CC BY
195
УДК 625.7/8
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕРОВНОСТЕЙ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ
В.В. Филиппов, профессор, д.т.н., Н.В. Смирнова, доцент, к.т.н., Д.И. Кияшко, студент, ХНАДУ
Аннотация. Рассмотрены вопросы оценки условий возникновения опасной дорожно-транспортной ситуации из-за снижения безопасности движения по неровным дорожным покрытиям. Предложено ввести в методику коэффициента аварийности частный коэффициент аварийности, учитывающий ровность покрытий.
Ключевые слова: ровность проезжей части, коэффициент аварийности, ДТП, толчкомер.
Введение
Безопасность движения представляет собой одно из важнейших потребительских свойств автомобильных дорог. Изменение состава движения, повышение интенсивности, недостаток финансирования в последнее время приводят к росту аварийности на автомобильных дорогах и улицах Украины. В 2008 году (по данным Центра безопасности дорожного движения при Департаменте ГАИ МВД Украины [1]) в Украине зарегистрировано 312230 ДТП, в том числе с пострадавшими - 51256 ДТП, в которых 7690 людей погибло и 63246 получили травмы разной степени тяжести. За тот же период на автомобильных дорогах общего пользования было зафиксировано 39652 ДТП или 12,6 % от общего количества, из них с пострадавшими 14332 ДТП или 28 %; погибло 4091, а ранено 18948 человек.
По данным Служб автомобильных дорог областей в 2008 году произошло 1151 ДТП из-за неудовлетворительного содержания автомобильных дорог, которое составляет 2,9% от общего количества ДТП [1]. Исследования показывают, что ошибки водителей в управлении автомобилем и нарушение правил дорожного движения являются главной причиной большинства происшествий. Но эти ошибки и нарушения очень часто связаны с недостатками автомобильных дорог и небла-
гоприятными погодными условиями, которые в 50 - 80 % случаев являются одной из активных или косвенных причин, а в 15 - 20 % случаев, главной причиной происшествий.
Рис. 1. Дорожно-транспортные происшествия с пострадавшими в Украине
Всего на дорогах государственного значения произошло 30362 ДТП, а на дорогах местного значения - 9290 ДТП.
Анализ публикаций
Неровность дорожных покрытий формируется на этапе проектирования продольного профиля, в котором допускаются ощутимые переломы прямых отрезков без вписывания вертикальных кривых. Технологические неровности до 40 - 60 см/км по толчкомеру формируются на этапе строительства покрытия или его ремонта. В процессе эксплуатации дорог ровность проезжей части ухудша-
ется из-за её повреждений и деформаций под действием транспортных нагрузок и погодных условий. Неровность покрытия составляет 20,5 удельного веса основных недостатков дорог в совершении ДТП и по своему значению «занимает» второе место после скользкости покрытия 45 [2]. Дорожно-транспортные происшествия лишь в редких случаях могут быть объяснены одной причиной. Каждое ДТП совершается, как правило, в результате неблагоприятного сочетания нескольких факторов, тесно связанных один с другим.
Используя для оценки ровности толчкомер, А.Я. Эрастов и В.И. Бородин предложили ввести в методику оценки степени безопасности движения частный коэффициент аварийности, учитывающий ровность покрытий.
Ровность по
толчкомеру, см/км .......80 150 200 250
Коэффициент
аварийности ................. 1 1,4 1,7 2
Также они сделали вывод, что особенно сильно неровности влияют, пока их суммарная площадь не превышает четверти общей площади проезжей части. При большей площади повреждений скорости движения автомобилей значительно снижаются, а число происшествий стабилизируется. От 13 до 18% ДТП, вызванных неблагоприятными дорожными условиями, объясняются неровным покрытием [5]. Неровности также осложняют условия работы водителей по неровной дороге, когда на организм оказывают влияние вибрации, перегрузки, шум, вызывающие ухудшение комфортабельности движения и преждевременное утомление, снижающее реакцию водителя и зачастую приводящее к возникновению опасной дорожно-транспортной ситуации.
Цель и постановка задачи
Целью данной работы является оценка условий возникновения опасной дорожно-транспортной ситуации из-за снижения безопасности движения по неровным дорожным покрытиям.
Исследование влияния дорожных неровностей на безопасность движения
Влияние неровности покрытий на транс-портно-эксплуатационные качества автомо-
бильных дорог изучено в гораздо большей степени, чем на безопасность движения. Казалось бы, что, вынуждая водителей уменьшить скорость движения, неровности покрытий должны были б снижать количество происшествий. Но анализ ДТП часто показывает, что они часто сосредотачиваются на участках, геометрические характеристики плана и продольного профиля которых вполне благоприятны, там, где после участков с ровным покрытием расположены участки с неровным покрытием [2]. Неровности дорожного покрытия могут привести к потере водителем контроля над транспортным средством. Вместе с тем, неровности дорожного покрытия могут оказать влияние на развитие событий во время ДТП, если даже они сами не являются причинами ДТП [4]. ДТП типа столкновения автомобилей в транспортном потоке возникают, как правило, при торможении впереди идущего автомобиля из-за въезда его на неровный участок. Такие же ДТП возникают при заезде автомобиля на полосу встречного движения для объезда неровностей на своей полосе. Особенности развития ДТП при движении по неровному покрытию осложняются колебаниями автомобиля с изменением вертикальной силы нагрузки О от колес на покрытие [5].
а = ^ + ¥н = т • g + АО, (1)
где О - нагрузка на покрытие, кН; 00 - собственный вес автомобиля, кН; А О - дополнительная к весу автомобиля сила, обусловленная вертикальными колебаниями автомобиля при проезде неровности, кН; т - масса автомобиля, кг; g - ускорение свободного падения, 9,8 м/с2.
С изменением знака (колебание вверх-вниз) и величины вертикального ускорения ]в меняется и сила А О
АО = т • ]в . (2)
Таким образом, при проезде неровности неизбежны участки с опасным понижением нагрузки на покрытие и, соответственно, с пониженными силами сцепления шины с неровной проезжей частью. При значительных колебаниях возможен и отрыв шины от поверхности покрытия с полной потерей управляемости и устойчивости, что при высокой скорости может привести к возникнове-
нию опасной дорожно-транспортной ситуации и к ДТП. Необходимое для дальнейшего анализа вертикальное ускорение находим из уравнения колебаний автомобиля
к + ¿0 ^' + ®02 * = <2(1),
(3)
где Н0 - коэффициент затухания подрессоренной массы, Гц; * - вертикальная скорость, м/с; ю0 - частота колебаний подрессоренной массы, Гц; * - вертикальная координата, м; 2(1) - внешнее воздействие профиля неровной дороги на колебательную систему автомобиля описывается уравнением (4).
2(1) =
(4)
где д - вертикальная координата точки контакта шины с проезжей частью, то есть координата неровного продольного профиля дороги, м.
к = 2(1)-¿о* .
(5)
Опасная дорожно-транспортная ситуация возникает обычно, если сил сцепления шины с покрытием недостаточно для обеспечения устойчивого и управляемого движения автомобиля, то есть если движущая сила ¥ превосходит силу сцепления шины с покрытием
Т
А сц-
¥ > Тсц = Ф-в .
(6)
В режиме тягового усилия движущая сила -это тяговая сила на ободе ведущего колеса.
¥х = во ( + 1) + К№ ■V2-ю + д- т ■ к, (7)
где / - коэффициент сопротивления качению; 1 - продольный уклон, %; К„ - коэффициент сопротивления воздуха, Н ■ с2/м4; V - скорость, м/с; ю - площадь лобовой проекции автомобиля, м2; т - масса автомобиля, кг; к -ускорение, м/с2; 5 - коэффициент учета инерции вращающихся масс. В режиме торможения движущая сила - это сила инерции движения с отрицательным ускорением ¥х = т ■ к . При движении по кривой с радиусом Я к движущей силе ¥х добавляется попе-
площади контакта ¥ = ^¥х2 + ¥у2 и поэтому
для обеспечения безопасности движения должно соблюдаться условие (6).
Выводы
1. Для повышения эффективности оценки степени безопасности движения по методике коэффициента аварийности необходимо ввести в методику частный коэффициент аварийности, учитывающий ровность покрытий.
2. Безопасность движения по неровным дорожным покрытиям ухудшается вследствие периодической разгрузки колес автомобиля из-за его колебаний, что приводит к снижению условий сцепления колеса с покрытием, а иногда и к отрыву колеса от дороги.
3. Предложены зависимости для оценки условий возникновения опасной дорожно-транспортной ситуации из-за снижения безопасности движения по неровным дорожным покрытиям с учетом основных параметров плана, продольного и поперечного профилей дороги и сцепных свойств покрытия.
Литература
1. Мошторинг ДТП на автомобшьних доро-
гах загального користування Украши за 2008 рк. ДерждорНД1.
2. Гончаренко Ф.П., Прусенко С.А., Скоро-
ченко В.Ф. Експлуатацшне утримання та ремонт автомобшьних дорк за склад-них погодних та еколопчних умов. - К., 1999. - 264 с.
3. Васильев А.П., Сиденко В.М. Эксплуата-
ция автомобильных дорог и организация дорожного движения: Учебник для вузов / Под ред. А.П. Васильева. - М.: Транспорт, 1990. - 304 с.
4. Гончаренко Ф.П. Теоретичш основи та
практичш методи шдвищення безпеки руху при експлуатацп автомобшьних дори\ - К., 1999. - 352 с.
5. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопас-
ность движения. - М.: Транспорт, 1993. - 271 с.
Рецензент: В.К. Жданюк, ХНАДУ.
профессор, д.т.н.,
речная сила ¥у =
т ■ V Я
' гпоп. °бщзя сила в Статья поступила в редакцию 9 апреля 2009 г.
