Эксплуатация автомобильных дорог и их содержание

Окончание. Начало в СиН №6

Диагностика автомобильных дорог и системы управления
В настоящее время в условиях становления экономической стабилизации задача оптимального распределения имеющихся финансовых ресурсов становится весьма актуальной.
Для этих целей применяют системы управления состоянием дорог.
Важнейшими для работы системы являются данные о местоположении (объектов, характеристик, параметров и др.). Сам по себе разумеющийся процесс сбора данных о местоположении может стать серьезной проблемой для работы системы управления в целом, так как данные, логически характеризующие объект, могут физически относиться к другому объекту.
Местоположение определяется в различных системах отсчета на автомобильных дорогах. Уточнение системы отсчета выполняют при помощи высокоточной, производительной аппаратуры глобального космического позиционирования.
Для работы требуются достоверные данные о многих дорожных параметрах. Для поддержания работоспособности системы одной из основных задач является регулярное обновление данных. Устаревшая информация для системы управления даже хуже, чем ее отсутствие.
Для функционирования системы управления транспортно-эксплуатационным состоянием автомобильных дорог требуются данные: технического уровня дорог, по эксплуатационному состоянию дорог; по интенсивности дорожного движения и составу транспортного потока, об издержках пользователей дорог; хронологические данные по проводимым ремонтам и данные ежегодных наблюдений за опытными участками.

Диагностика дорог является основным элементом системы сбора информации. При выборе системы диагностики необходимо четко сформулировать цели.
1. Определение технического состояния, в котором находится дорога в рассматриваемый период времени.
Этот вид работ выполняется при помощи технических средств по измерению упругого прогиба для определения прочности дорожной одежды при помощи дефлектометра падающего груза, прогибомера, установки динамического нагружения, по измерению ровности при помощи анализатора продольного профиля, профилографа, толчкомера, по измерению коэффициента сцепления, измерению шероховатости покрытия при помощи профилографа, “метода объемного пятна”, “метода песчаного пятна”; по деформации дорожных одежд.
2. Прогнозирование технического состояния, в котором окажется автомобильная дорога по истечении определенного периода времени.
3. Выяснение первопричин возникновения тех или иных дефектов. Этот вид диагностики базируется на данных контроля качества дорожно-строительных материалов, используемых при строительстве, материалах анализа условий эксплуатации дороги, закономерностях изменения свойств материалов под воздействием природных факторов и транспортных нагрузок. Полезными при этом могут быть банки данных, отражающие особенности эксплуатации автомобильной дороги за весь рассматриваемый период.
Диагностика автомобильных дорог как наука или методически обоснованная система сбора и анализа данных при технической и эксплуатационной оценке автомобильных дорог неразрывно связана с организацией всех дорожных работ. Данные диагностики позволяют оценить принятые проектные решения, установить недостатки, которые были допущены при строительстве, выбрать наиболее экономичные методы содержания и ремонта дорог.
Собранная информация о транспортно-эксплуатационном состоянии дорог поступает в автоматизированный банк дорожных данных, формируется дорожный кадастр и географическая информационная система.
На основе собранных данных в системе управления транспортно-эксплуатационным состоянием автомобильных дорог выполняется инженерный анализ, необходимый для оценки состояния участка и назначения стратегии ремонтов, прогнозирования состояния покрытий, расчета скорости движения транспортного потока; экономический анализ позволяет выбрать для годовой программы ремонтных мероприятий те участки дорог, ремонт которых даст наибольший экономический эффект в масштабе сети.

Качество и надежность дорожных покрытий
Качество и надежность автомобильных дорог зависит от технического и транспортно-эксплуатационного состояния составляющих ее элементов. Дорожное покрытие является важнейшим элементом дороги, оказывающим непосредственное влияние на условия движения. Поэтому вопросы качества и надежности покрытий имеют первостепенное значение.
Проблема обеспечения эксплуатационной надежности дорожных покрытий охватывает широкий круг вопросов: от применения теории надежности и математической статистики до анализа влияния климатических и эксплуатационных условий на работу покрытий, совершенствования оценки покрытия, контроля качества материалов и обоснования рациональной технологии проведения работ.
Как строительство, так и эксплуатация дорожных покрытий (в том числе их поверхностная обработка) требуют значительных затрат дорожно-строительных материалов и денежных средств. В целях установления оптимального баланса между затратами на строительство и на эксплуатацию покрытий необходимо обеспечивать оптимальный уровень эксплуатационной надежности дорожных одежд. Определение оптимального уровня эксплуатационной надежности представляет собой технико-экономическую задачу.
Обеспечение высокого уровня эксплуатационной надежности требует значительных затрат при строительстве в связи с необходимостью применения высококачественных материалов и устройства конструкции повышенной капитальности. Уменьшение строительной стоимости за счет применения местных материалов и снижения капитальности конструкции приводит к снижению эксплуатационной надежности и, следовательно, к более быстрому накоплению повреждений и росту эксплуатационных затрат.

Обеспечение максимальной экономической эффективности связано с обеспечением не максимальной, а оптимальной надежности конструкции, т.е. требования к надежности должны находиться в соответствии с реальными возможностями достигнутого технического уровня. Для решения этой задачи необходима объективная количественная оценка уровня эксплуатационной надежности покрытий с учетом особенностей режима движения по дороге, конструкции дорожной одежды, климатических условий, характеристик применяемых материалов. Количественная оценка эксплуатационной надежности покрытий опирается на общие положения теории надежности.
В теории надежности согласно принятой терминологии объект исследования называют изделием и понимают под ним элемент, систему или часть системы. Простым объектом считают материальное тело конечных размеров, являющееся однородным во всех измерениях и защищенным от всех внешних воздействий, за исключением приложенной нагрузки. Сложный объект представляет собой гетерогенную систему. Как правило, технические объекты и конструкции составляются из ряда узлов или элементов и представляют собой сложные объекты. Отнесение объекта к простым или сложным зависит от выбранного критерия однородности, т.е. физического уровня оценки гомогенности структуры объекта.
Дорожную конструкцию можно рассматривать как сложный объект и подходить к этой проблеме двояко. Во-первых, объект “дорожная одежда” можно представлять как систему простых объектов — материалов конструктивных слоев. В свою очередь, материал (например, асфальтобетон) можно рассматривать как сложный объект, составленный из системы простых объектов — частиц щебня, песка, порошка и битума. Битум также можно рассматривать как сложный объект, представляющий собой систему надмолекулярных структур и ассоциаций различных структурных элементов. Во-вторых, покрытие можно рассматривать как систему, характеризуемую отдельными параметрами — ровностью, прочностью, сцеплением, дефектностью. Теория надежности позволяет обосновать общие приемы и методы, которых следует придерживаться при проектировании, строительстве и эксплуатации изделий для обеспечения максимальной эффективности их использования.
Одна из задач теории надежности — разработка методов расчета надежности сложных объектов исходя из надежности составляющих их простых объектов. Для всех расчетов надежности систем (конструкций) есть одно общее условие: надежности основных элементов, образующих систему, должны быть известны. Так, для определения надежности асфальтобетонных покрытий необходимо учитывать надежность материалов конструктивных слоев, в частности, асфальтобетона.

Качеством покрытия принято называть совокупность свойств, определяющих степень пригодности покрытия для использования по назначению. Свойствами, определяющими качество покрытия дороги, в наиболее общем случае являются ровность, прочность, степень дефектности, коэффициент сцепления. Однако этот перечень не является исчерпывающим. В зависимости от конкретных условий в него можно добавить шероховатость покрытия, колейность, площадь пучинистых участков, свойства, определяющие яркость покрытия, и т.п.
Иными словами, объект считается надежным, если он следует ожидаемому закону поведения, т.е. функционирует ожидаемым образом. Термин надежности имеет четко определенный количественный смысл: это вероятность безотказной работы в течение заданного промежутка времени при определенных условиях эксплуатации. Понятие отказа означает изменение состояния объекта, в результате которого нарушается его нормальная эксплуатация в соответствии с заданными нормами. Работа объекта в пределах допусков считается нормальной, а выход за пределы допусков считается отказом. Таким образом, уровень надежности объекта, функционирующего в определенных условиях, зависит от уровня технических требований, определяющих критерии отказа.
Основой для назначения допустимых границ изменения параметров, выход за пределы которых должен считаться отказом, служат инженерные, физические и экономические соображения. Для дорожных покрытий важнейшими критериями отказа, лежащими в основе определения надежности, являются нарушения норм ровности и прочности покрытия, снижение величины коэффициента сцепления автомобильного колеса с покрытием ниже требуемого значения, появление значительного количества дефектов.
Для контроля и оценки качества и надежности дорог осуществляются диагностика дорог, осмотры дорог, мероприятия по контролю качества дорожно-ремонтных работ.
В целом проблема качества и надежности автомобильных дорог является комплексной. Ее решение связано с материалами, машинами, технологией и культурой выполнения дорожных работ.

Озеленение и обустройство автомобильных дорог
Необходимыми составляющими качества автомобильных дорог являются озеленение дорог, декоративное и инженерное обустройство дорог. Озеленение и обустройство осуществляются в процессе строительства дорог и постоянно совершенствуются при их содержании и ремонтах. Дорожные ремонтно-эксплуатационные организации постоянно осуществляют уход за элементами обустройства и по мере необходимости выполняют работы по их ремонту и реконструкции. К основным элементам инженерного обустройства относятся снегозащитные и декоративные насаждения, малые архитектурные формы, системы маршрутного ориентирования, предприятия и базы дорожного сервиса.
Снегозащитные насаждения создаются в местах возможных снегозаносов дороги. Они представляют собой лесные снегозадерживающие полосы из деревьев и кустарников различной высоты. В зависимости от объема снегоприноса они размещаются на расстоянии от 15 до 50 м, а их структура может состоять из двух и более рядов деревьев. Декоративные насаждения выполняют эстетические функции, а, кроме того, способствуют защите окружающей среды от выбросов пыли и вредных воздействий выхлопных газов автомобилей. Озеленение устраивают с учетом соблюдения принципов ландшафтного проектирования, охраны природы, обеспечения естественного проветривания дорог, защиты природных территорий от шума. Большую роль на автомобильных дорогах играют малые архитектурные формы, которые способствуют созданию комфорта для пользователей дорог и вносят вклад в развитие культурно-исторических традиций.
В последние годы в Республике Беларусь особую значимость приобрела система маршрутного ориентирования. Комитетом по автомобильным дорогам разработаны и утверждены формы различных информационных знаков, которые способствуют однозначному информированию участников дорожного движения на всех магистральных дорогах.

Для обеспечения различных запросов водителей, пассажиров, туристов создана и развивается система сервисного обслуживания.
Она включает автовокзалы, гостиницы, кемпинги, столовые, станции технического обслуживания автомобилей, автозаправочные станции, пункты связи, площадки отдыха, пункты пересадки пассажиров и др. Комитетом по автомобильным дорогам утвержден план развития дорожного сервиса на период до 2005 г.
Для обеспечения круглогодичного бесперебойного и безопасного движения по дороге с соответствующими скоростями и нагрузками дорожной службой проводятся различные эксплуатационные мероприятия, система которых включает в себя содержание дорог, ремонт текущий, ремонт средний и ремонт капитальный.
Содержание дорог состоит в поддержании на требуемом уровне транспортно-эксплуатационного состояния дороги и обеспечении нормальных условий движения на дороге в любое время года и в любых погодных условиях. Текущий ремонт — систематические планово-предупредительные работы по предупреждению и исправлению мелких повреждений дороги и ее сооружений, проводимые в течение всего года на всем протяжении дороги.

При среднем ремонте выполняются работы по восстановлению слоя износа дорожных покрытий и улучшению транспортно-эксплуатационных качеств дороги и дорожных сооружений. Капитальный ремонт — периодические комплексные работы, выполняемые один раз в несколько лет и направленные на полное восстановление основных эксплуатационных качеств дороги и дорожных сооружений.
Исключительно важное значение в процессе ремонта и содержания дорог имеет правильный выбор технологии работ. Технология как наука о совокупности организационно-технических приемов, выполняемых в определенном режиме и последовательности, в процессе производства готовой продукции находится в постоянном развитии. В настоящее время все основные работы механизированы и выполняются комплексными бригадами, располагающими транспортными средствами, электро- и пневмоинструментом, сложными дорожно-ремонтными многофункциональными машинами. Основой для внедрения прогрессивных технологий производства дорожных работ явилось дорожное машиностроение.
В дорожно-ремонтных работах широкое применение находят прогрессивные дорожно-строительные материалы: кубовидный щебень, модифицированные битумы, битумные катионные эмульсии, холодные эмульсионно-минеральные смеси, латексные битумные эмульсии, литые асфальтобетоны, геотекстильные материалы, а также элементы дорожных металлических ограждений с цинковым и полимерным покрытием, дорожные знаки повышенной стойкости к механическим и атмосферным воздействиям и др.
Дальнейшее развитие технологии ремонта автомобильных дорог будет базироваться на новейших машинных комплексах, высокоэффективных строительных материалах, надежных методах пооперационного контроля производственных процессов и передовых методах организации труда.

Автор выражает признательность фирме “Сандэй” за помощь в подготовке материала.

Подготовил Юрий ЛУКАШЕВИЧ