укладывают новый слой дорожного покрытия с высокими сцепными качест вами, к которым относится в первую очередь дрени рующий асфальтобетон, имеющий высокий коэффи циент сцепления. Другой метод - это фрезерование бороздок в дорожном покрытии. Эти бороздки имеют ограниченный срок службы, так как они быстро ис тираются или забиваются грязью.

Дренирующий асфальтобетон имеет грануло метрический состав, отличающийся от обычного ас фальтобетона. Дренирующий асфальтобетон имеет в своем составе относительно крупные фракции ка менного материала. Между ними формируются поры, через которые дренируется вода и которые способст вуют снижению уровня шума (Kielland, 1988). Швед ские исследования показали, что дренирующий ас фальтобетон первые пять лет службы также износо устойчив к воздействию шипованных шин колес ав томобилей, как и обычный асфальтобетон (W(oa)gberg, 1985). Дренирующий асфальтобетон обеспечивает такое же хорошее сцепление и в зим них условиях, как и обычный асфальтобетон (Gustafsson, 1986).

Повышение сцепных качеств дорожного покры тия особенно актуально на участках дорог, где уро вень риска попасть в ДТП высок или требуется обес печение высокой величины коэффициента сцепления (пересечения в одном уровне, кривые в плане и др.). В Англии требования, предъявляемые к величине коэффициента сцепления, меняются в зависимости от дорожных условий и условий конкретного пересече ния в одном уровне.

Влияние на аварийность

Имеется целый ряд исследований, посвященных влиянию мероприятий по повышению сцепных ка честв дорожных покрытий на количество дорожно-транспортных происшествий. Приведенные в на стоящем разделе результаты основаны на следующих исследованиях:

Dearinger og Hutchinson, 1970 (Великобритания и США).
Hankins, Morgan, Ashkar og Tutt, 1971 (США).
Hatherly og Lamb, 1971 (Великобритания).
Karr, 1972 (США).
Mahone og Runkle, 1972 (США).
Risenbergs, Burchett og Napier, 1973 (США).
Adam og Shah, 1974 (США).
Hatcher, 1974 (США).
Risenbergs, Burchett og Warren, 1976 (США).
Hatherly og Young, 1977 (Великобритания).
Schulze, Gerbaldi og Chavet, 1977 (Франция).
Zipkes, 1977 (Швейцария).
Burns, 1981 (США).
Gallaway, Benson, Mounce, Bissell & Rosenbaum, 1982 (Ка нада и США).
Wong, 1990 (США).
Tromp, 1994 (Нидерланды).

Большинство исследований было выполнено и проведено в восьмидесятые годы в Великобритании и США. Исследования были проведены на тех участ ках дорог, где имело место большое число ДТП и на которых коэффициент сцепления был очень низким. К сожалению, не все исследования содержат инфор мацию о том, насколько повысилась величина коэф фициента сцепления после нанесения продольных бороздок на покрытии или после укладки нового слоя асфальтобетона. Среди рассмотренных исследований не имелось норвежских исследований. Не учтены результаты, полученные до и после проведения ме роприятий по повышению сцепных качеств покры тий на участках дорог, где имело место большое чис ло ДТП и где не принимался во внимание коэффици ент регрессии количества ДТП. Такие исследования, судя по всему, переоценили влияние использованных мероприятий. На основании этих оценок в табл. 2.3.1. собраны наилучшие примеры влияния повышения сцепных качеств покрытия на количество ДТП.

Мероприятия по повышению сцепных качеств дорожных покрытий особенно эффективны на по крытиях, которые имели небольшие величины коэф фициента сцепления. В приведенном выше обзоре предполагалось, что приведенные величины коэффи циентов сцепления были получены как для сухих, так и влажных покрытий дорог. Улучшение сцепных ка честв дорожного покрытия оказывает существенное влияние на величину материального ущерба и уро вень травматизма. Когда коэффициент сцепления в исходной точке составлял около 0,7, повышение его величины не приводило к изменению количества ДТП. При исходной величине коэффициента сцепле ния ниже 0,7, повышение сцепных качеств покрытия приводило к снижению общего количества ДТП на сухом покрытии на 10%. Все снижения достигаются за счет снижения количества происшествий на влаж ном покрытии.

Таблица 2.3.1. Влияние мероприятий по повышению сцепных качеств дорожного покрытия на количество ДТП

Степень тяжести ДТП	Процентное изменение количества ДТП
Влияние на тип ДТП	Наилучший ре зультат	Пределы колебания резуль татов
Улучшение сцепления на 0,1, где коэффициент сцепления был 0,5 и ниже
Травматизм	ДТП на влажном покрытии	-40	(- 55;- 39)
ДТП на сухом покрытии		(- 10; +5)
Все ДТП на дороге	-10	(-20; -4)
Материальный ущерб	ДТП на мокром покрытии	-40	(- 55; -30)
ДТП на сухом покрытии		(- 10; +5)
Все ДТП на дороге	-10	(-20;- 4)
Улучшение сцепления на 0,1, где коэффициент сцепления был 0,6
Травматизм	ДТП на влажном покрытии	-25	(-33; -17)
ДТП на сухом покрытии		(-5; +5)
Все ДТП на дороге	-6	(-12; -1)
Материальный ущерб	ДТП на влажном покрытии	-25	(- 33; -17)
ДТП на сухом покрытии		(- 5; +5)
Все ДТП на дороге	-6	(-20;- 1)
Улучшение сцепления на 0,1, где коэффициент сцепления был 0,7
Травматизм	ДТП на влажном покрытии	-15	(- 25;- 5)
	ДТП на сухом покрытии		(- 5; +5)
	Все ДТП на дороге	-4	(- 10; +3)
Материальный ущерб	ДТП на влажном покрытии	-15	(- 25;- 5)
	ДТП на сухом покрытии		(- 5; +5)
	Все ДТП на дороге	-4	(- 10; +3)

Влияние на пропускную способность дорог

Повышение сцепных качеств дорожных покры тий влияет на скоростной режим транспортного по тока в первую очередь за счет того, что повышается также ровность дорожного покрытия (Karan, Haas og Kher, 1976; Cooper, Jordan og Young, 1980; Cleveland, 1987; Anund, 1992). Отмечалось увеличение скорости движения транспортного потока на 10 км/ч, однако чаще всего отмечалось увеличение скорости движе ния на 2-5 км/ч.

Влияние на окружающую среду

При типичной плотности движения транспорт ного потока на дорожном покрытии из дренирующе го асфальтобетона достигается уменьшение уровня шума на 3-5 дБА (Storeheier, 1996). Максимальное снижение уровня транспортного шума имеет место, когда старое, гладкое асфальтобетонное покрытие заменяется на новое из дренирующего асфальтобето на с достаточно высокой пористостью и с размером зерен до 16 мм. Это относится к дорогам с допусти мой скоростью движения 50 км/ч и выше при сравни тельно однородном и спокойном транспортном пото ке.

Отмеченные выше величины снижения уровня шума от движения транспортного потока были за фиксированы сразу после укладки нового слоя дре нирующего асфальтобетона. Дорожные покрытия утрачивают отмеченные выше показатели и свойства в течение первого зимнего сезона, если на дороге не проводятся работы по ремонту и содержанию дорож ного покрытия. При низкой интенсивности движения дорожное покрытие сохраняет свои свойства дольше. В тех странах, где запрещено использование шин с шипами, шумоподавляющий эффект дренирующего асфальтобетона может сохраняться на период от 3 до 5 лет (Storeheier, 1996).

Укладка дренирующего асфальтобетона приво дит к уменьшению разбрызгивания воды под колеса ми автомобилей. Это улучшает видимость в дождли вую погоду и позволяет уменьшить расход жидкости для очистки лобового стекла автомобиля.

Затраты

Затраты на укладку дренирующего асфальтобе тона в условиях Норвегии рассчитаны только для одного случая (Elvik, 1987), когда слой такого ас фальтобетона был уложен на участке дороги госу дарственного значения протяженностью около 60 км. Затраты на проведение этих работ составили около 220.000 крон на 1 км дороги. Данная цифра включает все расходы по укладке нового покрытия, включая и дополнительные затраты, связанные с приготовлени ем смеси дренирующего асфальтобетона. Так как дренирующий асфальтобетон укладывают только тогда, когда дорожное покрытие в любом случае тре бует замены, то значимыми здесь являются только дополнительные затраты по сравнению с теми затра тами, которые нужно было бы осуществить при ук ладке обычного асфальтобетонного покрытия. Ана лиз затрат и выгод от укладки дренирующего асфаль тобетона, осуществленного в районе г. Осло в Норве гии (Kielland, 1988), показал, что дополнительные затраты, связанные с укладкой дренирующего ас фальтобетона, оказались на 10 крон /1 м дороги больше, чем при укладке обычного асфальтобетона, составивших 10.000 крон на 1 км дороги. В перерас чете на цены настоящего времени указанные затраты составляют 15.000 крон на 1 км дороги.

Эффект от средств, вложенных на реализацию мероприятий

При анализе эффективности инвестиций в ук ладку дренирующего асфальтобетона на всех автома гистралях региона Фрекристад/Сарпсборг (Норвегия) протяженностью 123 км, имеющих интенсивность движения 2000 авт/сут, предполагалось, что ежегод но (при общем ежегодном количестве происшествий 115) можно было бы избежать 7 ДТП с человечески ми травмами, а также учесть тот факт, что 470 чело век, которые в рассматриваемое время страдали от транспортного шума, были бы в меньшей мере под вержены воздействию шума от движения автомоби лей (Kielland, 1988). Снижение потерь от дорожно транспортных происшествий оценивалось в 0,49 млн. крон/ год и выгода от снижения уровня транспортно го шума - 0,19 млн. крон в год. Общий эффект от реализации мероприятия составил 0,68 млн. крон в год. Ежегодные затраты на реализацию мероприятия составляют около 1,23 млн. крон. Соотношение вы годы и затрат в данном случае составляет 0,55.

Анализ эффекта от инвестиций, основанный на данных для участков дорог, на которых в 1986 году был уложен дренирующий асфальтобетон (Elvik, 1987), основан на предположении, что соотношение выгоды и затрат находится на уровне 0,40. Включен ные в данный анализ участки дорог имели более низ кую интенсивность движения (суточная интенсив ность до 1000 авт/сут) и проходили по малонаселен ной местности.

В обоих рассмотренных выше для условий Нор вегии анализах число ДТП, которых можно было бы избежать, гораздо ниже, чем в современных услови ях. Кроме того, эти анализы не учитывали влияние дренирующего асфальтобетона на пропускную спо собность дорог. Результаты этих анализов нельзя считать представительными для современных усло вий. Чтобы проиллюстрировать возможное влияние укладки дренирующего асфальтобетона на условия движения на трех различных дорогах, предлагаем вниманию читателя пример расчета.

Первая дорога - дорога государственного значе ния, проходящая вне населенных пунктов, с суточной интенсивностью движения, равной 2000 авт/сут, и с уровнем риска ДТП, равным 0,20 происшествий с травматизмом на 1 млн. авт-км пробега. Вторая доро га - дорога государственного значения, проходящая через населенный пункт, с суточной интенсивностью движения, равной 7000 авт/сут, и с уровнем риска ДТП, равным 0,40 происшествий с травматизмом на 1 млн. авт-км пробега. Третья дорога - скоростная автомагистраль класса А с суточной интенсивностью движения, равной 25000 авт/сут, и с уровнем риска ДТП, равным 0,07 происшествий с человеческим травматизмом на 1 млн. авт-км пробега. Предполага ется, что благодаря укладке дренирующего асфаль тобетона аварийность снижается на 4%. Скорость повышается с 75 до 78 км/ч на дороге, проходящей вне населенных пунктов, и с 47 до 50 км/ч на дороге, проходящей по населенному пункту, а на скоростной автомагистрали - с 85 до 88 км/ч. Дренирующий ас фальтобетон на 10% дороже обычного асфальтобето на (его более низкая прочность вызывает потреб ность в более частом его обновлении). Эксплуатаци онные расходы не изменяются. В населенных пунк тах эффект от снижения уровня шума от движения транспорта оценивается в 0,05 крон на 1 км пройден ного пути.

Расчеты показывают снижение затрат, вызван ных ДТП, на 16000 крон на 1 км пути вне населенных пунктов. Экономия времени оценивается в 37000 крон. Общая выгода составляет 53000 крон на 1 км дороги. Затраты на проведение работ составляют 55000 крон на 1 км дороги в год. Поэтому для участ ков дорог, проходящих вне населенных пунктов,укладка дренирующего асфальтобетона не считается социально-экономически выгодной.

Для дорог, проходящих по населенным пунктам, экономия от снижения количества ДТП составляет 130000 крон /1 км дороги, экономия времени - 325000 крон на 1 км дороги и экономия от уменьшения эко логического ущерба - 130000 крон на 1 км дороги в год, т.е. всего 585000 крон на 1 км дороги в год. За траты на реализацию мероприятия оцениваются в 80000 крон на 1 км дороги. Для скоростных автомагистралей экономия от снижения количества ДТП составляет 70000 крон на 1 км дороги, экономия времени - 325000 крон на 1 км дороги, всего 435.000 крон. Расходы на реализацию мероприятия составляют 300000 крон на 1 км дороги.

Эти примеры показывают, что выгода от укладки дренирующего асфальтобетона превышает затраты, связанные с укладкой, когда речь идет об автомагист ралях и дорогах, проходящих по населенным пунктам. Если сравнивать выгоду и затраты при укладке дрени рующего асфальтобетона с выгодой и затратами при укладке обычного асфальтобетона, оказывается, что обычный асфальтобетон является более выгодным на скоростных автомагистралях (см. п. 2.1). В сопоставле нии с обычным асфальтобетоном, дренирующий ас фальтобетон, по видимому, выгоден в населенных пунктах, в которых он позволяет достичь снижения уровня транспортного шума. Характерно, что этот эф фект "сглаживается" довольно быстро, если исключить из расчета влияние на снижение уровня транспортного шума. Дренирующий асфальтобетон по прежнему со храняет свой положительный социально-экономический эффект в населенных пунктах, где влияние на снижение ДТП наиболее значимое.

Дата добавления: 2015-06-27