Зимнее содержание автотранспортных дорог

Зимнее содержание автотранспортных дорог

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский социально технический университет

имени академика З. Алдамжар

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

На тему: «Зимнее содержание автотранспортных дорог»

Специальность 050713 «Транспорт, транспортная техника и технологии»

Выполнил Папоротный В. Ю.

Научный руководитель

ст. преподаватель Сатыбалдин Т. Т.

Костанай 2013

ВВЕДЕНИЕ

Быстрый рост автомобильного парка страны и увеличение насыщенности городов автомобильным транспортом привели к изменению всего характера уличного движения. В часы «пик» интенсивность движения на отдельных магистралях городов достигает предельного значения, и пропускная способность отдельных элементов улично-дорожной сети максимально снижается. С целью повышения пропускной способности в последние годы проводится реконструкция улично-дорожной сети, разработаны и внедрены в производство новые технические средства по изучению движения транспорта и пешеходов, созданы современные автоматизированные системы управления движением.

Наибольшее развитие в последние годы получил автомобильный транспорт. С ростом города и его территории увеличиваются средняя дальность и количество поездок, приходящихся на одного жителя города. Резко повышается объем грузовых перевозок, что способствует значительному увеличению количества транспортных средств, а, следовательно, и транспортных потоков. В настоящее время рост транспортных потоков наблюдается во всех странах мира. Это приводит к тому, что в городах с исторически сложившейся планировочной структурой возникает перенасыщение уличной сети, не отвечающей требованиям современного уличного движения.

Рост интенсивности транспортных и пешеходных потоков непосредственно сказывается также на безопасности дорожного движения. Свыше 70 % всех дорожно-транспортных происшествий приходится на города и другие населенные пункты. При этом на перекрестках, занимающих незначительную часть территории города, концентрируется более 65 % всех дорожно-транспортных происшествий.

Обеспечение быстрого и безопасного движения в современных городах требует применения комплекса мероприятий архитектурно-планировочного и организационного характера.

К числу архитектурно-планировочных мероприятий относятся:

строительство новых и реконструкция существующих улиц, проездов и магистралей;

строительство транспортных пересечений в разных уровнях;

строительство пешеходных тоннелей;

строительство объездных дорог вокруг городов для отвода транзитных транспортных потоков.

Организационные мероприятия способствуют упорядочению движения на уже существующей (сложившейся) улично-дорожной сети.

К числу таких мероприятий относятся:

введение одностороннего движения;

кругового движения на перекрестках;

организация канализирования движения;

организация пешеходных переходов и пешеходных зон;

организация автомобильных стоянок;

организация остановок общественного транспорта и другое.

С увеличением транспортного потока снижается скорость сообщения, что ведет к снижению эффективности использования динамических качеств транспортных средств.

Актуальность проблемы движения в современных крупных городах перерастает в важнейшую градостроительную задачу, от правильного решения которой зависит уровень совершенствования организации дорожного движения. Современная наука определила главные направления в проектировании городов, сети городских улиц и городского транспорта. Установлены теоретические основы построения сети магистральных улиц города, а также определение пассажиропотоков и грузопотоков на территории современного города. Немалые успехи достигнуты в вопросах организации и безопасности движения, особое внимание уделено организации непрерывного скоростного движения в направлении основных транспортных потоков в городах.

Совершенствование организации дорожного движения транспорта в городах представляет собой совокупность мероприятий.

Цель активно воздействовать на формирование и направление транспортных и пешеходных потоков для обеспечения скорости и безопасности движения, наибольших удобств и экономичности перевозки людей и грузов.

Совершенствование организации дорожного движения и безопасности движения складываются из:

планировочных мероприятий;

реконструктивных мероприятий;

организационных мероприятий.

Их разработка осуществляется на основе совершенствования организации дорожного движения и изучения фактических процессов уличного движения. Главной задачей в организации движения является исследование дорожного движения. В городе Костанае, как и в других городах, острота транспортной проблемы на сегодняшний день очевидна. В случае недостаточного уделения внимания данной проблеме, с течением времени перегрузка городских улиц может привести к «параличу» уличного движения. Однако бездействовать в ожидании грядущего транспортного кризиса не стоит. Современные наработки в области организации дорожного движения при грамотном и рациональном использовании, позволяют, если не устранить, то в значительной мере снизить остроту транспортных проблем.

Методы исследовании: использованы научные положения градостроительной науки, теории транспортных потоков, экономико-математических методов обоснования проектных решений развития городов и их транспортных систем. Объект исследования: вопросы зимнего содержания автомобильных дорог.

Предмет исследования: автотранспортные дороги г. Костаная

1. Анализ дорожно-транспортных происшествий за 2008- 2012 годы

дорога занос снег транспортный

1.1 Роль и значение анализа дорожно-транспортных происшествий

Важной основой всей работы по организации и обеспечению безопасности дорожного движения является анализ данных о дорожно-транспортных происшествиях.

Как качество и эффективность управленческих решений в области обеспечения безопасности дорожного движения (ОБДД) находятся в прямой зависимости:

от глубины и полноты анализа данных о дорожно-транспортных происшествиях (ДТП);

от выявления объективной картины причин и условий их возникновения.

По существу, анализ и управление представляют собой неразрывный единый процесс, который имеет различное содержание в зависимости от специфики объекта управления.

Главной целью общегосударственной системы обеспечения безопасности дорожного движения является искоренение дорожно-транспортных происшествий.

Исходя из этого, должна строиться вся аналитическая работа и разрабатываться мероприятия по предупреждению дорожно-транспортных происшествий.

1.2 Определение, классификация и учет дорожно-транспортных происшествий

В Республике Казахстан действуют Правила учета дорожно-транспортных происшествий, утвержденные постановлением Правительства Республики Казахстан.

Согласно этим Правилам дано определение дорожно-транспортного происшествия.

Дорожно-транспортное происшествие - это событие, возникшее в процессе движения по дороге транспортного средства и с его участием, при котором погибли или ранены люди, повреждены транспортные средства, сооружения, грузы либо причинен иной материальный ущерб.

Порядок учета и сбора сведений о дорожно-транспортных происшествиях устанавливается именно этими Правилами.

Учету подлежат все дорожно-транспортные происшествия, независимо от места их совершения, если это событие соответствует приведенному определению.

В настоящее время в Республике Казахстан принята следующая классификация дорожно-транспортных происшествий:

столкновение, когда движущиеся механические транспортные средства столкнулись между собой или с подвижным составом железных дорог;

опрокидывание, когда механическое транспортное средство потеряло устойчивость и опрокинулось. К этому виду происшествий не относятся опрокидывания, вызванные столкновение механических транспортных средств или наездами на неподвижные предметы;

наезд на неподвижное препятствие, когда механическое транспортное средство наехало или ударилось о неподвижный предмет (опору моста, столб, дерево, ограждение и тому подобное);

наезд на пешехода, когда механическое транспортное средство наехало на человека или он сам натолкнулся на движущееся механическое транспортное средство, получив травму;

наезд на велосипедиста, когда механическое транспортное средство наехало на человека, передвигавшегося на велосипеде (без подвесного двигателя), или он сам натолкнулся на движущееся механическое транспортное средство, получив травму;

наезд на стоящее транспортное средство, когда механическое транспортное средство наехало или ударилось о стоящее механическое транспортное средство;

наезд на гужевой транспорт, когда механическое транспортное средство наехало на упряжных, вьючных, верховых животных либо на повозки, транспортируемые этими животными;

наезд на животных, когда механическое транспортное средство наехало на диких или домашних животных;

прочие происшествия, то есть происшествия, не относящиеся к перечисленным выше видам. К этому виду происшествий относятся сходы трамваев с рельсов (не вызвавшие столкновения или опрокидывания), падение перевозимого груза на людей и другие.

К числу погибших относят лиц, скончавшихся на месте ДТП или в течение семи суток с момента происшествия.

В число раненых включают людей, которые получили телесные повреждения, вызвавшие потерю трудоспособности или необходимость госпитализации на срок не менее одного дня либо назначение амбулаторного лечения после оказания первой медицинской помощи.

В рамках системы учета дорожно-транспортных происшествий к транспортным средствам относятся: автомобили, мотоциклы, мотороллеры, мотоколяски, мопеды, велосипеды с подвесным двигателем, трамваи, троллейбусы, тракторы и другие самоходные механизмы независимо от мощности двигателя и максимальной скорости, а также гужевой транспорт (за исключением вьючных и верховых животных) [1].

Однако в государственную статистическую отчетность включают лишь те дорожно-транспортные происшествия, при которых были погибшие или раненые. Сведения о других происшествиях в государственную отчетность не включают. Их обобщают и анализируют на местном уровне [2].

К дорожно-транспортным происшествиям не относятся:

с тракторами, другими сельскохозяйственными машинами и механизмами во время выполнения основных производственных операций, для которых они предназначены (пахота, прокладка траншей и тому подобное), вследствие нарушения правил эксплуатации и техники безопасности;

вызвавшие пожары на движущихся механических транспортных средствах, не связанные с их технической неисправностью;

явившиеся следствием попытки пострадавшего покончить жизнь самоубийством;

возникшие в результате стихийных бедствий;

на закрытых территориях предприятий, учреждений, аэродромов, воинских частей и других охраняемых объектах;

возникшие во время спортивных соревнований, когда по собственной вине пострадали водители-спортсмены или другие участники соревнований.

На каждое дорожно-транспортное происшествие, подлежащее включению в государственную статистическую отчетность, по месту происшествия заполняют учетную карточку.

Учетная карточка дорожно-транспортного происшествия составляется на основании первичных документов, оформляемых дежурной группой Дорожной полиции на месте дорожно-транспортного происшествия:

протокол или справка о дорожно-транспортном происшествии;

схема дорожно-транспортного происшествия;

протокол осмотра транспортных средств;

протокол осмотра места дорожно-транспортного происшествия;

показания свидетелей;

объяснения водителей.

В дальнейшем карточка служит основным исходным документом для анализа дорожно-транспортного происшествия [3].

Карточка учета дорожно-транспортного происшествия включает следующие основные положения:

общие данные о дорожно-транспортном происшествии (область, район, год, месяц, число, время происшествия, день недели, участок дороги, населенный пункт и так далее);

вид происшествия (столкновение, опрокидывание и так далее);

данные о транспортных средствах и их состоянии (марка, год выпуска, исправен, неисправен и прочее);

элементы плана и профиля дороги, улицы (горизонтальная прямая дорога, спуск по прямой и прочее);

освещение и состояние проезжей части (сухая, мокрая, загрязненная и прочее);

метеоусловия (ясно, пасмурно, ливень и прочее);

данные о водителях и их состоянии (квалификация, стаж, возраст, на каком часу работы за рулем и прочее);

данные о пострадавших в дорожно-транспортном происшествии (погибло, ранено).

Причины дорожно-транспортного происшествия и факторы, способствующие его возникновению, сгруппированы в соответствии с представлениями о системе «дорожное движение»:

участники движения;

транспортные средства;

дорога.

В свою очередь участники движения классифицированы следующим образом:

водители (превышение скорости движения в опасных условиях, нарушение правил обгона, несоблюдение очередности проезда, неподача или неправильная подача сигналов, нарушение требований сигналов и прочее);

велосипедисты (несоблюдение очередности проезда, неподача или неправильная подача сигналов, внезапный выезд из ряда и другое);

возчики (нетрезвое состояние, другие нарушения правил движения);

пешеходы (переход в неустановленном месте, ходьба вдоль проезжей части при наличии тротуара, переход перед близко идущим транспортным средством и так далее);

пассажиры (вход или выход из транспортного средства во время движения, проезд на подножках и выступах и другое).

В качестве причин дорожно-транспортного происшествия, относящихся к транспортным средствам, в карточке может быть зафиксировано повреждение тормозных шлангов, другие неисправности тормозов, поломка деталей рулевого привода и так далее. Кроме того, в карточке учета дорожно-транспортного происшествия указывается материальный ущерб, приводится схема и описание дорожно-транспортного происшествия [4].

Данные, занесенные в карточку, в территориальном органе вводятся в компьютер, а также передаются по каналам связи в информационный центр Министерства внутренних дел Республики Казахстан, где обрабатываются и анализируются.

1.3 Причины и факторы, способствующие возникновению дорожно-транспортных происшествий

Детальный анализ всех видов дорожно-транспортных происшествий невозможен без выявления причин и факторов, их вызывающих.

В соответствии с целями и задачами анализа дорожно-транспортного происшествия различают три основных метода анализа:

количественный;

топографический;

качественный [5].

Количественный анализ дорожно-транспортного происшествия оценивает уровень аварийности:

по месту их совершения (пересечение, магистральная улица, город, регион, страна);

времени их совершения (час, день, месяц, год и прочее).

Различают абсолютные и относительные показатели.

Абсолютные показатели:

общее число дорожно-транспортных происшествий;

число убитых или раненых;

суммарный ущерб от дорожно-транспортного происшествия.

Относительные показатели, число дорожно-транспортных происшествий, приходящихся:

на 100 тыс. жителей;

на 1 тыс. транспортных средств;

на 1 тыс. водителей;

на 1 км протяжения дороги;

на 1 млн. км пробега и прочее.

Абсолютные показатели дают общее представление об уровне аварийности, позволяют проводить сравнительный анализ во времени для определенного региона и показывают тенденции изменения этого уровня.

Однако более объективными являются относительные показатели, позволяющие проводить сравнительный анализ уровня аварийности различных стран, регионов, городов, магистралей и прочее.

В связи с различной степенью тяжести последствий дорожно-транспортных происшествий для возможности сравнительной оценки и анализа различных дорожно-транспортных происшествий применяют коэффициент Кт тяжести дорожно-транспортных происшествий, определяемый как отношение числа погибших Σnу к числу раненых Σnр за определенный период времени:

Кт=Σnу[(Σnр)                                                                                 (1)

Топографический анализ предназначен для выявления мест концентрации дорожно-транспортных происшествий в пространстве (пересечении, участке дороги, магистрали, городе, регионе, стране и прочее). Практические формы и методы такого анализа могут быть различными и определяются масштабами территории, непосредственными задачами и возможностями исполнителей.

Качественный анализ дорожно-транспортных происшествий служит для установления причинно-следственных факторов возникновения дорожно-транспортных происшествий и степени их влияния на дорожно-транспортные происшествия.

Этот анализ позволяет выявить причины и факторы возникновения дорожно-транспортных происшествий по каждому из составляющих системы «дорожное движение».

Анализ причин дорожно-транспортных происшествий позволяет свести их в следующие однородные по характеру группы [6]:

несоблюдение Правил дорожного движения участниками этого движения, т.е. водителями, пешеходами и пассажирами;

выбор водителями таких режимов движения, при которых они лишаются возможности управлять транспортными средствами, в результате чего возникают заносы, опрокидывания, столкновения и прочее;

снижение психофизиологических функций участников движения в результате переутомления, болезни, употребления алкогольных напитков, наркотиков, лекарств под влиянием факторов, способствующих изменению его нормального состояния (нездоровый климат на работе или в семье, болезнь близких и прочее);

неудовлетворительное техническое состояние транспортных средств;

неправильное размещение и крепление груза;

неудовлетворительное устройство и содержание элементов дороги и дорожной обстановки;

неудовлетворительная организация дорожного движения.

Факторы, вызывающие дорожно-транспортные происшествия, подразделяются на две группы:

субъективные - водители, пешеходы и пассажиры;

объективные - состояние пути, техническое состояние транспорта, освещенность дороги, местные условия, атмосферные условия и так далее.

Анализ большого числа дорожно-транспортных происшествий позволил установить, что на каждые 100 дорожно-транспортных происшествий приходится около 250 причин и сопутствующих факторов [7].

Согласно анализу статистических данных, большинство дорожно-транспортных происшествий связано с объективными факторами.

В отрезке времени, непосредственно предшествующем дорожно-транспортному происшествию, и в процессе его развития, влияние каждой из причин неодинаково.

В каждой фазе развития дорожно-транспортного происшествия можно выделить одну главную, ведущую причину.

В последующих фазах происшествия эта причина может стать второстепенной, сопутствующей, а главной становится та, которая в первой фазе являлась сопутствующей.

При анализе дорожно-транспортных происшествий необходимо выявлять все причинно-следственные связи.

В противном случае установление первопричины происшествия затруднительно, а подчас и невозможно.

Немаловажное значение при этом имеет выявление обстоятельств, предшествовавших дорожно-транспортному происшествию.

Во многих случаях предпосылки для дорожно-транспортных происшествий создаются намного раньше самого происшествия [8].

По материалам мировой статистики распределение причин дорожно-транспортных происшествий примерно следующее [9]:

из-за неправильных действий человека - 60…70 %

из-за неудовлетворительного состояния дороги и несоответствия дорожных условий характеру движения - 20…30 %

из-за технической неисправности автомобиля - 10…20 %

Правильное установление причин дорожно-транспортных происшествий способствует разработке эффективных мероприятий по снижению их количества.

1.4 Анализ дорожно-транспортных происшествий по городу Костанаю

Анализ ДТП по городу Костанаю Костанайской области выполнен за 2008- 2012 годы по статистическим материалам Дорожной полиции Костанайского ГОВД.

Численность населения г. Костаная составляет 216,4 тысяч человек.

Протяженность автомобильных дорог:

республиканского, общегосударственного значения - 1408 км;

областного - 2208 км

районного значения - 5898 км;

местного значения - 64 км.

Протяженность:

улично-дорожной сети г. Костанай - 420 км;

автомобильных дорог с асфальтобетонным покрытием - 250 км;

щебеночно-гравийных автомобильных дорог - 70 км;

грунтовые улучшенные автомобильные дороги - 28 км.

Количество:

мостов, путепроводов - 28;

ж/д переездов - 21, из них охраняемые - 3;

Общее количество улиц - 118:

общегородского значения - 21;

районного значения - 10;

местного значения - 87.

Протяженность освещенного участка улиц - 28,759 км.

Количество маршрутов движения общественного транспорта - 29, из них городские - 11, междугородние - 18.

Количество автобусных остановок 120:

оборудованные павильонами - 79;

не оборудованные павильонами - 41;

не оборудованные посадочными площадками - 37;

без заездного кармана - 27;

без освещения - 96.

Количество светофорных объектов, установленных на УДС г. Костаная - 32 шт., с том числе:

в системе АСУД - 0;

локальные - 32;

пешеходные - 10.

Количество дорожных знаков, установленных на УДС г. Костанай - 1488 шт., из них:

объемные - 336 шт.;

плоские - 1152 шт.

Имеющиеся статические данные показывают, что дорожно-транспортные происшествия в городе Костанае по причинам их возникновения распределяются следующим образом:

наибольшее число дорожно-транспортных происшествий, связанных с виновностью водителя, происходит из-за превышения скорости, нарушении правил обгона, невнимательности водителя, неосторожного проезда у остановочных пунктов пассажирского транспорта;

переход пешеходами проезжей части в неустановленном месте или перед близко движущимся транспортом, неожиданного выхода на проезжую часть из-за транспортного средства;

происшествия, связанные с дорожными условиями, возникающие по причинам недостаточной освещенности и гололеда на проезжей части.

Согласно статистическим материалам, аварийность в период 2008-2012 годов сокращается, однако большой рост аварийности в 2008 году дает отрицательную характеристику эффективности проводимых работ по организации безопасности движения. Постоянно растет число дорожно-транспортных происшествий, совершенных водителями в состоянии опьянения, как правило, это дорожно-транспортное происшествие с наиболее тяжелыми последствиями. Также высок уровень дорожно-транспортных происшествий, совершенных из-за превышения скорости движения, несоблюдения очередности проезда перекрестка, нарушении правил обгона.

Наиболее аварийными участками проспекта Аль-Фараби в период 2008- 2012 годы являются: перекресток проспект Аль-Фараби - улица Баймагамбетова, перекресток Каирбекова - улица Победы, перекресток ул. Тарана - улица Каирбекова, перекресток проспект Аль-Фараби - улица Майлина. Результаты сравнительного анализа ДТП периода 2008- 2012 гг. приведены в таблице 1-8.

Таблица 1. Сведения о дорожно-транспортных происшествиях по городу Костанаю за период 2008- 2012 гг.

Таблица 2. Дорожно-транспортные происшествия и пострадавшие по вине водителей, находившихся в состоянии опьянения по городу Костанаю за период 2008- 2012 гг.

Таблица 3 Основные причины дорожно-транспортных происшествий, совершенных на территории городу Костанаю за период 2008-2012 гг.

Таблица 4. Дорожно-транспортные происшествия, погибшие и раненые по местам совершения на улично-дорожной сети городу Костанаю за 2011-2012 года

Таблица 5. Дорожно-транспортные происшествия, по местам совершения на улично-дорожной сети города Костаная за 2011-2012 года

Таблица 6. Дорожно-транспортные происшествия по видам, совершенные на территории города Костаная

Таблица 7. Дорожно-транспортные происшествия по видам, совершенные на территории города Экибастуз по дням недели

Таблица 8. Распространение дорожно-транспортных происшествий по времени суток на территории города Костаная

2. Обследование транспортно-эксплуатационного состояния дорог

.1 Краткая характеристика географического положения города и климатическая характеристика

Город Костанай - административный центр Костанайской области, расположен в северной части Костанайской области.

Современное официальное русское название города - Костанай. До 1997 года город по-русски назывался Кустана́й, по имени урочища, на котором расположился город у берега реки Тобол. Первоначальное название - Николаевск.

Город расположен в степной зоне на севере Тургайского плато на реке Тобол, в 571 км к северо-западу от Астаны (по трассе 770 км). Ближайшим городом - миллионником является российский Челябинск, расположенный в 260 км (по дороге более 300 км) к северо-западу от Костаная.

Рельеф города представляет собой слабоволнистую равнину, с общим уклоном к реке Тобол. Вся территория города располагается на надпойменных террасах реки.

Первую надпойменную террасу реки Тобол составляет коренной берег, представляющий собой эрозионную террасу, которая тянется по левому берегу, и на юго-западе территории города подходит вплотную к урезу воды. Относительные отметки колеблются в пределах 158-178 метров.

Вторая надпойменная терраса реки Тобол занимает в основном восточную часть города, небольшими пятнами встречается в центральной части и имеет относительные превышения от 146 до 157,5 метра.

Третья надпойменная терраса реки Тобол протягивается неширокой полосой вдоль реки через весь город по левому берегу с относительными отметками в пределах 142,7 - 148,0 метров.

И четвертая - это сама пойма: современное русло реки Тобол.

Город Костанай и прилегающая территория находится в зоне развития черноземных почв с подзонами южных черноземов. Среди южных черноземов часто встречаются большие массивы карбонатных, солонцеватых, лугово-черноземных, луговых почв, а также солонцы степные, солонцы луговые, солончаки и солоди. Вдоль поймы реки Тобол широко распространены пойменные луговые, пойменные лугово-болотные черноземные почвы.

Территория, освоенная под строительство дач и размещение огородов, относится к землям с частично нарушенным почвенным профилем в результате деятельности человека.

Для климата города Костанай и прилегающих районов характерна резко выраженная засушливость и высокая степень континентальности.

Самый жаркий месяц - июль (средняя температура от +13,50С до +20,20С) с абсолютным максимумом температур +410С. Средняя температура января от -12,90С до -22,20С, с абсолютным минимумом температур -460С. В период с 15 ноября по 27 марта или 133 дня сохраняются устойчивые морозы, в апреле температура воздуха достигает положительных значений, а в мае они уже превышают +100С. Продолжительность безморозного периода равна 115-180 дням. Число ясных дней 130 - 155 за год, пасмурных 45 - 55.

Прогнозируемая численность населения города Костанай определяется устойчивыми и инерционными демографическими тенденциями.

Расчетные показатели структуры занятости населения по отраслям экономики предполагаются к 2020 году довести до 95,8 тысяч человек, что на 25,2 тысяч человек больше, по сравнению с существующей численностью занятых в отраслях экономики.

Основная цель социального и градостроительного развития города - это создание социально-психологического комфорта и высокого уровня проживания населения на рассматриваемой территории.

В связи с тем, что в перспективе в состав города войдет ряд населенных пунктов Костанайского района, численность населения города Костанай в новых границах должна составить около 260 тысяч человек на конец 2012 года и около 290 тысяч человек на конец 2020 года. Эти показатели приняты для технико-экономических расчетов в данном проекте. С учетом погрешности в долгосрочном прогнозировании (плюс-минус 5 %) численность населения города Костанай принимается в следующих диапазонах:

Ø  255 - 265 тысяч человек на 2012 год;

Ø  275 - 305 тысяч человек на 2020 год.

Климат и погода - составные части природных факторов, которые существенно влияют на транспортно-эксплуатационные характеристики дорог, на режим и безопасность движения, то есть на условия движения по дороге и режим ее функционирования.

При разработке генеральных планов города, выборе материалов для конструктивных слоев дорожной одежды руководствуются нормами СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика».

Степень влияния метеорологических явлений на режим и безопасность зависит от скорости автомобилей и интенсивности метеорологического явления (в соответствии с таблицей 9).

Таблица 9. Среднемесячная температура наружного воздуха Костанайского региона

Различные периоды года по-разному влияют на состояние покрытия дороги.

К зимнему относят период, характеризующийся устойчивой среднесуточной температурой воздуха ниже 00С.

Весенним считается период со среднесуточной температурой воздуха от 00С до плюс 150С.

Осенним принято считать период, характеризующийся понижением температуры от плюс 150С до 00С.

Летний период ограничен датами перехода среднесуточной температуры через плюс 150С.

Для определения средней продолжительности характерных периодов года построим график (в соответствии с рисунком 1).

По графику продолжительности характерных периодов года определим примерную дату наступления плюсовой и минусовой температуры и продолжительность периода года и сведем их в таблицу 10.

Рисунок 1. График продолжительности характерных периодов года по месяцам.

Таблица 10. Температурные параметры окружающей среды

В зависимости от периода года определим средние различные состояния поверхности дороги по рекомендации профессора А. П. Васильева [10] по формуле:

Тi=λiл·Дл+λiо-в·До-в+λiз·Дз,                                                                 (2)

где λiл, λiо-в, λiз - коэффициенты длительности состояния (сухого, мокрого, заснеженного, снежного наката, гололеда) принимается по таблице 11 [11].

Дл, До-в, Дз - продолжительность летнего, осенне-весеннего и зимнего периодов, сут.

Используя формулу 2, вычислим среднюю продолжительность различного состояния покрытия в различные периоды:

Летом

Сухое состояние

Тс.л.=λл.с.·Дл.с.=93·0,85=79 сут;

Мокрое состояние

Тм.л.=93·0,15=14 сут;

Осенне-весенний период

Сухое состояние

Тс.о-в=137·0,7=96 сут;

Мокрое состояние

Тм.о-в=137·0,3=41 сут;

Зимний период

Сухое состояние

Тз.с.=135·0,65=88 сут;

Мокрое состояние

Тз.м.=135·0,08=11 сут;

Рыхлый снег

Тр.с.з.=135·0,08=11 сут;

Снежный накат

Тс.н..з.=135·0,05=7 сут;

Искусственный гололед

Ти.г.з.=135·0,1=14 сут;

Естественный гололед

Те.г.з.=135·0,2=3 сут.

Сухое состояние поверхности дороги в году (среднее):

Тс=Тс.л.+Тс.о-в+Тз.с.=79+96+88=263 сут.

Мокрое состояние поверхности дороги в году (среднее):

Тм=Тм.л.+Тм.о-в+Тм.з.=14+41+11=66 сут.

Повторяемость направлений ветра (числитель), %, средняя скорость ветра по направлениям (знаменатель), м/с [12].

Таблица 11. Повторяемость направлений ветра и средняя скорость ветра по направлениям Костанайского региона

Из рисунка 2, 3 - розы ветров следует, что наиболее часто повторяется ветер зимой - с юго-запада, летом - с северо-запада и с запада.

Эти данные необходимы для определения фактической скорости движения и расхода топлива, себестоимости перевозки и многих других факторов.

Рисунок 2. Роза ветров в зимний период

Рисунок 3. Роза ветров в летний период

2.2 Общая характеристика улично-дорожной сети

Дороги в городе Костанае являются жизненно необходимой частью и имеют большое значение для организации дорожного движения, создания необходимых санитарно-гигиенических условий жизни, архитектурно-планировочного облика города. Автомобильные дороги связывают между собой все районы города и обеспечивают движение транспорта и пешеходов. Таким образом, улично-дорожная сеть составляет часть городской территории, ограниченной красными линиями и предназначенной для движения транспорта и пешеходов, прокладки различных сетей инженерного оборудования, размещения зеленых насаждений.

Схема улично-дорожной сети города Костанай - прямоугольная. В ней отсутствует четко выраженный транспортный узел. По транспортному назначению городские улицы и дороги подразделены на магистральные и местного значения. К магистральным улицам и дорогам можно отнести: проспект Аль-Фараби, пр. Абая, улица Баймагамбетова, улица Тарана, улица Гагарина, улица Карбышева. Эти улицы и дороги представляют собой основные трассы городского транспорта. Магистральная улица Карбышева предназначена для движения грузового автомобильного транспорта.

Сети городских улиц и дорог, связаны с дорогами Астана - Челябинск, Рудный, Кокшетау.

В городе преобладают улицы и дороги местного значения, обеспечивающие транспортную и пешеходную связь жилых микрорайонов и групп жилых зданий с магистральными улицами.

Границами городских улиц и дорог и прилегающей территории (застройка, парки, различные сооружения и другое) являются красные линии, расстояния между которыми определяет ширину улицы (дороги).

Проспект Абая относится к магистральной улице общегородского значения. Имеет прямолинейное направление с хорошей видимостью в плане. Продольный профиль не имеет резких переломов. Дорога обеспечивает транспортные связи жилых и промышленных районов между собой, а также с центром города, пересекая его с востока на запад. Общая протяженность дороги - 4901 метров. Проспект Абая пересекают на одном уровне магистральные улицы Тарана, Гагарина, Гоголя, Толстого, Беды, Быковского, Победы, Шевченко и Лермонтова.

Дорога имеет 20 автобусных остановок. Автобусные остановки в обоих направлениях и смещены по ходу движения (расстояние между ближайшими сторонами не менее 30 м), таким образом, чтобы пассажиры, вышедшие из автобуса и направляющиеся в сторону автобусной остановки на другой стороне дороги, обходили стоящий автобус сзади и некоторое время двигались по тротуару до пешеходного перехода навстречу движению транспортного потока по ближайшей к остановке полосе проезжей части.

Для автобусной остановки имеется остановочная площадка и заездной карман. Посадочные площадки все приподнятые по отношению к проезжей части и на всех остановках имеется павильоны.

Для отвода воды от поверхности дороги предусмотрены закрытые решетками, водоприемные колодцы для быстрого удаления ливневых и талых вод. Сброс воды осуществляется в специальную водоотводную систему. Поперечный профиль проезжей части двухскатный с уклонами в обе стороны от осевой линии дороги.

Для движения пешеходов имеются тротуары и пешеходные дорожки. Тротуары расположены параллельно проезжей части и, в целях безопасности, выше ее не менее чем на 0,15 м.

Ширина тротуаров назначена исходя из возможного количества пешеходов, с учетом категории улицы, характера застройки, наличия магазинов, театров и кино, общественных учреждений. В местах примыкания к проезжей части тротуары ограждены бортовыми камнями. Ширина полосы, занимаемой пешеходами на тротуаре, приняты равной 0,75 м, а ее пропускная способность - 60-100 пеш/ч.

Озеленение улицы выполнено в соответствии с современными санитарно-гигиеническими и эстетическими нормами и запланированы по следующим схемам: расположение посадок между проезжей частью и тротуаром в один, два ряда и более: расположение одно- и многорядных посадок между тротуаром и застройкой.

Для уличного освещения, основной целью которого является создание на улицах, площадях, проездах достаточной и равномерной освещенности, необходимой для безопасности движения транспорта и пешеходов, вдоль дороги установлены столбы с высотой фонарей 7,5 м, с газосветными светильниками одно- (или двух) консольные.

Кроме того, освещение улицы дополняется рекламным освещением, освещением витрин, магазинов, светофорами.

2.3 Обследование эксплуатационных качеств дороги

Основной целью обследования дороги является своевременное выявление участков, требующих улучшения условий движения, а также оценка состояния всех конструктивных элементов проезжей части и разработка мероприятий по улучшению условий движения.

Обследования являются обязательной составной частью видов работ, направленных на обеспечение высоких транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог. Были проведены обследования с целью общей оценки состояния дороги. В основном обследования проводились визуально и с применением простых инструментов.

2.4 Установление геометрических параметров дороги

Фактические геометрические параметры существующих дорог могут быть определены следующими методами:

камеральное обследование - путем изучения проектной документации, технического паспорта и другой технической документации;

путем натурального обследования дорог с использованием обычных геодезических инструментов (нивелиров, дальномеров, теодолитов и других);

путем обследования дорог специальными передвижными лабораториями с использованием фото- и киносъемки и фототеодолитной съемки.

При определении геометрических параметров были использованы методы камерального обследования, при этом выяснены:

ширина полосы движения - 3,75 м;

ширина проезжей части - 17,0 м;

ширина разделительной полосы - 2,0 м;

ширина полосы озеленения - 3,0 м;

протяженность от ул. Лермонтова до улицы Тарана 1109 м;

протяженность от улицы Тарана до улицы Гоголя 798 м;

протяженность от улицы Гоголя до улицы Беды 1358 м;

протяженность от улицы Беды до улицы Быковского 589 м;

протяженность от улицы Быковского до улицы Ворошилова 480 м;

протяженность от улицы Ворошилова до улицы Карбышева 567 м.

2.5 Определение коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием

Определение коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием может быть выполнено следующими методами:

кратковременного контакта шины - использованием маятниковых и инерционных портативных приборов, измерительной тележки, подающего колеса, стационарных приборов;

торможением автомобиля - измерение тормозного пути и замедления автомобиля;

торможение дополнительного колеса - измерение тормозного момента, угла поворота и проскальзывания колеса;

торможением специального прицепа - измерение тягового усилия при заблокированных колесах, регулируемого тормозного момента и проскальзывание колес.

Был выбран метод варианта 2, то есть метод измерения тормозного пути. При реализации этого метода отмечены на покрытии точка начала торможения, от которого измерили расстояние до остановившегося автомобиля при скорости движения автомобиля марки «ГАЗ 3110» 60 км/ч.

Фактический коэффициент сцепления определим по формуле:

                                                                                           (3)

где v - скорость движения автомобиля, м/с;- тормозной путь, м;- ускорение свободного падения, м/с2;=9,8 м/с2.

Коэффициент скользкости:

                                                                                         (4)

где φ - фактический коэффициент сцепления, вычисленный по формуле 3

φР - нормативный коэффициент сцепления, принимаем φР=0,7.

2.6 Определение ровности покрытия

Ровность дорожного покрытия оказывает существенное влияние на взаимодействие автомобиля с дорогой и психофизиологическое состояния водителей и является важнейшей транспортно-эксплуатационной характеристикой дороги.

Определение ровности покрытия дорог осуществляется следующими методами:

измерением геометрического профиля - применением реек или нивелира;

измерением искаженного геометрического профиля - применением профилометра (многоопорные рейки), виаграфы;

измерением уклона неровностей - использование уклономеров;

измерением кривизны неровности - применением гониографы;

измерением параметров колебаний измерительного колеса - использованием толчкомеров и толчкографов;

измерением параметров колебаний автомобиля - использованием датчиков колебаний, акселеметрами.

За неимением толчкомеров для оценки ровности покрытия между перекрестками улицы можно принять деревянные рейки длиной три метра. Ровность покрытия оценивалась по зазору между нижней кромкой рейки и поверхностью покрытия. Допускаемые отклонения по ровности покрытия при измерениях трехметровыми рейками должны соответствовать требованиям таблица 12.

Оценка ровности между перекрестками проводится незначительного протяжения в основном на участках с выбоинами и волнистостью.

Таблица 12. Требования к оценке ровности дорожного покрытия

2.7 Транспортно-эксплуатационное состояние автодороги

Составлено на основе качественной оценки состояния дорожных покрытий по признакам деформации и износа. При этом руководствовались следующим:

состояние покрытия «хорошо», если поперечный профиль дороги правильный, отсутствуют трещины, выбоины, волнистость, износ до 10 %;

состояние покрытия «удовлетворительно», если имеется незначительное искажение поперечного профиля. Волнистость на поверхности, трещины, выбоины. Требуется ремонт отдельных мест с вырубкой верхнего слоя на площади до 20 %;

состояние покрытия «неудовлетворительно», если имеется искажение поперечного профиля, значительные выбоины и наплывы, густая сетка трещин, выбоины с застоями воды, износ поверхности. Местами просевшее основание. Требуется ремонт дорожной одежды с вырубкой отдельных мест на площади 60 %.

Результаты визуального осмотра сведены в таблицу 13.

Таблица 13. Качественная оценка состояния дорожных покрытий

3. Зимнее содержание автотранспортных дорог

.1 Общие положения зимнего содержания дорог

Зимний период в Республике Казахстан весьма продолжителен. На преобладающей части страны зимние осадки в основном выпадают в виде снега с образованием устойчивого снежного покрова. Погодные условия зимнего периода суровы. Они характеризуются низкой температурой воздуха, высокой скоростью ветра при метелях, большой частотой и длительностью метелей. Низкие температуры способствуют большой подвижности снежного покрова, поэтому метели переносят огромные количества снега.

При соответствующих погодных условиях зимой на дорогах появляются ледяные отложения разной толщины и структуры. Широко распространена гололедица в виде тонкой (1-3 мм) стекловидной пленки. Встречаются наледи - мощные скопления льда, возникающие на ледяном покрове водоемов, в мерзлом грунте или непосредственно на проезжей части дороги.

В зимний период часты туманы. Помимо обычных туманов, образующихся при встрече холодного и теплого атмосферных фронтов, зимой в районах с устойчивыми низкими отрицательными температурами возникают морозные туманы, которые держатся по 5-8 суток и более. Видимость в таком тумане обычно не превышает 100 м, а в отдельных случаях ограничивается 10 м.

При снегопадах и метелях по мере накопления снега на покрытии скорость автомобилей сначала снижается, а затем движение прекращается совсем. Согласно исследованиям М. Г. Лазебникова, проезд автомобилей очень затрудняется, если толщина слоя снега на покрытии станет равной высоте дорожного просвета. Препятствия движению создаются трением заднего моста о снег и волочением снежной массы под автомобилем.

В Республике Казахстан максимальный дорожный просвет у автомобилей ограниченной проходимости (двух- и трехосные автомобили с неведущей передней осью) составляет у грузовых автомобилей 220-300, у легковых 170-210 мм. У автомобилей повышенной проходимости (двух- и трехосные со всеми ведущими осями) дорожный просвет равен у грузовых автомобилей 300-400, у легковых - 220-260 мм. При погружении автомобилей в рыхлый снег на глубину 1,5 дорожного просвета и более движение становится невозможным.

Снежные отложения, образующиеся при снегопадах и метелях, имеют разную толщину и плотность. Наименьшая толщина отложений бывает при спокойных (без ветра) снегопадах.

В равнинных районах особенно в районах с континентальным климатом, удаленных от морских побережий, толщина слоя, выпадающего за один снегопад, составляет чаще всего 1-5 см. Иногда за один снегопад выпадает 6-15 см снега и в редких случаях 16-35 см.

В горных районах снегопады гораздо обильнее, иногда за один снегопад образуется слой толщиной до 1 м.

Свежевыпавший сухой, рыхлый снег обычно имеет плотность от 0,07 до 0,12 г/см3; если выпадает влажный или мокрый снег, его плотность может достигать 0,2-0,25 г/см3.

Метелевые отложения, называемые снежными заносами, имеют значительно большие объемы, толщину и плотность. На нулевых местах (участках с нулевыми отметками) и малых насыпях толщина снежных отложений, образуемых метелями, чаще всего составляет 0,6-1 м. Мелкие выемки заносятся полностью, а в глубоких выемках толщина отложений нередко доходит до 5-6 м. Плотность снега, принесенного ветром и образовавшего снежные заносы, в среднем, варьирует от 0,25 до 0,35, а в отдельных случаях до 0,45 г/см3. Дороги нередко заносятся на большом протяжении.

Свежевыпавший снег недолго остается в рыхлом состоянии. Под влиянием колебаний температуры и под действием собственной массы снег оседает и плотность его повышается. Кроме того, в результате внутренних процессов снег, пролежавший некоторое время на дороге, превращается в твердую трудноразделимую массу. При плотности не менее 0,5 г/см3 и прочности 5-6 кг/см2 проезд автомобилей по уплотненному снегу становится возможным. Если уплотнение снега происходило без надлежащего выравнивания, поверхность дороги покрывается снежными ухабами, а движение автомобилей по ней возможно, лишь с малой скоростью вследствие сильной тряски.

Образование ледяных отложений на поверхности дороги создает для автомобильного движения не меньшие трудности. При гололедице и других видах обледенения дорога становится скользкой, возрастает длина тормозного пути и увеличивается опасность заноса автомобилей вследствие уменьшения коэффициента сцепления шин с дорогой.

По данным А. П. Васильева, число дорожно-транспортных происшествий на скользких покрытиях в 10-15 раз больше, чем на сухих шероховатых. Случаев бокового заноса автомобилей на обледенелых усовершенствованных покрытиях соответственно в 4,5 раз больше.

Нормальному движению по дорогам мешают речные и грунтовые наледи. Образующийся на полотне дороги толстый (иногда в несколько десятков сантиметров) слой льда резко ухудшает условия проезда, вызывает сильное снижение скорости и нарушает безопасность движения.

Наледи на водотоках деформируют мосты и трубы, иногда вызывают полный перерыв проезда.

Замедление или полное прекращение перевозки грузов из-за снежных заносов или обледенения дорог наносит также ущерб предприятиям, тяготеющим к дороге, вследствие невозможности вывезти продукцию или завезти сырье и т.д. Подсчеты показали, что для дорог с интенсивным движением потери народнохозяйственных средств, вызванные нарушениями проезда зимой в течение одних лишь суток, могут быть равны затратам на зимнее содержание дороги в течение всего зимнего периода.

Под зимним содержанием дорог понимается комплекс мероприятий, включающий: защиту дорог от снежных заносов; очистку дорог от снега; борьбу с зимней скользкостью; защиту дорог от снежных лавин; борьбу с наледями.

Эти мероприятия проводят с целью обеспечения нормального движения транспортных средств по дорогам в зимнее время и при хорошей их организации дают большую выгоду народному хозяйству.

Основная задача зимнего содержания - обеспечение бесперебойного, безопасного и удобного проезда автомобилей со скоростями, установленными для данной категории, с одновременным поддержанием дороги в сохранности и благоустроенном состоянии. При этом необходимо максимально облегчить, ускорить и удешевить борьбу со снегом и льдом на дорогах. Первоочередное внимание должно уделяться предупредительным мерам - недопущению образования на проезжей части снежных и ледяных отложений или скорейшему их удалению.

Проезжую часть следует очищать от снега и льда, не допуская повреждения покрытий снегоочистителями. С дорог, имеющих усовершенствованные покрытия (цементобетонные, асфальтобетонные или из битумо- и дегтеминеральных смесей), а также покрытия переходного типа с поверхностной обработкой, снег необходимо удалять полностью с оставлением лишь тонкого выравнивающего слоя на обочинах. С переходных покрытий (щебеночных, гравийных), не обработанных вяжущими, полностью удалить снег нельзя. По данным А. П. Васильева, при полной очистке от снега гравийных и щебеночных покрытий с помощью плужных автомобильных снегоочистителей, автогрейдеров или бульдозеров за одну зиму с покрытий удаляется 15-25 % материала, а при удалении снега жесткими щетками сметаются клинец и каменная мелочь, что приводит к преждевременному разрушению покрытий. Поэтому на переходных покрытиях и грунтовых дорогах разрешается оставлять выравнивающий слой снега толщиной 3-5 см.

В районах с устойчивыми отрицательными температурами без зимних оттепелей или с редкими оттепелями снег иногда не удаляют, а уплотняют на покрытиях, доводя его плотность до 0,5-0,6 г/см3 с толщиной уплотненного слоя снега от 15 до 40 см и более в зависимости от интенсивности движения автомобилей. Этого делать не следует. В весенний период накопившийся на покрытии слой снега под действием положительных температур воздуха и солнечной радиации размягчается и теряет прочность. В результате дорога становится непроезжей. Удаление уплотненного слоя снега представляет значительные трудности, и период искусственно созданной распутницы может затянуться, что приведет к большим убыткам.

Строительство временных зимних дорог (автозимников) и их содержание методом уплотнения снега широко практикуется в северных районах. Однако трассы автозимников проходят вне пределов существующих дорог и пользование ими носит сезонный характер. Что касается дорог постоянного пользования (особенно с усовершенствованным покрытием), то снег с них необходимо удалять.

Очищать дороги от снега нужно на всю ширину земляного полотна. Следует поддерживать поверхность дороги в ровном и обтекаемом для снеговетрового потока состоянии. Снежные валы, образующиеся при очистке, необходимо полностью удалять или разравнивать за бровкой земляного полотна. Снегу, убранному за бровку (в надкюветное пространство), надо придавать уклон не менее 1:8.

Все это способствует переносу метелевого снега через дорогу без отложения снега на ней.

Поверхность дороги после очистки должна быть ровной, а при оставлении небольшого выравнивающего слоя снега (на переходных покрытиях и грунтовых дорогах) - достаточно плотной, чтобы не вызывать снижения скорости автомобилей. Колеи, гребенка, ухабы и другие неровности мешают движению. Кроме того, неровная поверхность дороги сама по себе может служить причиной образования снежных заносов, так как метелевый снег, скользящий по поверхности дороги, откладывается в мельчайших понижениях и за мельчайшими возвышениями.

В периоды, когда возможно возникновение зимней скользкости, в первую очередь необходимо следить за состоянием участков с плохой видимостью, крутыми уклонами и кривыми малого радиуса, пересечений в одном уровне, участков, проходящих в населенных пунктах, подходов к искусственным сооружениям и всех других мест, где может требоваться экстренное торможение. При возникновении зимней скользкости должны быть приняты меры для полного удаления ледяного или снежно-ледяного слоя, вызвавшего скользкость, либо произведена россыпь по обледеневшей поверхности проезжей части материалов, повышающих коэффициент сцепления шин с дорогой.

На время, пока эти мероприятия не проведены, необходимо ограничивать скорость движения автомобилей по согласованию с органами ГАИ.

Большие трудности составляет обеспечение проезда в зимнее время на лавиноопасных и наледных участках. На лавиноопасных участках главным требованием является обеспечение безопасности проезжающих. С этой целью осуществляется ряд инженерных мер, предотвращающих сход лавин или защищающих от них дорогу. Эти меры одновременно способствуют и уменьшению снегонакопления на дороге. Если же инженерные меры противолавинной защиты по тем или иным причинам не осуществлены, то должен производиться профилактический спуск лавин с последующей расчисткой образующихся лавинных завалов.

На лавиноопасных участках дорог необходимо также вести систематическое наблюдение за состоянием снежного покрова на склонах и принимать меры по оповещению проезжающих, ограничению или полному закрытию проезда при возникновении лавинной опасности.

На участках, где возможно образование наледей, следует применять устройства, ограждающие земляное полотно и искусственные сооружения от развивающейся наледи и предусматривающие ликвидацию или ослабление условий наледеобразования.

3.2 Факторы, влияющие на состав работ и трудность зимнего содержания дорог

Под трудностью зимнего содержания следует понимать суммарную характеристику условий, в которых приходится вести борьбу со снегом и льдом на дорогах, чтобы обеспечить бесперебойный проезд зимой. От трудности зимнего содержания зависит потребность в затратах труда, материалов, энерго- и машино-ресурсов, денежных средств на содержание дорог зимой.

В свою очередь, трудность зимнего содержания зависит от большого количества факторов, которые можно объединить в три основные группы:

природно-климатические;

проектно-строительные;

эксплуатационные.

К природно-климатическим факторам относят:

метеорологические;

рельеф;

растительность.

Метеорологические факторы - это продолжительность периода зимнего содержания дорог, метелевый режим, ветровой режим, температурный режим, количество и вид осадков, высота снежного покрова.

От продолжительности периода зимнего содержания дорог зависят общий объем работ, их организация и суммарная величина материальных и денежных затрат на борьбу со снегом и льдом на дорогах. В метеорологических справочниках даются сведения о датах установления и схода устойчивого снежного покрова, которые можно приближенно считать началом и концом периода зимнего содержания дорог.

Метелевый режим в существенной мере определяет возможности образования снежных заносов на дорогах, их объем и характер. Гидрометеостанции ведут наблюдения за метелями, и по их данным можно установить общее число часов метелей за зиму, вид и продолжительность отдельной метели, скорость ветра, длительность межметелевых промежутков.

Ветровой режим - основной метеорологический фактор, влияющий на снегозаносимость дорог. При ветрах, дающих вдоль дорог или под малыми углами к ним, снежные заносы образуются значительно реже, чем при ветрах, направление которых составляет с направлением дорог прямой или близкий к нему угол. Ветры, имеющие высокую скорость, переносят много снега, вызывают опасность поломки снегозащитных устройств и затрудняют выполнение работ по снегоборьбе. Подробные сведения о скоростях и направлениях ветров имеются в региональных справочниках гидрометслужбы.

Температурный режим определяет состояние снежного и ледяного покрова, условия работы машин и водителей. В районах, где зимой устойчиво держатся отрицательные температуры, снег обычно бывает сухим и сыпучим. Там, где температура воздуха зимой часто колеблется, порой приближаясь или поднимаясь выше 0оС, а затем снижается, достигая низких значений, снег постепенно становится вязким, влажным, затем твердым смерзшимся и даже обледенелым. Одновременно изменяются его физико-механические свойства (плотность, твердость, сопротивление сдвигу и резанию), что, в свою очередь, отражается на трудности разработки снежных отложений снегоочистительными машинами.

От количества и интенсивности зимних осадков зависят состояние дорог и условия работы рабочих и машин. Важно также знать вид осадков, общую толщину слоя, накопившегося на дороге, интенсивность накопления. Рыхлый слой снега, образующийся при снегопадах, вызывает снижение скорости автомобилей, а ледяной слой, возникающий на покрытиях при гололедице, снижает коэффициент сцепления шин с дорогой ухудшает безопасность движения. При большой интенсивности выпадения осадков ухудшается видимость (иногда до нескольких метров).

Высота снежного покрова влияет на снегозаносимость дорог. Снежный покров, накопляясь на местности, по которой проложена дорога, сглаживает неровности рельефа, создавая как бы новый рельеф. При большой высоте снежного покрова поверхность дорожного полотна, построенного без учета требования снегоборьбы, может оказаться ниже прилегающей снежной поверхности. В данном случае дорога как бы располагается в выемке из снега, что служит причиной снежных заносов.

Для правильного решения вопросов организации зимнего содержания дорог большую роль играют экономические расчеты.

К основным задачам, требующим для их решения экономических расчетов, относятся:

определение экономической эффективности зимнего содержания дорог;

сравнение эффективности различной технологии работ, машин или сооружений;

установление экономически целесообразных сроков выполнения работ по зимнему содержанию дорог;

определение оптимальных вариантов оснащения материальными ресурсами использования.

Экономические расчеты, требующиеся для рациональной организации зимнего содержания дорог, должны выполняться в соответствии с основными инструктивными документами:

Типовой методикой определения экономической эффективности капитальных вложений;

Инструкцией по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве (СН 423-77);

Инструкцией по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений (СН 509-78).

Определение экономической эффективности зимнего содержания имеет важное практическое значение, так как позволяет обоснованно принимать решение о целесообразности регулярной эксплуатации дорог в зимний период, если это связано со значительными трудностями и расходами. Особенно важно это для дорог в малонаселенных районах, в северных и в тех случаях, когда дороги имеют малую интенсивность движения. Регулярное зимнее содержание дороги экономически целесообразно при условии

з.с.<Пн.х.                                                                                       (5)

где Sз.с. - стоимость зимнего содержания;

Пн.х. - потери, вызванные отсутствием зимнего содержания.

Экономическую эффективность технических мероприятий можно оценивать двумя методами: определяя их общую или сравнительную эффективность. Общая экономическая эффективность измеряется отношением эффекта ко всей сумме капитальных вложений или к стоимости производственных фондов. Сравнительная экономическая эффективность определяется сравнением затрат по одному варианту вложений с другим. Более эффективным признается вариант с меньшими затратами. Поскольку предусматривается сравнение двух видов затрат - стоимости зимнего содержания и потерь, вызванных его отсутствием, то для определения экономической эффективности зимнего содержания дорог следует производить расчеты по методу сравнительной экономической эффективности. При расчетах по этому методу определяют приведенные затраты, представляющие собой сумму текущих издержек и единовременных затрат, приведенных к начальному году в соответствии с установленным нормативным коэффициентом эффективности.

3.3 Борьба с зимней скользкостью

.3.1 Виды зимней скользкости

Все отложные снега и льда, периодически появляющиеся на покрытии и значительно увеличивающие его скользкость, по физическому состоянию можно подразделить на следующие четыре вида: стекловидный лед; зернистый лед; твердый снег, рыхлый снег. Эти физически разнородные отложения отличаются между собой достаточно четко как по внешним признакам, так и по физико-механическим свойствам.

Стекловидный лед относится к наиболее опасному виду. Коэффициент сцепления шин автомобиля со стекловидным льдом равен 0,08-0,15. При образовании на дорожном покрытии этого вида отложений автомобильная дорога приобретает аварийное состояние и временно становится почти непригодной для эксплуатации.

Отложения стекловидного льда образуются единовременно на участках дорог большой протяженности и могут сохраняться длительное время, пока не произойдет их разрушение за счет испарения и таяния. Этот вид отложений представляет собой стекловидную с гладкой поверхностью прозрачную корку льда плотностью 0,7-0,9 г/см3 и толщина до 3 мм.

Стекловидный лед образуется в случае:

выпадения дождя или мороси при отрицательных температурах;

замерзания жидких атмосферных осадков на еще не успевшем прогреться дорожном покрытии во время быстро наступившей оттепели;

замерзания талой или дождевой воды при похолодании.

Зернистый лед - наиболее редкий вид отложений. Он имеет зернистое строение, шероховатую поверхность и включения воздушных пузырьков. Цвет отложений матово-белый, толщина неравномерная и может достигать в районах с интенсивными туманами 10 мм и более. Плотность 0,5-0,7 г/см3. Образуется зернистый лед в основном при плотном тумане с ветром, когда температура воздуха колеблется около 0оС.

Твердый снег (снежно-ледяной накат) - самый распространенный вид отложений на проезжей части дорог. Коэффициент сцепления колеса автомобиля с накатом составляет 0,2-0,25. Толщина снежно-ледяного наката колеблется в широких пределах. При интенсивном движении транспортных средств плотность снежных отложений быстро нарастает и достигает 0,3-0,6 г/см3.

Уплотнение свежевыпавшего снега и образование слоя наката происходит в результате многократного приложения уплотняющих нагрузок при торможении с последующим его замерзанием. Наиболее интенсивен процесс уплотнения при наличии тонких слоев влажного снега, когда температура выше - 10оС.

Рыхлый снег представляет собой снежный слой, образующийся во время слабых и умеренных снегопадов в безветренную погоду и равномерно отлагающийся на дорожном покрытии. Плотность его от 0,06 до 0,20 г/см3. Снег может быть сухим, влажным и мокрым. С увеличением влажности его плотность растет. Водоудерживающая способность рыхлого снега достигает 35-55 %. При содержании влаги более 20 % снег не поддается уплотнению под действием на него нагрузок, сохраняясь в виде мокрой кашицевидной массы. Если влажность снега меньше, то при высокой плотности движения автомобилей на дороге неизбежно образуется накат.

Распространение скользкости на дорогах характеризуется значительной неравномерностью, обусловленной разнообразием погодно-климатических условий.

Продолжительность периода, в течение которого возможно появление скользкости, зависит от географического расположения территории и от высоты местности над уровнем моря.

Погодно-климатические условия и обусловливаемый ими режим обледенения автомобильных дорог зависят от характера атмосферной циркуляции. При западном и юго-западном типах циркуляции поступление теплых и влажных воздушных масс на большей части европейской территории страны (ЕТС) сопровождается обильным выпадением осадков и увеличением случаев образования различных видов зимней скользкости на дорогах. Перенос воздушных масс в меридиональном направлении с севера на юг приводит к установлению холодного и малоснежного периода часто с ясной погодой. При меридиональной циркуляции атмосферы вероятность образования зимней скользкости уменьшается. Восточная циркуляция воздушных масс приводит к понижению температуры, уменьшению количества осадков в восточной части ЕТС и увеличению количества осадков в ее западных и юго-западных районах.

Наибольшее число снегопадов отмечается в первые месяцы зимы, и поэтому работы по ликвидации скользкости в этот период почти повсеместно являются наиболее напряженными.

Преобладающее распространение имеют виды скользкости, образующиеся при снегопадах. На большей части ЕТС среднесуточный слой осадков (в пересчете на воду) в зимние месяцы составляет не более 1 мм. В центральных областях ЕТС обледенение дорог за счет образования тонких корок стекловидного льда составляет 5-8 % от количества случаев образования всех видов скользкости за зиму. По мере увеличения числа дней с дождями с севера на юг и особенно южнее 47о северной широты, где зимой жидкие осадки преобладают, вероятность появления на дорогах стекловидного льда возрастает. В 90-95 % случаев тонкие (до 3 мм) корки стекловидного льда образуются на дорожных покрытиях при температуре воздуха выше -6оС.

Наиболее опасна зимняя скользкость в горах, на крутых подъемах и спусках, где она нередко бывает причиной серьезных аварий.

3.3.2 Химический способ

Химический способ предусматривает использование в качестве противогололедного материала химические вещества, обладающие способностью плавить лед в значительном количестве при широком диапазоне отрицательных температур.

По физико-химическим свойствам и технико-экономическим показателям наиболее пригодными для борьбы с зимней скользкостью являются соли хлористого натрия, кальция и магния, относящиеся к классу хлоридов. Эти соли используются в твердом и жидком виде. По составу они могут быть однородными или смешанными в различных пропорциях. На территории противогололедные хлориды имеют широкое распространение, их природные и промышленные ресурсы весьма велики, они являются относительно дешевым и доступным материалом.

Известен способ устройства дорожных покрытий из асфальто-бетона, в состав которого входит 5-6 % зернистого продукта, содержащего преимущественно хлористый кальций. Зерна этого продукта покрыты защитной пленкой. При интенсивном движении транспортных средств происходит постепенный износ покрытия и одновременно с этим на его поверхности появляются новые порции противогололедного вещества. Оказавшись на поверхности, продукт растворяется, и тем самым уменьшается вероятность образования корки льда или наката.

Практический интерес представляют прочные микропленки, создаваемые на покрытии для уменьшения силы сцепления льда с поверхностью покрытия. Это достигается путем поверхностной обработки или объемного введения кремнийорганических веществ, обладающих гидрофобными свойствами.

К кремнийорганическим гидрофобизаторам, используемым в строительстве, относятся:

алкилхлорсиланы;

алкилсиликонаты натрия;

полиалкилгидросилоксановые жидкости.

Для применения в дорожном строительстве гидрофобные вещества пока не синтезированы, а выпускаемые промышленностью не отвечают тем жестким требованиям, которым они должны отвечать как материал для борьбы с обледенением дорог. Стоимость применения гидрофобных веществ пока слишком высока, в связи, с чем во многих странах общепризнанным является химический способ, основанный на применении хлористых солей. Известны следующие химические вещества, которые используются и могут быть использованы на дорогах нашей страны.

Хлористый натрий NaCl, или поваренная соль. Встречается в природе в виде каменной (минерал галит) и самосадочной соли соляных озер.

На солепредприятиях в качестве готовой продукции выпускают пищевую, техническую и кормовую соль. Пищевая соль содержит от 97 до 99,7 % NaCl, техническая и кормовая не менее 93 %.

Соль сильвинитовых отвалов. Она является отходом производства калийных удобрений из минерала сильвинита, состоящего из хлористого калия, каменной соли и ряда примесей.

В процессе переработки из сильвинитовой руды выделяют хлористый калий на удобрение, а хлористый натрий в огромных количествах идет в отвалы, которые по составу и структуре вполне пригодны для борьбы с зимней скользкостью. Например, в составе технической соли в отвалах Верхнекамского калийного месторождения содержится 90-95 % хлористого натрия. Зерна этой соли в рассыпчатом состоянии размером более 5 мм составляют в среднем 10 %, от 5 до 1 мм около 60 % и менее 1 мм - 30 %.

Хлористый кальций CaCl2. Он изготавливается с содержанием основного вещества в пределах 67-95 %, а в жидком виде с содержанием хлорида кальция 32-38 %.

Смесь хлористого натрия и хлористого кальция. Это эффективный противогололедный материал, взаимодействующий со льдом при низких температурах, так как добавка CaCl2 к хлористому натрию снижает точку замерзания раствора смеси. Эта смесь не слеживается при хранении. Для ослабления слеживаемости рекомендуется приготавливать смеси в следующих пропорциях: 92:8 при использовании 90 %-ного CaCl2 или 88:12 при 67 %-ном CaCl2.

Хлористый кальций фосфатированный (ХКФ). Это продукт, в который введена добавка ингибитора (фосфата), резко снижающего коррозионное действие хлористого кальция на металлы. Ингибитор вводится в заводских условиях в количестве 4-6 % от массы хлористого кальция.

Реагент НКМ представляет собой соединение нитрита кальция с мочевиной. Он выпускается промышленностью в гранулированном виде. НКМ быстро взаимодействует со льдом, обладает хорошей плавящей способностью и не вызывает коррозию металла. Этот продукт используется на аэродромах для обработки взлетно-посадочных полос. На автомобильных дорогах НКМ пока не применяется из-за высокой стоимости и ограниченных ресурсов.

Технический хлористый магний MgCl2 · 6H2O (бишофит). Он изготавливается путем упаривания рапы залива Кара-Богаз-Гол. Он представляет собой чешуированный продукт, содержащий 47 % хлористого магния и 53 % кристаллизационной воды.

Для борьбы с зимней скользкостью могут широко использоваться жидкие хлориды в виде рассолов. Высококонцентрированные рассолы распространены на обширной территории и их ресурсы неограниченны. Месторождения рассолов зачастую имеются в районах с густой сетью автомобильных дорог.

По сравнению с кристаллическими веществами рассолы технологичнее. В них легко можно вводить различные добавки с целью расширения температурного диапазона применения рассола или для подавления его коррозионной активности.

По источникам получения все рассолы можно подразделить на четыре вида:

природные подземные;

искусственные подземные;

рассолы соляных озер;

промышленные отходы.

Содержание солей в природных рассолах увеличивается с глубиной до 200-300 г/л и более.

Природные рассолы многокомпонентны. Они содержат в своем составе до 60 различных элементов. Преобладающими элементами являются ионы хлора, натрия, кальция, магния. По химическому составу природные рассолы относятся чаще к хлористонатриевым или хлористокальциевонатривым.

Искусственные рассолы образуются путем растворения подземных залежей каменной соли пресной водой, нагнетаемой по специальным скважинам в соляной пласт. Искусственные рассолы, как правило, однокомпонентны.

Концентрация хлористонатриевой соли достигает обычно состояния насыщения.

Озерные рассолы размещаются на поверхности земли в приморских и континентальных бессточных котловинах. По количеству соляных озер и растворенных в них солей занимает первое место в мире.

Солевой состав озерных рассолов разнообразен. В приморских озерах преимущественно содержатся соли хлористого натрия и хлористого магния, а также сернокислый магний и сернокислый натрий.

В рассолах континентальных озер содержатся:

хлористый натрий;

хлористый кальций;

хлористый магний;

гипс;

другие вещества.

Преобладающей солью в приморских и континентальных озерах часто является хлористый натрий, содержание которого достигает 80 % от массы всех солей [9].

Концентрация озерного рассола подвержена существенным колебаниям по сезонам года. К концу лета она увеличивается и нередко достигает 200-300 г/л и более.

Промышленные отходы рассола образуются на многих предприятиях различных отраслей промышленности. Много рассола идет в отход на химических заводах, производящих йод, бром, хлор, соду и другие продукты. Значительные ресурсы высококонцентрированных рассолов в виде отходов производства имеются на нефтепромыслах. Промышленные отходы жидких хлоридов весьма разнообразны как по составу, так и по содержанию растворенных в них солей.

Жидкие противогололедные материалы пока еще используются в ограниченном количестве. Однако их широкое использование - задача весьма актуальная, особенно при наличии местных ресурсов.

В тех районах, где местные источники получения рассолов отсутствуют, но имеются месторождения подземных рассолов, дорожным организациям целесообразно наладить их добычу, особенно при густой сети автомобильных дорог.

Бурение и оборудование рассольных скважин обходится довольно дорого, но опыт их эксплуатации на рассолопромыслах показывает, что они окупаются за 1-2 года. Продолжительность работы скважины достигает 40-60 лет. Обслуживает скважину один человек. В течение года одна скважина дает от 50 до 350 тыс. м3 рассола. Даже при минимальном дебите скважина может компенсировать потребность в 10-15 тыс. т привозной соли и обеспечить в течение сезона зимнее содержание дорог протяженностью 500-700 км.

Противогололедные хлориды обладают энергией, способный расплавить определенное количество льда. По количеству расплавляемого льда различие между хлоридами невелико.

Эффективность взаимодействия хлоридов со льдом существенно зависит от температуры. С ее понижением количество льда, которое способен расплавить хлорид, быстро убывает, особенно в интервале температур от 0 до -10оС. Так, если при температуре -2оС 1 кг хлористого натрия плавит 30 кг льда, то при -10оС это же количество хлорида может расплавить только 6 кг льда, а при -15оС -4,5 кг. На рис. 36 показано количество льда, расплавляемое 1 кг льда при разных температурах.

Каждый вид хлорида взаимодействует со льдом в определенном температурном диапазоне. Хлористый натрий плавит лед при температурах до -21,2, хлористый магний до -33,6 и хлористый кальций до -49,8оС. Эти предельные температуры соответствуют насыщенным растворам, которые при указанных предельных значениях температур полостью замерзают и образуют твердую смесь из льда и соли. У разбавленных растворов температура замерзания зависит от концентрации раствора. Закономерность изменения температуры замерзания от концентрации раствора показана на рис. 37. С увеличением массы льда при понижении температуры объем растворителя в растворе убывает, а концентрация раствора увеличивается с соответствующим понижением температуры замерзания растворителя. Физико-химические свойства вещества, температура, при которой оно применяется, и объем снежно-ледяных отложений, подлежащих расплавлению, являются главными критериями для определения норм распределения противогололедных химических материалов. В «Технических правилах ремонта и содержания автомобильных дорог» (ВСН 24-75) приняты нормы распределения твердых хлоридов, указанные в таблице 14.

Таблица 14. Нормы распределения твердых хлоридов

Нормы распределения жидких хлоридов приведены в таблица 15. Они дифференцированы в зависимости от концентрации солей, содержащихся в рассоле. Эти нормы рассчитаны для применения при борьбе с накатом, а также с целью предупреждения его образования, когда розлив производится при снегопаде или вскоре после его окончания в свежевыпавший снег. При распределении жидких хлоридов по нормам, указанным в таблице 15, снег приобретает 20 %-ную влажность и при таком состоянии свежевыпавший снег не прикатывается колесами автомобилей, а уже образовавшийся накат размягчается и легко убирается с дороги снегоочистительными машинами. Для природных рассолов, неоднородных по химическому составу, нормы расхода принимаются по преобладающей соли в растворе.

Таблица 15. Нормы распределения жидких хлоридов

Норма распределения хлоридов определяется с учетом фактического количества отложений на дорожном покрытии.

Для определения количества снежно-ледяных отложений необходимо знать их толщину и плотность.

У свежевыпавшего снега плотность равна 0,05-0,1, слегка прикатанного -0,2-0,3, уплотненная корка наката имеет плотность 0,3-0,4, старый накат -0,4-0,6, стекловидный лед -0,7-0,9 г/см3.

Практическое значение имеют продолжительность периода взаимодействия системы лед - хлорид и интенсивность плавления льда во времени при разных температурах таблица - 16. При равных условиях наиболее длительное время плавления льда бывает при отрицательных температурах, близких к 0оС.

С понижением температуры продолжительность плавления льда убывает. Наиболее интенсивно лед плавится в течение первого часа. Чем ниже температура, тем интенсивнее плавление льда.

Таблица 16.

Продолжительность периода взаимодействия системы лед - хлорид и интенсивность плавления льда во времени

Противогололедные хлориды не оказывают какого-либо заметного воздействия на асфальтобетонные покрытия и резину. Их существенный недостаток - агрессивное действие на металлические части транспортных средств. Иногда они вызывают шелушение цементобетонных покрытий.

По степени коррозионного воздействия на сталь хлористый натрий и хлористый кальций мало отличаются друг от друга, а у хлористого магния коррозионная активность выражена слабее, чем у других видов хлоридов. Максимальную агрессивность растворы хлоридов имеют при 4-5 %-ной концентрации. С повышением концентрации коррозионная активность убывает.

Помимо физико-химических особенностей хлоридов, на скорость и характер коррозии оказывают влияние многие другие факторы:

условия эксплуатации и хранения транспортных средств;

характер их антикоррозионной защиты;

внешние условия и пр.

Для ослабления коррозионного воздействия на металлические части автомобилей в хлориды необходимо заблаговременно вводить ингибиторы, способные существенно ослабить коррозию стали. В качестве таких добавок рекомендуются: однозамещенный фосфат натрия NaH2PO4·2H2O, двузамещенный фосфат натрия Na2HPO4·12H2O, простой суперфосфат Са(H2PO4)2 и двойной суперфосфат Са(H2PO4)2+Р2О5. Эти вещества широко используют в сельском хозяйстве в качестве фосфатных удобрений.

В твердый хлористый натрий добавляются однозамещенный фосфат натрия и двойной суперфосфат в количестве 3 %, а двузамещенный фосфат натрия и простой суперфосфат -5-7 % от массы соли. В рассолы хлористо-натриевого состава вводится 0,5-1 % однозамещенного или 2-3 % двузамещенного фосфата натрия. Для рассолов хлористо-кальциевого и хлористо-магниевого составов в качестве ингибитора используется простой и двойной суперфосфат в количестве соответственно 2 и 3 % от массы соли, растворенной в рассоле.

Одно- и двузамещенный фосфаты натрия легко растворяются в хлористо-натриевом рассоле, а простой и двойной суперфосфат предварительно растворяют в теплой воде и лишь после этого вводят в рассол.

Ингибированные хлориды не только ослабляют коррозию металла. Благодаря содержанию в них фосфатов, являющихся удобрением, они существенно смягчают отрицательное влияние хлоридов на растительность.

Для устранения шелушения поверхности цементобетонных покрытий, проявляющегося иногда на вновь построенных дорогах в результате совместного действия мороза и растворов хлористых солей, в бетонную смесь при ее приготовлении должны вводиться воздухововлекающие добавки, которые создают огромное число мелких замкнутых пор, способных увеличить стойкость бетона против агрессии противогололедных солей и мороза. В качестве добавок применяются хорошо зарекомендовавшие себя в строительстве абиетиновая смола (абиетат натрия) и мылонафт. Считается, что оптимальное содержание воздуха в бетоне при введении в него 0,01-0,02 % (от массы цемента) абиетиновой смолы должно быть не менее 4 %, а при использовании в качестве добавки 0,05-0,08% мылонафта стойкость бетона от шелушения существенно увеличивается при содержании воздуха не менее 3 % от объема. Применение для борьбы с зимней скользкостью хлоридов на дорогах с цементобетонным покрытием без воздухововлекающих добавок допускается по истечении 3 лет после строительства и спустя 1,5 года при условии наличия в бетоне воздухововлекающих добавок.

Отрицательное влияние хлоридов на природную среду (растительность, воду, почву) наиболее заметно, когда их складывают в штабеля непосредственно на землю, оставляя незащищенными от воздействия атмосферных осадков.

Поэтому при строительстве солехранилищ надо предусматривать меры, исключающие опасность загрязнения грунтовых, речных, озерных вод и почвы.

Характер воздействия хлоридов на компоненты природной среды в полосе влияния дороги зависит от многих факторов, связанных, например, как с физико-химическими свойствами самих веществ, так и с разнообразием особенностей компонентов среды.

Кальций, магний, калий повышают плодородие почвы, так как они являются необходимым питательным веществом для растений. Их влияние на воду, почву, растительность даже в повышенных концентрациях не так вредно, как действие недопустимо большой концентрации ионов натрия. С точки зрения воздействия на природную среду к наиболее приемлемым противогололедным веществам следует отнести природные (подземные и озерные) рассолы. Наряду с хлористым натрием они зачастую содержат в большом количестве соли кальция, калия, магния и многие микроэлементы, которые при слабой концентрации оказывают полезное влияние на развитие и урожайность сельскохозяйственных культур.

При взаимодействии хлоридов со снежно-ледяными отложениями образуются разбавленные растворы. Химические элементы, содержащиеся в этих растворах в ионном состоянии, в течение зимнего периода могут накапливаться в зоне придорожной полосы, но весной они вымываются обильными талыми и дождевыми водами и лишь частично аккумулируются в почвенных горизонтах. Как показывают исследования, при соблюдении установленных норм распределения хлоридов и технологии работ засоление почв вдоль автомобильных дорог выше допустимых пределов не отмечается.

Эффективность химического способа борьбы с зимней скользкостью существенно зависит от технологии работ. Хороший эффект дает профилактическое применение химических веществ. Часто зимняя скользкость образуется вследствие уплотнения снега под действием колес движущихся автомобилей. Для предотвращения уплотнения снега необходимо приступать к распределению твердых или жидких химических веществ вскоре после начала снегопада непосредственно в свежевыпавший снег, пока он еще не успел уплотниться. Введенные в свежевыпавший снег реагенты предотвращают уплотнение и прикатывание снега. При контактировании снега с хлоридами под действием колес автомобилей происходит перемешивание снежной массы и кристаллы снега обволакиваются незамерзающим раствором. Такой снег сохраняется на дорожном покрытии в разрыхленном состоянии. Поэтому использование хлоридов при уборке свежевыпавшего снега фактически является профилактической мерой борьбы со скользкостью. Высококачественная снегоочистка достигается при соблюдении соответствующей технологии работ.

Технологические этапы этих работ следующие:

выдержка;

обработка свежевыпавшего снега хлоридами;

плавление;

сгребание снега;

сметание снега.

Выдержка предусматривает необходимость создания в начале снегопада снежного слоя, в котором хлориды должны закрепиться и взаимодействовать со снегом. Продолжительность выдержки, т.е.периода времени от начала снегопада до момента распределения противогололедных материалов, зависит от интенсивности снегопада. Установлено, что продолжительность этого этапа чаще всего составляет от 15 до 45 мин. На третьем этапе происходит частичное плавление снега от действия хлоридов и приобретение им таких физико-химических свойств, при которых предотвращается образование наката. Хлориды и снег взаимодействуют более эффективно, когда они перемешиваются колесами движущихся автомобилей. Если после уборки обработанного хлоридами свежевыпавшего снега снегопад продолжается, то указанный порядок работ повторяется до прекращения снегопада.

Во время интенсивного и длительного снегопада, а также когда скорость ветра превышает 6-8 м/с, на дорожном полотне быстро формируется толстый слой снега, образуются снежные заносы. В этих случаях осуществляется механическая снегоочистка без предварительной обработки дороги хлоридами.

На проезжей части дороги часто сохраняется различной толщины слой уплотненного наката.

Технология удаления этих отложений складывается из следующих операций:

распределение хлоридов по поверхности наката;

плавление и одновременное разрушение структуры снежно-ледяных отложений колесами движущихся автомобилей;

уборка разрыхленной и влажной массы снега с помощью снегоочистителей, оборудованных плужком и щеткой.

Технология борьбы со снежно-ледяным накатом предусматривает не полное расплавление отложений, а лишь ослабление в них межкристаллических связей до приобретения снегом разрыхленного состояния, при котором становится возможной механическая очистка покрытия.

При образовании на дороге тонкой стекловидной корки льда химические вещества применяются с целью расплавления всей массы льда. В связи с тонкостью корки (1-3 мм) достаточно выполнить только одну операцию - распределить хлориды по поверхности обледенелого покрытия. Наилучший эффект при борьбе с этим видом скользкости достигается в том случае, когда применяется мелкозернистая или чешуированная соль.

3.3.3 Фрикционный способ

Для повышения коэффициента сцепления колес автомобиля со скользкой поверхностью дороги на ней рассыпают песок, высевки каменных материалов или шлак. Лучшими свойствами обладают песок или высевки с размером зерен 2-3 мм (но не более 8 мм). Чем крупнее зерна, тем больше расход материала, так как при разбросе крупнозернистых фракций ухудшается сцепление колеса с дорогой. Крупные частицы при механическом распределении могут нанести повреждения автомобилям.

Эффективность применения фрикционных материалов снижается, если, например, в них содержатся глинистые или илистые примеси, загрязняющие дорогу и повышающие ее скользкость.

Фрикционный способ борьбы зимней скользкостью имеет ряд существенных недостатков:

требуется большое количество песков разбрасывателей;

необходимо производить большие объемы работ по заготовке и распределению материалов, так как нормы их россыпи велики (200-400 г/м2).

Кроме того, при интенсивном движении автомобилей с большой скоростью фрикционные материалы быстро смещаются с проезжей части дороги к обочине. Например, по исследованиям уже через 15-20 мин после россыпи сухого песка на обледенелое покрытие коэффициент сцепления колеса со скользкой дорогой становится таким же, каким он был до обработки дороги песком. Коэффициент сцепления повышается весьма незначительно даже и в том случае, когда посыпка фрикционных материалов производится по норме 1100 г/м2.

Эффективность борьбы с зимней скользкостью рассматриваемым способом несколько повышается при введении в фрикционный материал хлоридов в твердом или жидком виде. Добавка хлоридов производится заблаговременно в количестве 8-10 % от массы песка.

Песчаносолевая смесь, получаемая путем тщательного перемешивания соли с песком, обладает способностью сохраняться в зимнее время в рыхлом несмерзшемся состоянии, что облегчает загрузку пескоразбрасывателей и позволяет достичь равномерной плотности посыпки. Главное же преимущество добавки соли в песок заключается в том, что она при взаимодействии со снежно-ледяными образованиями расплавляет их. Но при несоблюдении технических требований, предъявляемых к распределению песчаносолевой смеси, на поверхности запущенного толстого слоя уплотненного снега образуются ямы, бугры, колеи и прочие неровности. Условия эксплуатации дороги становятся хуже, чем после обработки дороги только песком без добавки соли.

Фрикционные материалы без добавок хлоридов могут периодически применяться в основном на дорогах с низшими переходными типами покрытий, на которых по каким-либо причинам в течение зимы предусматривается возможность сохранения плотного слоя снега.

.3.4 Тепловой способ

Борьба с зимней скользкостью тепловым способом осуществляется с помощью стационарных систем и устройств, обеспечивающих обогрев покрытия, а также самоходными тепловыми машинами, принцип действия которых основан на использовании горячих выхлопных газов газотурбинных двигателей. Надежную защиту дорог от обледенения обеспечивают стационарные системы и устройства, автоматически включающиеся в период снегонакопления или льдообразования. Конструкции нагревательных систем и устройств подразделяются на два типа: с глубинным и поверхностным обогревом.

Глубинный обогрев покрытий производится при помощи теплофикационной системы трубопроводов или электронагревательных тепловых линий. Нагревательные элементы (системы труб, нагревательные провода, сетки, кабели) достаточно густо укладываются не небольшой глубине (30-50 мм) от поверхности покрытия. Покрытие быстро нагревается, что вызывает плавление снега по мере его выпадения и предотвращает возможность образования гололеда.

В качестве теплоносителя, подогревающего покрытие, применяются: горячая вода, нагретый воздух, различные жидкости с низкой температурой замерзания и электроэнергия. В систему обогрева дорожного покрытия горячая вода и подогретый воздух поступают от теплоцентрали. Возможности подключения системы обогрева к централизованному теплоснабжению или использования горячей воды промышленных установок крайне редки.

При устройстве в дорожном покрытии сети трубопроводов усложняется технология строительства дорог и увеличиваются материальные затраты на их эксплуатацию. При использовании в качестве теплоносителя горячей воды или пара возможна коррозия металлических труб и их разрыв при замерзании воды и неизбежно образование конденсата. Поэтому системы обогрева с использованием горячей воды или нагретого воздуха не находят широкого распространения. Они используют ограниченно в основном в городских условиях и, в частности, для обогрева ступеней подземных переходов.

В качестве теплоносителей целесообразно использовать жидкости с низкой температурой замерзания, например растворы этиленгликоля и минерального масла. Температура замерзания этиленгликоля зависит от его содержания в воде, в связи с чем, регулируя это содержание, можно обеспечить бесперебойную работу системы практически при любых температурных режимах.

В настоящее время наибольшее распространение приобретают системы обогрева покрытий электрическим током. Эти системы имеют много разновидностей, отличающихся друг от друга как по свойствам и конструкциям нагревательных элементов, так и по напряжению подводимого тока. При использовании более высокого напряжения (220-380 В) нагревателями являются различные кабели, а при потреблении тока напряжением 10-45 В нагревателями служат стальные сетки и арматура.

С целью отказа от потребления электроэнергии в часы пик разработана система аккумулированного электрообогрева дороги. Такая система предусматривает накопление тепла в дорожном покрытии в ночное время в количестве, достаточном на некоторый период дневного времени.

Электрообогрев - самый дорогой способ борьбы с зимней скользкостью. Если годовые эксплуатационные расходы на электрообогрев единицы площади и покрытия принять за 100 %, то расходы на обогрев системой трубопроводов при сжигании газа составят 52 %, при сжигании жидкого топлива 28 %, а при химическом способе борьбы с зимней скользкостью лишь 1,5 %.

Поверхностный обогрев осуществляют стационарные установки с инфракрасными газовыми или электрическими излучателями в виде рефлекторов, устанавливаемых на высоте 4-5 м над обогреваемой поверхностью. Они крепятся на специальных мачтах и размещаются друг от друга на расстоянии, обеспечивающим нужную плотность теплового потока в пределах проезжей части дороги.

При поверхностном обогреве не нарушаются прочностные показатели дорожного покрытия, как это бывает при глубинном обогреве. Существенный недостаток - большие потери тепловой энергии. При ветреной погоде поверхности покрытия достигает лишь 10 % излучаемой энергии.

Для борьбы со снежно-ледяными образованиями тепловым способом разработано много типов самоходных тепловых машин, представляющих собой установленные на различные шасси авиационные газотурбинные двигатели, отработавшие свой технический ресурс на самолетах. Под влиянием теплового воздействия струи выхлопных газов происходит плавление льда и испарение образовавшейся талой воды. Давлением струи газов часть не растаявшего льда и талой воды отбрасывается за пределы обрабатываемой площади.

Тепловые газоструйные машины применяются на аэродромах. Испытания их на автомобильных дорогах показали следующие недостатки: низкая производительность (8-10 тыс. м2/ч); при работе тепловых машин нарушается ритм движения транспортного потока; возможны повреждения покрытия за счет выгорания органического вяжущего; появляется опасность повреждения придорожных сооружений отбрасываемыми струей кусками льда и плотного снега. Тепловые газоструйные машины на автомобильных дорогах пока распространения не получили.

3.4 Способы защиты дорог от снежных заносов и очистки их от снега

.4.1 Способы защиты дорог от заносов

Все снегозащитные средства делят на две группы:

снегозащитные устройства;

снегозащитные насаждения.

В свою очередь, снегозащитные устройства делят на два вида (в зависимости от принципа их действия):

снегозадерживающие устройства;

устройства снеговыдувающего или снегопередувающего действия.

Пока не предложены конструкции насаждений, способствующие передуванию снега через дорогу (кроме аллейных посадок Панфилова). Поэтому к насаждениям применимы объединяющий термин - снегозащитные и уточняющий - снегозадерживающие.

Заносимые участки автомобильных дорог можно защитить от снежных заносов тремя путями:

задержать переносимый метелью снег на подступах к дороге и вызвать образование снежных отложений на безопасном для дороги расстоянии;

увеличить скорость снеговетрового потока, когда он проходит над дорогой и этим предотвратить образование снежных отложений на дорожном полотне;

полностью укрыть дорогу от снега с помощью специальных сооружений.

Практическое использование на автомобильных дорогах в достаточных масштабах пока получили только первые два способа защиты от снежных заносов.

Третий способ по технико-экономическим причинам распространения не получил, хотя отдельные попытки строительства небольших галерей для защиты дорог от снежных заносов были осуществлены на практике.

Наибольшее применение в Казахстане нашел способ защиты дорог от заносов путем снегозадерживания с помощью искусственных устройств или насаждений.

3.4.2 Снегозадерживающие устройства

К снегозадерживающим устройствам относят:

снегозадерживающие заборы;

снегозащитные устройства из снега (снежные траншеи, стенки и валы);

снегозащитные устройства из местных материалов (каменные стены, хворостяные изгороди и т.д.).

Наиболее эффективным и надежным средством защиты дорог от снежных заносов являются снегозащитные насаждения. Они имеют значительно больший срок службы, чем переносные щиты и деревянные заборы. При соответствующей конструкции они задерживают весь снег, приносимый метелями, а стоимость их, отнесенная к одному году службы, меньше, чем у снегозадерживающих устройств.

Кроме того, насаждения способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур на прилегающих землях, улучшают сохранность земляного полотна, дают возможность заготавливать некоторое количество деловой древесины.

Придорожное лесоразведение решает одновременно несколько задач: снегозащиту, ветрозащиту, оздоровление и улучшение ландшафта, уменьшение уровня шума, поглощение загрязнителей атмосферы, возобновление потерь кислорода, предохранение земляного полотна и придорожных земельных участков от последствий водной эрозии и ветровой дефляции.

3.4.3 Комплексная снегозащита

Комплексная снегозащита или комплексное снегозадержание - система мероприятий, при которой осуществляются во взаимоувязке работы по защите дорог от снежных заносов и работы по задержанию снега на полях в целях повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Основная задача комплексной снегозащиты - задержать снег там, где он полезен народному хозяйству, и предотвратить накопление его там. Где он приносит вред. Дорожные и сельскохозяйственные организации выполняют большие объемы работ по снегозадержанию, но они ведут их разобщено и не получают большого эффекта.

Нельзя поддерживать автомобильную дорогу в бесснежном состоянии с помощью только одних снегозащитных средств. Как бы тщательно ни была ограждена дорога снегозащитой, снег попадает на нее при снегопадах, верховых и общих метелях, а также при сходе лавин. Поэтому одним из важнейших видов работ по зимнему содержанию дорог является очистка их от снега [8].

Очистка от снега должна обеспечивать такое состояние дороги, при котором в максимально возможной степени удовлетворяются требования непрерывного, удобного и безопасного движения автомобилей с расчетной скоростью, а также снижается до минимума объем снежных отложений на проезжей части и обочинах.

Основные задачи, которые ставят при снегоочистке, зависят от характера снежных отложений, условий, в которых они образуются, и затруднений, создаваемых для движения на дороге. Если метель или снегопад имеют малую интенсивность, то обычно ставится задача вообще не допускать накопления снежных отложений, обеспечивая безотлагательное удаление попадающего на дорогу снега. При интенсивном приносе снега избежать накопления отложений не удается и проезд по дороге ухудшается. В этом случае ставится задача не только восстановить первоначальные условия проезда, но и сделать это быстро, чтобы предотвратить возникновение на дороге уплотненного слоя снега, образующего под колесами проезжающих автомобилей. При значительной интенсивности метелей, когда образуются снежные заносы, имеющие большую толщину и плотность, или при образовании снежных завалов после схода лавин движение по дороге полностью прерывается и первоочередной задачей является восстановление проезда.

Для решения перечисленных задач выполняют следующие виды снегоочистительных работ:

патрульная очистка;

удаление валов;

расчистка снегопадных отложений и снежных заносов небольшой толщины;

расчистка снежных заносов значительной толщины;

расчистка лавинных завалов.

Для каждого вида работ применяют соответствующие типы машин и разрабатывают целесообразную технологию.

3.5 Предлагаемые мероприятия по повышению безопасности движения в зимних условиях города Костаная

Предлагаемые мероприятия по повышению безопасности движения в зимних условиях. В данной дипломной работе для повышения безопасности движения в зимний сезон предлагается очистка дороги от снега. Очистка от снега должна обеспечивать такое состояние дороги, при котором в максимально возможной степени удовлетворяются требования непрерывного, удобного и безопасного движения автомобилей с расчетной скоростью, а также снижается до минимума объем снежных отложений на проезжей части и обочинах. К основным мероприятиям по улучшению условий дорожного движения относятся комплексная снегозащита или комплексная снегозадерживающая система мероприятий, при которой осуществляется во взаимоувязке работы по защите дорог от снежных заносов и работы по задержанию снега. Особую группу снегозащитных устройств составляют заборы снегопередувающего действия.

4. Экономика зимнего содержания автомобильной дороги

Для правильного решения вопросов организации зимнего содержания дорог большую роль играют экономические расчеты.

К основным задачам, требующим для их решения экономических расчетов, относятся:

определение экономической эффективности зимнего содержания дорог;

сравнение эффективности различной технологии работ, машин или сооружений;

установление экономически целесообразных сроков выполнения работ по зимнему содержанию дорог;

определение оптимальных вариантов оснащения материальными ресурсами использования.

Экономические расчеты, требующиеся для рациональной организации зимнего содержания дорог, должны выполняться в соответствии с основными инструктивными документами: Типовой методикой определения экономической эффективности капитальных вложений, Инструкцией по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве (СН 423-77) и Инструкцией по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений (СН 509-78).

Определение экономической эффективности зимнего содержания имеет важное практическое значение, так как позволяет обоснованно принимать решение о целесообразности регулярной эксплуатации дорог в зимний период, если это связано со значительными трудностями и расходами. Особенно важно это для дорог в малонаселенных районах, на северных районах и в тех случаях, когда дороги имеют малую интенсивность движения.

Регулярное зимнее содержание дороги экономически целесообразно при условии

з.с.<Пн.х.                                                                                       (6)

где Sз.с. - стоимость зимнего содержания;

Пн.х. - потери, вызванные отсутствием зимнего содержания.

Экономическую эффективность технических мероприятий можно оценивать двумя методами: определяя их общую или сравнительную эффективность. Общая экономическая эффективность измеряется отношением эффекта ко всей сумме капитальных вложений или к стоимости производственных фондов. Сравнительная экономическая эффективность определяется сравнением затрат по одному варианту вложений с другим. Более эффективным признается вариант с меньшими затратами. Поскольку предусматривается сравнение двух видов затрат - стоимости зимнего содержания и потерь, вызванных его отсутствием, то для определения экономической эффективности зимнего содержания дорог следует производить расчеты по методу сравнительной экономической эффективности. При расчетах по этому методу определяют приведенные затраты, представляющие собой сумму текущих издержек и единовременных затрат, приведенных к начальному году в соответствии с установленным нормативным коэффициентом эффективности.

S=C+EнК,                                                                                      (7)

где С - текущие ежегодные издержки (эксплуатационные расходы или себестоимость строительно-монтажных работ);

Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (следует принимать Ен=0,12 для всех районов, кроме северных районах и приравненных к ним местностей, для которых Ен=0,08);

К - единовременные затраты (капитальные вложения или стоимость производственных фондов).

Если по сравниваемым вариантам капитальные вложения осуществляются в разные сроки или текущие затраты изменяются во времени, то сравнение вариантов следует производить, приводя затраты более поздних лет к базисному году:

,                                                                  (8)

где St - затраты в t-м году;

Ен.п - норматив для приведения разновременных затрат (принимается равным 0,08);

t - период времени приведения в годах (принимается равным разности между годом  и базисным годом, при этом затраты базисного года приведению не подлежат);

φпр.t - коэффициент приведения разновременных затрат к базисному году.

При расчетах экономической эффективности зимнего содержания дорог затраты можно определять за 20 лет, что позволяет учесть срок службы основных сооружений, используемых при зимнем содержании дорог. Числовые значения коэффициентов приведения разновременных затрат к базисному году можно брать из таблицы 17.

Таблица 17. Числовые значения коэффициентов разновременных затрат к базисному году

Стоимость зимнего содержания дорог слагается из стоимостей входящих в него элементов: мероприятий по уменьшению снегозаносимости дорог; устройству и эксплуатации средств снегозащиты; очистке дорог от снега; борьбе с лавинами; зимней скользкостью и наледями (включать следует только элементы, встречающиеся в районе, для которого производится расчет).

Определение стоимости зимнего содержания производится в следующем порядке:

Составляют перечень элементов зимнего содержания, которые должны быть включены в расчет исходя из местных условий (например, для горных районов, помимо защиты от заносов, снегоочистки и борьбы с гололедом, должна быть, включена защита от лавин).

Для каждого элемента зимнего содержания намечают все способы, которые могут быть применены в данных условиях (например, для защиты дорог от снежных заносов могут быть применены переносные щиты, высокие снегозадерживающие заборы, снегозащитные насаждения и т.д.).

По каждому элементу зимнего содержания дорог, включенному в перечень, производят экономическое сравнение способов, которые возможны в данных условиях (например, сравнивают стоимость защиты дорог щитами, заборами и насаждениями). Сравнение производят за 20-летний период с приведением к базисному году.

Устанавливают окончательный состав мероприятий по зимнему содержанию дороги, для которой выполняют расчет и суммируют приведенные затраты по всем выбранным способам.

Когда стоимость зимнего содержания дороги определена, переходят к определению потерь, которые могло бы понести народное хозяйство при отсутствии зимнего содержания на данной дороге.

Суммарные народнохозяйственные потери, вызванные отсутствием зимнего содержания на какой-либо дороге или сети дорог:

Пнх=Пск+Ппер+ПбдПпр                                                             (9)

где Пск - потери, вызванные снижением скорости автомобилей при проезде по дороге, необслуживаемой зимним содержанием;

Ппер - потери, вызванные полным перерывом движения по дороге;

Пбд - потери вследствие ДТП, вызванных ухудшением безопасности движения (например, в результате зимней скользкости или схода снежных лавин);

Ппр - прочие потери, связанные с ухудшением движения по дороге (например, потери предприятий, тяготеющих к дороге, вызванные невозможностью вывезти продукцию или завезти сырье).

Подсчет потерь необходимо производить для тех же элементов и способов зимнего содержания дорог, для которых производилось определение стоимости. Чтобы привести оба вида затрат (расходы на зимнее содержание и потери при отсутствии зимнего содержания) к сопоставимому виду, необходимо производить исчисление потерь также за 20-летний срок с учетом перспективной интенсивности движения и применять тот же коэффициент приведения, что и при определении стоимости.

5. Экологическая безопасность

.1 Факторы, влияющие на загрязнение атмосферы транспортом

.1.1 Влияние некоторых факторов на токсичность отработавших газов дизелей

Токсичность отработавших газов зависит от многих конструктивных и эксплуатационных факторов. Воздействуя на последние, можно значительно улучшить экологические показатели работы двигателей.

На экологические показатели дизеля оказывают влияние такие факторы:

качество смесеобразования и сгорания;

температура рабочего процесса;

степень сжатия;

давление впрыска топлива;

качество сопловых наконечников форсунок;

угол опережения впрыскивания топлива, режим работы дизеля и др.

Значительное влияние на экологические показатели дизеля оказывает его техническое состояние. Интенсивность дымления и токсичность отработавших газов в значительной степени зависят от технического состояния и регулировок топливоподающей аппаратуры. Недопустимы подтекания топлива в распылителе форсунки, неправильная регулировка давления начала впрыскивания топлива, зависание иглы распылителя и т.п.

Большое значение имеет тепловое состояние распылителя. Перегрев распылителя приводит к его закоксовыванию, нарушению характеристики впрыскивания, ухудшению равномерности распыления и подачи топлива через отдельные отверстия. В этом случае увеличивается дымность и токсичность отработавших газов. При засорении воздухоочистителя или потере герметичности клапанов токсичность отработавших газов может возрасти в результате снижения наполнения цилиндров и снижения давления в конце сжатия (Рс).

В изношенном дизеле, при излишнем попадании масла на рабочую поверхность цилиндровой втулки, при нагароотложениях на окнах и поверхностях деталей наблюдается повышенный выброс дыма и увеличение его токсичности.

В целом влияние условий эксплуатации на выброс вредных веществ с отработавшими газами можно охарактеризовать следующими факторами:

ухудшение процессов топливоподачи и воздухоподачи;

ухудшение процесса охлаждения деталей цилиндропоршневой группы;

увеличение прорыва газов из цилиндрового пространства в картер дизеля и соответственно поступление картерных газов в цилиндры со свежим воздухом через систему вентиляции картера;

нагароотложение на окнах цилиндровых втулок и газовыпускном тракте в целом;

отклонение от оптимальных значений линейной величины камеры сгорания;

загрязнение дизельного топлива.

О токсичности отработавших газов дизелей можно судить по расходу масла на «угар». При попадании масла в камеру сгорания и его испарении под действием высоких температур увеличивается выброс несгоревших частиц с отработавшими газами. Масло, сгорающее в камере сгорания дизеля, влияет. В первую очередь, на увеличение выброса вредных веществ с отработавшими газами в виде твердых частиц.

Сажевые выбросы с отработавшими газами дизелей на 80-90 % состоят из твердых частиц размером 1 мкм, которые при вдыхании свободно проходят через носоглотку и до 50 % оседают в легких человека.

При попадании масла в камеру сгорания увеличивается выброс в атмосферу с отработавшими газами твердых частиц, содержащих продукты неполного сгорания масла (углеводороды, сажа и др.). Кроме того, попадание излишнего количества масла в камеру сгорания увеличивает выброс бенз(а)пирена в 8-10 раз.

Таким образом, все, что способствует проникновению масла в камеру сгорания, влияет на увеличение его расхода, а следовательно на ухудшение экологических показателей дизеля.

В дизелях количество масла, проникающего в камеру сгорания, зависит, прежде всего, от качества конструкции и технического состояния поршневой группы, зазоров в кривошипно-шатунном механизме, вязкости мала и др.

Однако, например, тепловозному дизелю 10Д100, которым в Республике Казахстан в настоящее время оснащены практически 100 % магистральных тепловозов присущи еще и ряд других причин повышенного расхода масла на угар. При этом, некоторые из них, предопределены конструкцией дизеля, а другие зависят от условий эксплуатации, обслуживания и ремонта.

Одной из главных причин является попадание масла в камеру сгорания с наддувочным воздухом. Установлены следующие источники попадания масла с наддувочным воздухом в камеру сгорания дизеля:

из системы смазки подшипников турбокомпрессора через лабиринтные уплотнения со стороны колеса компрессора;

из масляной ванны и кассет фильтра непрерывной очистки воздуха (даже при нормальной работе фильтра с сеток в турбокомпрессор, а затем и в ресивер, попадает определенное количество масла в виде капель, количество которых резко увеличивается при повышенном уровне масла в ванне фильтра, либо при понижении его вязкости или засорении сеток);

из картера дизеля через систему его вентиляции, маслоотделители и воздушную полость турбокомпрессора.

Одной из причин повышенного расхода масла на угар в дизелях 10Д100 является также понижение его вязкости из-за разжижения дизельным топливом.

При нормативном значении вязкости дизельного масла 14±0,5 мм2/с 14±0,5сСт), браковочных значениях менее 11,5 мм2/с и более 16,5 мм2/с фактические средние значения вязкости при эксплуатации дизелей лежат ближе к нижнему браковочному показателю, а иногда достигает и 6-7 мм2/с, что приводит к повышенному попаданию его на рабочую поверхность цилиндровой втулке и забросом в камеру сгорания.

Повышенный расход на угар маловязких масел объясняется же более высокой их испаряемостью и меньшей прочностью масляной пленки.

Одной из главных причин разжижения масла топливом являются повышенные нагароотложения на окнах цилиндровых втулок и в газовыпускном тракте в целом.

Нагароотложения увеличивают расход масла на угар из-за повышения температуры поршней, цилиндровых втулок и рабочего цикла в целом, так как при этом увеличивается процесс окисления и сгорания масла.

Таким образом, к трем проблемам, связанным с вредными выбросами дизелей, (полнота сгорания топлива, состав топлива, очистка и нейтрализация отработавших газов) добавляется необходимость снижать выбросы твердых частиц, содержащих продукты неполного сгорания дизельного масла.

Одной из основных причин ухудшения экологических показателей двухтактных дизелей является повышенные нагароотложения на окнах цилиндровых втулок и газовыпускном тракте. Нагар состоит из органической части, т.е. продуктов сгорания топлива и масла, а также зольной части, которая состоит из частиц почвенной пыли и частиц металла деталей дизеля.

К основным причинам повышенных нагароотложений можно отнести следующие:

попадание в цилиндры с надувочным воздухом масла и почвенной пыли;

работа дизеля с изношенными деталями цилиндропоршневой группы;

нарушения в работе топливной аппаратуры;

снижение цикловой подачи воздуха в цилиндры;

переполнение картера маслом выше верхнего уровня на маслоуказателе;

длительная работа двигателя на холостом ходу и малых нагрузках и др.

Нагароотложения приводят к уменьшению подачи свежего заряда воздуха в цилиндры и ухудшению очистки цилиндров от отработавших газов. Вследствие этого ухудшается процесс сгорания, повышается дымление. Растет теплонапряженность деталей цилиндропоршневой группы.

Имеются данные, что уменьшение площади проходного сечения выпускных окон на 25 % вызывает рост температуры головки поршня на 80°С. При этом закоксованность нагаром окон дизелей 10Д100 при эксплуатации достигает нередко более 53 %, что вызывает дальнейший рост температуры поршней и цилиндровых втулок.

Вследствие того, что при нагароотложениях повышается теплонапряженность деталей цилиндропоршневой группы увеличивается выброс в атмосферу оксидов азота; а из-за того, что ухудшается процесс сгорания при недостатке кислорода воздуха и плохой очистке цилиндров, происходит увеличение выброса в атмосферу оксидов углерода, частиц сажи, нагара.

На экологические показателя оказывают влияние такие регулировочные параметры дизеля, как угол опережения впрыска топлива, степень сжатия. При превышении оптимального значения угла опережения впрыска топлива и величины степени сжатия увеличиваются выброс оксидов азота. С уменьшением угла опережения увеличивается дымность отработавших газов и выброс оксидов углерода.

Загрязнение дизельного топлива приводит к ухудшению топливоподачи, неполному сгоранию топлива, износу плунжерных пар, засорению отверстий сопловых наконечников форсунок. При этом увеличивается выброс оксидов углерода, углеводородов, сажи.

Загрязнение охладителей надувочного воздуха приводит к уменьшению коэффициента теплоотдачи, повышению температуры воздуха, поступающего в цилиндры, к понижению массового заряда цилиндров воздухом, ухудшению процесса сгорания, повышению тепло напряженности деталей цилиндропоршневой группы. А это в свою очередь увеличивает выброс оксидов азота и углерода. Уменьшение давления надувочного воздуха резко увеличивает выброс углеводородов, оксида углерода и дымления дизеля. В таблице 18 приведены данные, характеризующие влияние неисправностей дизельных двигателей на изменение состава отработавших газов.

Таблица 18. Влияние неисправных дизельных двигателей на состав отработавших газов

Следует отметить, что выбросы NОx практически не зависят от технического состояния двигателей внутреннего сгорания.

.1.2 Влияние некоторых факторов на интенсивность загрязнения окружающей среды автомобилями

На долю отработавших газов автотранспортных средств приходится свыше 50 % всех вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, а в городах автомобиль является основным источником загрязнения воздуха.

Численность автомашин в крупных городах быстро увеличивается, а в месте с тем растет валовый выброс вредных продуктов. Автомобиль является, в отличие от промышленных предприятий, движущимся источником загрязнения, широко распространенным в жилых районах и местах отдыха.

Количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ в составе отработавших газов зависит от общего технического состояния автомобиля и особенно его двигателя, как источника наибольшего загрязнения. Только из-за разрегулировки карбюратора одного автомобиля при нарушении смесеобразования выбрасывается в атмосферу столько же окиси углерода, сколько выделяют четыре - пять исправных автомобилей.

На состав выхлопных газов большое влияние оказывает специфика работы автотранспорта в городских условиях. Особенностями эксплуатации автомобиля в городе являются сравнительно низкие скорости движения, частые изменения направления и скорости движения, сопровождающиеся многократными торможениями и разгонами, короткие расстояния перевозок, обуславливающие работу двигателей преимущественно на неустановившихся режимах.

При работе бензинового двигателя на неустановившихся режимах нарушается процесс смесеобразования и горения, что способствует повышенному выделению токсичных продуктов. Переобогащение горючей смеси при коэффициенте избытка воздуха a=0,6-0,95 (на режиме разгона) увеличивает выброс несгоревшего топлива и продуктов его неполного сгорания. Особенно переобогащается смесь в режиме принудительного холостого хода, т.е. при торможении двигателем. При низком коэффициенте избытка воздуха резко увеличивается выброс СО и СН.

Особенности работы автомобильных дизельных двигателей без наддува состоят в том, что с уменьшением нагрузки состав горючей смеси обедняется, соотношение количества воздуха и топлива варьируется от 100:1 до 15:1, поэтому содержание токсичных компонентов в ОГ при малой нагрузке уменьшается. На холостом ходу содержание углеводородов и альдегидов невелико и существенно возрастает при работе на режиме максимальной нагрузки.

Выделение бенз(а)пирена с ОГ также зависит от режима работы ДВС. Наибольшее количество этого вещества у бензиновых ДВС выделяется на холстом ходу, при работе на переобогащенных смесях и на режиме больших нагрузок.

При увеличении пробега автомобиля с начала эксплуатации обычно растет и содержание токсичных веществ в ОГ по следующим основным причинам:

изменение технического состояния карбюратора(засорение или износ главного и вспомогательного жиклеров;

нарушение уровня топлива в поплавковой камере;

изменение регулировки карбюратора);

неисправности в системе зажигания, вызывающие изменение установки зажигания и ослабление мощности искры (подгорание контактов прерывателя и электродов свечей, нарушение изоляции проводов, замыкание обмоток катушки высокого напряжения и др.);

износ клапанов, втулок в газораспределительном механизме;

износ цилиндропоршневой группы и отложение нагара в цилиндрах двигателя.

В таблице 19 приведены данные, характеризующие влияние неисправностей автомобильных карбюраторных двигателей на изменение состава отработавших газов.

Таблица 19. Влияние неисправностей автомобильных карбюраторных двигателей на состав отработавших газов

5.2 Мероприятия по снижению выбросов от транспорта

В настоящее время одним из основных источников загрязнения атмосферы городов является транспорт. Об этом говорят следующие цифры. На долю транспорта приходится 92 % от общего выброса оксида углерода, что составляет 59,7 млн.т в год, 63 % выброса углеводородов-10,9 млн.т в год, 46 % оксида азота-5,5 млн.т в год (США, 1970г.). Кроме того, для предотвращения детонации горючего, в бензин вводят в качестве присадки тетраэтилсвинец, чрезвычайно токсичное вещество-ПДК=0,001 мг/м3. На практике 1 л горючего содержит 1 гр. свинца (при норме 0,4 г). В связи с этим выбросы от транспорта являются главной причиной наличие свинца в атмосфере.

Особую тревогу вызывает высокая концентрация источников загрязнения, т.е. плотность автомобильного транспорта, а не общее число автомобилей. Поэтому большое значение имеют градостроительные мероприятия, направленные на снижение концентрации выхлопных газов в зоне пребывания человека. Они включают специальные приемы застройки и озеленения магистралей, размещение жилой застройки по принципу зонирования: в первом эшелоне - культурно - бытовые и хозяйственно-административные здания, затем - жилые дома и в глубине - детские и учебные учреждения. Тротуары, жилые и общественные здания необходимо изолировать от проезжей части многорядными древесно-кустарниковыми посадками. Большое значение имеет сооружение транспортных развязок на разных уровнях, кольцевых дорог, использование подземного пространства для строительства гаражей.

Т.к. наибольший выброс продуктов неполного сгорания происходит при задержке машин у светофора и при строгании с места с форсировкой режима работы ДВС, то необходимо устранить препятствия на пути движения транспорта и регулировать движение потоков автомобилей в соответствии с транспортной ситуацией. Поэтому особое значение приобретают автоматизированные системы управления дорожным движением, позволяющие из единого центра определить скорость движения транспорта, места затворов и пробок, регулировать режим работы светофоров и менять символику дорожных знаков. Для сбора информации, можно использовать десятки тысяч индуктивных датчиков, вмонтированных в покрытие улиц, собирающих информацию о плотности и скорости транспортных потоков. Эта информация поступает в управляющий вычислительный комплекс. На основе моментального анализа электронно-вычислительной машины выдает решение, которое реализует через систему управляемых светофоров и указателей. В память компьютера заложены программы с учетом времени года, дня, недели, часа суток, погоды, состояния проезжей части. Система имеет замкнутый контур управления движением, т.е. обратную связь: транспорт-датчик- электронно-вычислительная машина-дорожные знаки и светофоров - транспорт.

Такая система внедрена в центре Москвы, в зоне Садового кольца. Она позволит сократить на 25 % задержки транспорта у перекрестков и, на 8-12 % расход горючего. Кроме того снизились число ДТП и уровень шума.

Одним из мероприятий по сокращению выбросов является переход автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями на электромобили, действующие от подзаряжаемых на станциях батарей.

Электромобили обладают рядом достоинств: они бездымны, создают меньше шума, просты в управлении. Распространению электромобилей в городском транспорте способствует небольшой среднесуточный пробег автомобилей в городе, ограничение скорости и возможность организации сети зарядных станций для батарей-аккумуляторов. Наряду с предотвращением загрязнения воздушной среды внедрение электромобилей даст экономию нефтяного топлива.

В 60-е годы электромобили начали применяться в качестве городского транспорта. В Манчестере, например, автобус, рассчитанный на 34 пассажира, проходил без подзарядки аккумуляторов 90 миль.

Стоимость его эксплуатации вдвое ниже, чес дизельного.

Зарядные станции не нужны для электромобилей «гибридного» типа, имеющих топливный и электроаккумуляторный двигатели. На топливном двигателе эти машины намечаются эксплуатировать за городом, где их работа не будет создаваться высокого загрязнения воздуха. Одновременно топливный двигатель предназначен для подзарядки аккумулятора, на котором машина работает в городских условиях.

Зачастую на улицах Алматы, особенно в 80-е годы, можно было увидеть мощный «гибридный» грузовой электромобиль, который приводился в движение либо от троллейбусной электросети, либо использовал свой двигатель внутреннего сгорания (там, где электросеть отсутствует).

Определенное сокращение расхода энергии, а, следовательно, количество сжигаемого топлива и уменьшение загрязнения воздушной среды, создаваемую на торможение. Использование энергии торможения успешно решается на электрическом транспорте. Особенно выгодна её реализация на городском автомобильном транспорте применительно к автобусам.

Работы по созданию так называемых рекуператоров энергии торможения начались в середине 70-х годов. В Курском политехническом институте были построены и испытаны маховичный, а затем гидропневматический рекуператоры, которые устанавливали на автобусе ЛАЗ-695.

Испытания подтвердили высокую эффективность рекуперирования энергии для городского цикла движения: экономия топлива составила 27-40 %, объем выхлопных газов уменьшились на 39-49 %. При этом резко снизился износ колесных тормозов, увеличилась долговечность двигателя.

Эффективной мерой, позволяющей предотвратить загрязнение окружающей среды и дающей одновременно большую экономию, является введение ограничений на движение индивидуального транспорта и использование электрического транспорта, в частности троллейбусного. Меньше загрязняется воздушную среду автомобильный транспорт, работающий на СПГ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной дипломной работе была рассмотрена проблема повышения безопасности дорожного движения в зимних условиях города Костаная и пути ее решения.

Детально проанализирована статистика дорожно-транспортных происшествий города Костанай за период 2008- 2012 года.

Выявлены причины и факторы, способствующие возникновению дорожно-транспортных происшествий.

Предложены основные мероприятия по снижению дорожно-транспортных происшествий методами оперативной организации дорожного движения.

На основании обследования транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги разработаны практические мероприятия по повышению безопасности движения в зимний период, борьба со скользкостью и комплексная снегоуборка.

Отдельно рассмотрено экономика зимнего содержания автомобильной дороги.

Также рассмотрена экологическая безопасность и факторы, влияющие на загрязнение атмосферы транспортом.

Для повышения безопасности движения в зимний сезон предлагается очистка дороги от снега. Очистка от снега должна обеспечивать такое состояние дороги, при котором в максимально возможной степени удовлетворяются требования непрерывного, удобного и безопасного движения автомобилей с расчетной скоростью, а также снижается до минимума объем снежных отложений на проезжей части и обочинах.

К основным мероприятиям по улучшению условий дорожного движения относятся комплексная снегозащита или комплексная снегозадерживающая система мероприятий, при которой осуществляется во взаимоувязке работы по защите дорог от снежных заносов и работы по задержанию снега. Особую группу снегозащитных устройств составляют заборы снегопередувающего действия.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Клинковштейн Г. И., Афанасьев М. Б. Организация дорожного движения. - М.: Транспорт, 2008. - 246 с.

2.      Коноплянко В. И. Организация и безопасность дорожного движения. - М.: Транспорт, 1991. - 182 с.

.        Организация дорожного движения в городах. Методическое пособие. - М.: Транспорт, 1995. - 140 с.

.        Буга П. Г., Шелков Ю. Д. Организация пешеходного движения в городах. - М.: Высшая школа, 1980. - 232 с.

.        Васильев В. П., Баловнев В.И., Корсунский В.Б. Ремонт и содержание автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1989. - 288 с.

.        Дубровский Е. Н. Городские улицы и дороги. М.: Высшая школа, 1981. - 408 с.

.        Сильянов В. В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1983. - 288 с.

.        Самойлов Д. С., Юдин В.А., Рушевский П.В. Организация и безопасность городского движения. - М.: Высшая школа, 1981. - 256 с.

.        Бабков В. Ф. Дорожные условия и безопасность движения. М.: Транспорт, 1982. - 288 с.

.        Кременец Ю. А. Технические средства организации дорожного движения. М.: Транспорт, 1990. - 255 с.

.        Ставничий Ю. А. Дорожно-транспортная сеть и безопасность движения пешеходов. М.: Транспорт, 1983. - 72 с.

.        Аксенов В. А., Попова Е. П., Дивочкин О. А. Экономическая эффективность рациональной организации дорожного движения. М.: Транспорт, 1987. - 128 с.