CC BY
70
Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http ://naukovedenie.ru/ Том 7, №3 (2015) http ://naukovedenie. ru/index.php?p=vol7-3 URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/76TVN315.pdf DOI: 10.15862/76TVN315 (http://dx.doi.org/10.15862/76TVN315)
УДК 625. 7/.8
Аржанухина Софья Петровна
Федеральное автономное учреждение «Российский дорожный научно-исследовательский институт «РОСДОРНИИ»
Россия, Москва Главный специалист Кандидат технических наук E-mail: [email protected]
Кадыров Жаннат Нургалиевич
Учреждение «Казахская автомобильно-дорожная академия им. Л.Б. Гончарова»
Казахстан, Алматы Профессор Доктор технических наук E-mail: [email protected]
Кочетков Андрей Викторович
ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Россия, г. Пермь1 Профессор Доктор технических наук E-mail: [email protected]
Шашков Игорь Геннадиевич
Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»
Россия, г. Воронеж Преподаватель Кандидат технических наук E-mail: [email protected]
1 410022, г. Саратов, ул. Азина, д. 38 «В», кв. 4
Ермолаева Вероника Викторовна
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
Россия, Саратов Доцент
Кандидат технических наук E-mail: [email protected]
Способ определения коэффициента сцепления
колеса с дорогой
Аннотация. Изобретение относится к дорожному хозяйству, а более конкретно, к передвижным дорожным измерительным комплексам и предназначено для определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорожным покрытием с целью повышения уровня безопасности движения за счёт определения и достижения гарантированного коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой.
В соответствии с предлагаемым способом катят испытуемое колесо по заранее смоченному участку дороги. В качестве испытательного оборудования используют автомобильную установку типа ПКРС-2, состоящую из автомобиля, прицепного одноколёсного прибора (с испытуемым колесом), оборудованного датчиками ровности и коэффициента сцепления. Требования к испытательному оборудованию и условиям испытания соответствуют ГОСТ 30413-96. В соответствии с предлагаемым способом в качестве жидкости для полива используют водный двухкомпонентный раствор хлористого натрия №С1 и хлористого кальция СаСЬ с соотношением компонентов в растворе: №С1:СаСЬ = 3:1, причем процентное содержание водного раствора хлористого натрия и хлористого кальция подбирают с учетом температуры окружающего воздуха.
В результате применения предлагаемого состава жидкости для полива участка покрытия под испытуемым колесом (участка дороги) достигается возможность определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой в холодное время года - при температуре ниже 0°С, что особенно важно при формировании комплекса мероприятий по обеспечению безопасности движения в наиболее опасное холодное время года.
Ключевые слова: противогололедный материал; распределение; дорожное покрытие; сцепление; зимнее содержание; соль; машина.
Ссылка для цитирования этой статьи:
Аржанухина С.П., Кадыров Ж.Н., Кочетков А.В., Шашков И.Г., Ермолаева В.В. Способ определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №3 (2015) http://naukovedenie.ru/PDF/76TVN315.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. Б01: 10.15862/76ТУШ15
Актуальность
Предлагаемое техническое решение относится к дорожному хозяйству, а более конкретно, к передвижным дорожным измерительным комплексам и предназначено для определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорожным покрытием с целью повышения уровня безопасности движения за счёт определения и достижения гарантированного коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой [1-7].
Актуальность темы определяется отсутствием в настоящее время обоснованного способа измерения коэффициента сцепления дорожного покрытия в зимний период.
Измерения не могут проводиться так же как и летом путем розлива воды под измерительным колесом или его имитатором так как это приводит к резкому (до 0) уменьшению коэффициента сцепления в месте измерения и существенного увеличения риска возникновения дорожно-транспортных происшествий при последующем проезде транспортных средств.
Без розлива воды измерение коэффициента сцепления согласно ГОСТ 30413-96 летом не проводят, так как это значительно увеличивает погрешность измерения.
Между тем этот показатель необходим для определения качества зимнего содержания автомобильных дорог, а также при экспертизе дорожно-транспортных происшествий.
Его потребителями могут являться территориальные и федеральные органы управления дорожным хозяйством, ГИБДД, судебно-технические эксперты.
Метод решения
Возникла идея применения растворов химически чистых солей, обладающих минимальной вязкостью, применение которых не уменьшает значительно результаты измерения коэффициента сцепления. Таким раствором оказался раствор хлористого натрия и хлористого кальция, доступных в настоящее время на рынке материалов для зимнего содержания автомобильных дорог. Авторами было предложено их оптимальное соотношение для практического применения.
Известен способ определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой по патенту РК № 28276, МПК G01N 19/02, опубл. в БИ № 3, 2014 [1] в соответствии с которым придают 5-10-ти кратное принудительное возвратно-поступательное движение эталонному колесу в режиме нежесткого кинематического замыкания колеса с дорогой, фиксируют пройденную колесом длину пути и по заранее полученной в режиме калибровки аппроксимирующей кривой зависимости «путь колеса - коэффициент сцепления» по фактически пройденному колесом пути определяют значение коэффициента сцепления колеса с дорогой для аттестуемого участка автомобильной дороги.
Недостатком известного способа является невозможность его использования в зимний период времени при низких температурах воздуха.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой по Межгосударственному стандарту ГОСТ 30413-96 «Дороги автомобильные. Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием». - М. : Издание официальное, МНТКС, введён в действие 01.07.1977.
Данный способ принят за прототип к предлагаемому.
В соответствии с известным способом катят испытуемое колесо по заранее смоченному участку дороги, используя при этом норму увлажнения покрытия 1±0,2 л/м2 при скорости движения подготовленного испытуемого колеса 60 км/час.
В качестве испытательного оборудования используют автомобильную установку типа ПКРС-2, состоящую из автомобиля, прицепленного одноколёсного прибора, оборудованного датчиками ровности и коэффициента сцепления, а величину коэффициента сцепления вычисляют в соответствии с «Инструкцией по эксплуатации автомобильной установки ПКРС-2 для контроля ровности и коэффициента сцепления дорожных покрытий. - М.: СоюздорНИИ. 1971. В соответствии с известным способом испытания проводят при температуре воздуха не ниже 0°С.
Недостатком известного способа является отсутствие возможности определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой в холодный период при температуре ниже 0°С.
Определение коэффициента сцепления в холодный период года особенно важно при формировании комплекса мероприятий по обеспечению безопасности движения в наиболее опасный холодный, в том числе зимний период года.
Технический результат при использовании предлагаемого способа заключается в расширении области применения изложенного в Межгосударственном стандарте ГОСТ 30413-96 способа определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой, распространив его действие на холодное время года при температуре воздуха ниже 0°С.
Указанный технический результат достигается за счёт того, что в способе определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой, при котором катят испытуемое колесо по заранее смоченному участку дороги, в качестве жидкости для полива используют 28%-ный водный двухкомпонентный раствор хлористого натрия и хлористого кальция с соотношением компонентов в растворе: «Хлористый натрий»: «Хлористый кальций» = 3:1, причем процентное содержание водного раствора хлористого натрия и хлористого кальция подбирают с учетом температуры окружающего воздуха.
Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что в качестве жидкости для полива используют 28%-ный водный двухкомпонентный раствор хлористого натрия и хлористого кальция с соотношением компонентов в растворе: «Хлористый натрий» : «Хлористый кальций» = 3:1.
Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изображения «новизна».
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения «существенные отличия».
Пример практической реализации
В соответствии с предлагаемым способом катят испытуемое колесо по заранее смоченному участку дороги.
В качестве испытательного оборудования используют автомобильную установку типа ПКРС-2 (прибор контроля ровности и коэффициента сцепления), состоящую из автомобиля, прицепного одноколёсного прибора (с испытуемым колесом), оборудованного датчиками ровности и коэффициента сцепления.
Требования к испытательному оборудованию и условиям испытания соответствуют ГОСТ 30413-96, в том числе, норма увлажнения покрытия - 1±0,2 л/м2, скорость движения испытуемого колеса - 60 км/ч.
В соответствии с предлагаемым способом в качестве жидкости для полива используют 28%-ный водный двухкомпонентный раствор хлористого натрия и хлористого кальция CaCh с соотношением компонентов в растворе: NaCl:CaCl2 = 3:1, причем процентное содержание водного раствора хлористого натрия и хлористого кальция подбирают с учетом температуры окружающего воздуха.
Обсуждение результатов
В результате применения предлагаемого состава жидкости для полива участка покрытия под испытуемым колесом (участка дороги) достигается возможность определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой в холодное время года - при температуре ниже 0°С, что особенно важно при формировании комплекса мероприятий по обеспечению безопасности движения в наиболее опасное холодное время года.
Наличие предлагаемых компонентов объясняется тем, что - это обычный
компонент типового противогололёдного материала (раствора), второй компонент - CaCl2 работает при пониженных температурах до -33,5оС, однако он повышает вязкость раствора и снижает коэффициент сцепления.
28%-ный количественный состав компонентов в водном растворе определен эмпирически как наиболее приемлемый для объективного и достоверного определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой в холодное время года при температуре ниже 0°С.
При понижении или повышении температуры окружающего воздуха процентное содержание хлористого натрия и хлористого кальция в водном растворе повышают или понижают путем экспериментального подбора или по таблицам.
Способ легкореализуем, не затратен.
Выводы
Технический результат достигается за счет обеспечения условий испытаний коэффициента сцепления на увлажненном участке дорожного покрытия в зимний период в соответствии с требованиями Межгосударственного стандарта ГОСТ 30413-96 таким водным солевым раствором, который не замерзает и при низких температурах до -20оС, при этом повышение вязкости и изменение сцепных свойств дорожного покрытия не превышает погрешность измерения в силу малости процентного содержания хлористого кальция.
Способ предлагается к расширенному применению на сети федеральных и территориальных автомобильных дорог общего пользования во 2-3 климатических зонах Российской Федерации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рекомендации по обеспечению экологической безопасности придорожной полосы при зимнем содержании автомобильных дорог. - Министерство транспорта Российской Федерации, ГП Информатор, 2003.
2. Аржанухина С.П. Выбор требований к противогололедным материалам для зимнего содержания автомобильных дорог мегаполиса / С.П. Аржанухина, А.В. Кочетков, Л.В. Янковский и др. // Вода: химия и экология. - 2013. - №4. - С. 106-115.
3. Проектирование структуры информационного обеспечения системы менеджмента качества дорожного хозяйства / Кочетков А.В., Гладков В.Ю., Немчинов Д.М. // Интернет-журнал «Науковедение». 2013. №3(16). С. 72.
4. Нормативное и технологическое развитие инновационной деятельности дорожного хозяйства / Аржанухина С.П., Кочетков А.В., Козин А.С., Стрижевский Д.А. // Интернет-журнал «Науковедение». 2012. №4(13). С. 69.
5. Совершенствование структуры отраслевой диагностики федеральных автомобильных дорог / Аржанухина С.П., Кочетков А.В., Козин А.С., Стрижевский Д.А. // Интернет-журнал «Науковедение». 2012. №4(13). С. 70.
6. Диагностика и паспортизация элементов улично-дорожной сети системой видеокомпьютерного сканирования / Васильев Ю.Э., Беляков А.Б., Кочетков А.В., Беляев Д.С. // Интернет-журнал «Науковедение». 2013. №3(16). С. 55.
7. Кадыров Ж.Н., Кочетков А.В. (патентообладатели) Способ определения коэффициента сцепления автомобильного колеса с дорогой. Патент РК №28276, МПК G01N 19/02, опубл. в БИ №3, 2014.
Рецензент: Овчинников Игорь Георгиевич, профессор, доктор технических наук, заместитель руководителя Поволжского отделения Российской академии транспорта.
Arzhanukhina Sofya Petrovna
Federal autonomous institution "Russian road research institute «ROSDORNII»
Russia, Moscow E-mail: [email protected]
Kadyrov Zhannat Nurgalievich
Kazakh automobile and road academy Kazakhstan, Almaty E-mail: [email protected]
Kochetkov Andrey Viktorovich
Perm national research polytechnical university
Russia, Perm E-mail: [email protected]
Shashkov Igor' Gennadievich
Military and air academy of a name of professor N.E. Zhukovskogo and Yu.A. Gagarin
Russia, Voroneg E-mail: [email protected]
Ermolaeva Veronika Viktorovna
Saratov state technical university of a name of Gagarin Yu.A.
Russia, Saratov E-mail: [email protected]
Way of determination of coefficient of coupling automobile
wheel with the road
Abstract. The invention belongs to road economy, and is more concrete, to mobile road measuring complexes and is intended for determination of coefficient of coupling of an automobile wheel with a paving for the purpose of increase of level of traffic safety due to definition and achievement of the guaranteed coefficient of coupling of an automobile wheel with the road.
According to the offered way roll an ispytuyemy wheel on in advance moistened site of the road. As test equipment use the automobile PKRS-2 installation consisting of the car, hook-on one-wheeled device (with the examinee a wheel) equipped with sensors of flatness and coefficient of coupling. Requirements to test equipment and conditions of test correspond to GOST 30413-96.
According to the offered way as liquid for watering use water two-component solution of chloride NaCl sodium and chloride CaCh calcium with a ratio of components in solution: NaCl:CaCl2 = 3:1, and select percentage of water solution of chloride sodium and chloride calcium taking into account air temperature.
As a result of application of offered composition of liquid for watering of a site of a covering under the examinee the wheel (a site of the road) reaches possibility of determination of coefficient of coupling of an automobile wheel with road to a cold season - at a temperature below 0°C that is especially important when forming a complex of actions for safety of movement in the most dangerous cold season.
Keywords: deicing material; distribution; paving; coupling; winter contents; salt; road car.
REFERENCES
1. Rekomendatsii po obespecheniyu ekologicheskoy bezopasnosti pridorozhnoy polosy pri zimnem soderzhanii avtomobil'nykh dorog. - Ministerstvo transporta Rossiyskoy Federatsii, GP Informator, 2003.
2. Arzhanukhina S.P. Vybor trebovaniy k protivogololednym materialam dlya zimnego soderzhaniya avtomobil'nykh dorog megapolisa / S.P. Arzhanukhina, A.V. Kochetkov, L.V. Yankovskiy i dr. // Voda: khimiya i ekologiya. - 2013. - №4. - S. 106-115.
3. Proektirovanie struktury informatsionnogo obespecheniya sistemy menedzhmenta kachestva dorozhnogo khozyaystva / Kochetkov A.V., Gladkov V.Yu., Nemchinov D.M. // Internet-zhurnal «Naukovedenie». 2013. №3(16). S. 72.
4. Normativnoe i tekhnologicheskoe razvitie innovatsionnoy deyatel'nosti dorozhnogo khozyaystva / Arzhanukhina S.P., Kochetkov A.V., Kozin A.S., Strizhevskiy D.A. // Internet-zhurnal «Naukovedenie». 2012. №4(13). S. 69.
5. Sovershenstvovanie struktury otraslevoy diagnostiki federal'nykh avtomobil'nykh dorog / Arzhanukhina S.P., Kochetkov A.V., Kozin A.S., Strizhevskiy D.A. // Internet-zhurnal «Naukovedenie». 2012. №4(13). S. 70.
6. Diagnostika i pasportizatsiya elementov ulichno-dorozhnoy seti sistemoy videokomp'yuternogo skanirovaniya / Vasil'ev Yu.E., Belyakov A.B., Kochetkov A.V., Belyaev D.S. // Internet-zhurnal «Naukovedenie». 2013. №3(16). S. 55.
7. Kadyrov Zh.N., Kochetkov A.V. (patentoobladateli) Sposob opredeleniya koeffitsienta stsepleniya avtomobil'nogo kolesa s dorogoy. Patent RK №28276, MPK G01N 19/02, opubl. v BI №3, 2014.
