CC BY
15УДК 625
С.В. КАРПЕЕВ, О.И. ДОРОШЕНКО, инженеры, С.М. ЕВТЕЕВА, канд. техн. наук, Саратовский государственный технический университет; А.В. КОЧЕТКОВ, д-р техн. наук, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Инновационные решения вертикальной дорожной разметки
Время реакции водителя при изменении дорожной обстановки зависит от положения сигнала в поле его зрения. В реальных условиях эта зависимость более сильная, чем в лабораторных опытах. Надежность распознания объектов и обнаружения каких-либо сигналов периферийным зрением зависит от световых и цвето-технических характеристик сигнала. Это обстоятельство объясняется строением сетчатки глаза человека: центральная часть более чувствительна к контрасту, а периферийная — к цвету. Для светового сигнала продолжительность обнаружения почти вдвое меньше, чем для сигнала, имеющего малое отличие по яркости от фона. При удалении от центра поля зрения по горизонтали на 30о время реакции на световой сигнал увеличивается в среднем на 0,15 с, а на появление объектов — на 0,25 с.
Одним из важных результатов проведенных специалистами научных исследований стали сотни фотографий, свидетельствующие о малом уровне контрастности на цементобетонных дорожных покрытиях, особенно на юге США (Майами, Сан-Франциско, Лас-Вегас). Разметка на них практически не видна (рис. 1).
Встречаются участки, где регулирование светотехнических характеристик производится путем повышения уровня контрастности за счет применения закрашивания черным цветом белых и черных линий или нанесения черных окантовочных линий (рис. 2, 3), что обеспечивает видимость разметки и в темное время.
Видимость горизонтальной разметки определяется отношением яркости поверхности разметки к ее освещенности. В светлое время наблюдается диффузное освещение от солнечного света. Оценка видимости дорожной разметки оценивается коэффициентом яркости при диффузном освещении.
В темное время суток освещенность горизонтальной дорожной разметки может создаваться светом фар автомобилей, наружными осветительными установками, луной, освещением примыкающей железной дороги, факелами предприятий, объектами дорожной инфраструктуры, средствами наружной рекламы, управления движением и др.
Однако человеческий глаз оценивает присутствие дорожной разметки не по физическим характеристи-
кам, например по степени яркости, а приспосабливаясь по степени контраста с окружающим фоном.
Известно, что белая полоса хорошо различима на темном фоне и практически неразличима на светлом (белом) фоне. Выпадение осадков, туман, пыль и аэрозоль в воздухе, загрязнение дорожного покрытия, а также использование противогололедных материалов могут сильно повлиять на цвет окружающего дорожного покрытия и изменить видимость горизонтальной разметки.
В различных дорожных условиях использование только параметра световозвращения дорожной разметки не может адекватно оценивать ее светотехнические характеристики. Пример высококонтрастного изображения дорожной разметки представлен на рис. 4.
Оценить контрастность дорожной разметки относительно фона (дорожного покрытия) можно, применяя методы фотосъемки цифровым аппаратом и обработкой изображения на компьютере. Авторами разработан программный модуль «Светлота и контрастность разметки 2009», позволяющий в автоматизированном режиме с помощью фотоснимков участков дорожной разметки определять уровень и абсолютное значение светлоты и контрастности разметки относительно светотехнических характеристик дорожного покрытия. Модуль прост в использовании, отличается минимальной погрешностью определения контрастности. В программном модуле была решена задача анализа цветности.
Использовались следующие термины из оптики.
Контраст — разница в характеристиках различных участков изображения, а также способность фотографического материала или оптической системы воспроизводить это отличие. Степень контраста чаще всего выражается безразмерной величиной, отношением или логарифмом отношений.
Оптический контраст — различимость предмета наблюдения от окружающего его фона. Цветовой контраст — разновидность оптического контраста, связанная с разницей цветовых оттенков. Контраст изображения, диапазон яркостей изображения — отношение яркостей самой светлой и самой темной частей изображения.
Контраст освещения — величина, описывающая различие в яркости по-разному освещенных объекта и
Рис. 1. Отсутствие видимости (контрастности) дорожной разметки на цементобетонных покрытиях
Рис. 2. Обеспечение контрастности разметки в Майами (США)
научно-технический и производственный журнал Q'j'prjyfj'ijj^jlj^js 38 октябрь 2012 ~ Л1] ®
Рис. 3. Закрашивание черным цветом белых и желтых линий разметки
Рис. 4. Высококонтрастное изображение дорожной разметки
Рис. 5. Расположение защитной пластиковой панели на дорожном ограждении
фона. Количественно выражается как отношение разницы яркостей к их сумме и лежит в пределах 0—1. При использовании нескольких ламп-вспышек контраст освещения задается соотношением их мощностей, положением и направлением.
В мировой практике из металлических покрытий наиболее широко используют цинковые. Основными причинами, обусловливающими выбор цинковых покрытий для защиты изделий из стали и чугуна, являются относительно невысокая стоимость цинка, а также тот факт, что, обладая большим электроотрицательным стационарным потенциалом, чем железо (на 0,2—0,3 В), цинк при воздействии агрессивных сред (в виде электролитов) медленно растворяется за счет электрохимических реакций, защищая тем самым ферритную подложку. К недостаткам следует отнести отсутствие декоративных свойств у диффузионного цинкового покрытия (покрытие темно-серого, серого цветов без блеска).
Инновационным подходом к качественному нанесению вертикальной разметки с одновременной защитой от атмосферной коррозии металлических дорожных ограждений можно считать пластиковые панели. Путем нанесения качественной вертикальной разметки, являющейся одним из средств организации дорожного дви-
жения, можно достичь улучшения ориентирования водителя и добиться снижения аварийности.
Основополагающим материалом для создания изделия, позволяющего сформировать вертикальную разметку, послужили полиолефины. Материалы на их основе наилучшим образом отвечают жестким требованиям по физико-механическим свойствам. Полиоле-фины — высокомолекулярные соединения, образующиеся при полимеризации или сополимеризации ненасыщенных углеводородов — олефинов. Из полиолефинов наиболее широко известны полиэтилен и полипропилен [1]. Полиолефины характеризуются высокой степенью кристалличности, обусловливающей достаточную механическую прочность, высокими диэлектрическими показателями, устойчивостью к действию агрессивных веществ.
По масштабу промышленного производства и широте областей применения (пленки и волокна, электроизоляционные покрытия, литьевые изделия и др.) полиолефины не имеют себе равных среди термопластичных материалов. Это обусловлено как ценными техническими свойствами указанных полиолефинов, так и наличием для их производства дешевого и доступного нефтехимического сырья — этилена и пропилена.
Суть нового метода заключается в применении изготовленного из специально разработанной пластмассы профиля, по своей конфигурации повторяющего профиль металлического барьерного ограждения [2—5]. Профиль из пластмассы заданной длины и цвета монтируется поверх металлического барьерного ограждения. Чередование панелей черного и белого цветов создает эффект контрастной вертикальной разметки.
Защитные пластиковые панели представляют собой пластиковый профиль, изготовленный с определенными размерами, заданным сигнальным цветом и повторяющий профиль металлического барьерного ограждения.
В рекомендациях [3] вводится понятие контраста защитных пластиковых панелей как восприятие количественного или качественного различия двух частей поля зрения, видимых одновременно или последовательно, для обеспечения зрительного ориентирования
— способности водителя оценивать и прогнозировать дорожные условия в процессе движения [3].
Введены относительные параметры: относительное удлинение при разрыве — 660% и линейный коэффициент термического расширения — (1,7—2). 104, 1/оС. Внешний вид и вид лицевой поверхности защитных пластиковых панелей контролируют визуально в сравнении с контрольными (эталонными) образцами.
Определение относительного удлинения и истинного напряжения в точке разрушения рекомендуется производить по ГОСТ 11262 на не менее пяти образцах в форме лопатки второго типа при скорости раздвижения зажимов испытательной машины (50±5) мм/мин.
Пример расположения защитной пластиковой панели приведен на рис. 5.
Способ применения защитных пластиковых панелей на дорожных ограждениях показан на рис. 6.
Также необходимо отметить известные в практике оценочные значения светоотражения цветов: для белого
— 80%, для черного — 9%. Эти данные позволяют использовать для оценки черно-белой контрастности прибор определения светоотражения, разработанный ФГУП «РОСДОРНИИ».
Защитные пластиковые панели служат для создания вертикальной разметки по ГОСТ Р 51256—99 и ГОСТ Р 52289—2004 на металлическом барьерном ограждении, являются дополнительным материалом, предотвращающим развитие очагов коррозии на поверхности металлического барьерного ограждения. Изготавливаются по полимерной технологии черного, белого, желтого или
научно-технический и производственный журнал
октябрь 2012
39
любого другого цветового решения по согласованию с заказчиком. Условное обозначение — ЗПП.
Геометрические размеры панелей должны обеспечивать прилегание панелей к металлическому профилю и соответствовать размерам, указанным на чертежах производителя (рис. 7), утвержденным в установленном порядке. Предельные отклонения размеров панелей по длине и ширине ±1; по толщине ±0,5 мм.
Поверхность панелей должна быть гладкой, однородной, не содержащей посторонних включений и загрязнений. Не допускается наличие пузырей, потеков, вспучивания, трещин, кратеров. Монтаж панелей производят после установки металлического барьерного ограждения. Для монтажа разборку металлического основания ограждений производить не требуется. Крепление панелей на металлическое барьерное ограждение осуществляют за счет профильных замков, выполненных по внешним кромкам панелей, на всю длину и дополнительно болтовыми соединениями, входящими в штатную комплектацию металлических барьерных ограждений.
Допускается установка панелей на металлические барьерные ограждения с любым сроком эксплуатации, нарушением целостности защитного слоя и следами коррозии. Для удаления загрязнений с поверхности металлического барьерного ограждения разрешается применение механизированной мойки с использованием воды технического назначения под давлением.
Перед началом проведения монтажных работ по нанесению защитных пластиковых панелей лицевая поверхность металлического барьерного ограждения должна быть сухой и чистой.
Перед установкой панелей с лицевой поверхности металлического ограждения должны быть удалены загрязнения и демонтированы дорожные световозвращатели.
Панели являются симметричными изделиями и в выборе направления при монтаже (установке) не нуждаются. Монтаж производят при помощи специального приспособления, входящего в комплект поставки, и в соответствии с требованиями инструкции, прилагаемой к каждой партии. Установку дорожных световозвращателей поверх панелей рекомендуется начинать после установки всего участка панелей и в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50971—96. Монтаж осуществляют, не прерывая движения автомобильного транспорта. Место проведения работ необходимо оградить в соответствии с инструкцией по организации движения и ограждению места производства дорожных работ.
Панели предназначены для использования на металлическом барьерном ограждении, изготовленном в соответствии с ГОСТ 26804—86. Применение их позволяет: значительно повысить уровень безопасности дорожного движения за счет улучшения видимости барьерных ограждений; отказаться от необходимости ежегодного нанесения вертикальной разметки; снизить эксплуатационные издержки за счет использования механизированных методов очистки; обеспечить защиту металлического барьерного ограждения от коррозии; продлить срок службы металлического барьерного ограждения; улучшить общий эстетический вид.
Стоимость 1 км пластиковых панелей для применения на металлических барьерных ограждениях 480 тыс. р. (стоимость панелей 450 тыс., монтажа — 30 тыс. р.). Ожидаемый эффект за счет применения пластиковых панелей для вертикальной разметки 204,8 тыс. р./г. Окупаемость 1,5 г. Территориальный сметный норматив 215,17. Шифр и код сметного норматива МТСН 81-98-98, 6.68-77-1, табл. 68-77; 5217200000; 5772271000.
В результате выполненных исследований предложено применение защитных пластиковых панелей как инновационный метод нанесения вертикальной разметки на барьерные ограждения.
Рис. 6. Варианты использования защитных пластиковых панелей на дорожных ограждениях
Рис. 7. Общий вид сечения панели
Переход от измерения абсолютной величины свето-возвращения устроенной дорожной разметки к определению относительной контрастности может позволить снизить погрешность определения оптического параметра качества дорожной разметки.
Ключевые слова: дорожная разметка, контрастность, полимерные панели, барьерные заграждения, инновации.
Список литературы
1. Карпеев С.В. Вертикальная разметка на металлических барьерных ограждениях с использованием защитных пластиковых панелей // Строительные материалы. 2011. № 5. С. 34-36.
2. Карпеев С.В. Методика оценки экономической эффективности деятельности органов управления дорожным хозяйством по освоению новых технологий, техники и материалов // Строительные материалы. 2010. № 5. С. 4-7.
3. Карпеев С.В. Методические рекомендации по устройству вертикальной разметки на металлических барьерных ограждениях с использованием защитных пластиковых панелей. ОДМ 2185.007-2008. М.: ФГУП «Информавтодор». 20 с.
4. Барьер ограждения дорожного полотна и сооружений. Пат. на полезную модель № 29940 / С.В. Карпеев. Опубл. 10.06.2003. Бюл. № 14.
5. Дорожные барьерные ограждения. Пат. на изобретение № 2408759 / С.В. Карпеев. Опубл. 10.01.2011. Бюл. № 1.
научно-технический и производственный журнал ^'/РО^Г/^/]^})^^ 40 октябрь 2012 ~ Л1] ®
