Технические науки/4. Транспорт

Бендер О.А., к.т.н. Корнев В.А

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, Казахстан

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТА НА ЕДИНОВРЕМЕННЫЕ РЕМОНТНЫЕ ЗАТРАТЫ В ФУНКЦИИ РИСКОВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ

Принципиальное изменение технической и инновационной политики в дорожной отрасли стало особенно заметно в последние годы. Ключевое значение приобретает ремонт и содержание существующих автомобильных дорог с целью приведения транспортно-эксплуатационного состояния дорожной сети в соответствие с современными требованиями движения.

Уровень транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги оценивается, прежде всего, скоростью транспортного потока, напрямую зависящей от прочности дорожной одежды, ровности покрытия и величины коэффициента сцепления.

Корреляционные зависимости скорости движения транспортного потока от указанных выше параметров для автомобильных дорог с покрытиями из традиционных асфальтобетонных смесей исследованы достаточно подробно.

Подобная работа по изучению взаимосвязи скорости движения транспорта и ровности дорожных покрытий в свое время была проведена в КаздорНИИ [1], в результате которой было получено следующее выражение [1,2]:

V = V_o×(1 - α_s×S) × m₀, (1)

где V – средняя скорость движения транспорта в зависимости от состояния дорожного покрытия по ровности, км/час; V_o – средняя скорость свободного движения транспорта на участке дороги с продольным уклоном не более 20‰ и состоянием проезжей части по толчкомеру до 30 см/км (таблица 1), км/час; α_s – параметр уравнения регрессии, учитывающий влияние ровности на скорость движения в зависимости от марки автомобиля и имеющий размерность – км/см (таблица 1); m₀ – поправочный коэффициент на снижение скорости за счет погодных условий (m₀ = 0,91...0,95 для усовершенствованных типов дорожных покрытий в условиях Казахстана в зависимости от числа дней в году с гололедом, снежным накатом, снегом, дождем [3]); S – показание толчкомера, см/км.

Таблица 1- Значения параметров выражения (1) [4]

№ п/п	Тип транспортного средства, потока	Значения параметров
		V0, км/час	αS, км/см
1	Поток легковых автомобилей	81,76	9,07×10^-4
2	Поток грузовых автомобилей	68,17	7,91×10^-4
3	Поток автобусов	71,49	8,33×10^-4
4	Общий поток транспорта	72,12	8,26×10^-4
5	ГАЗ 24, ВАЗ и т.п.	82,97	9,21×10^-4
6	МАЗ-500 и т.п.	67,62	8,47×10^-4
7	ЗИЛ-130 и т.п.	71,33	8,19×10^-4
8	Икарус, ЛАЗ и т.п.	75,30	9,70×10^-4
9	ПАЗ и т.п.	66,11	8,16×10^-4
10	УАЗ и т.п.	71,87	7,66×10^-4

Проверка формулы (1) на экспериментальных данных дороги «Усть-Каменогорск – Зыряновск – Большенарымское – Катон-Карагай – Рахмановские ключи» показала ее низкую статистическую адекватность, поэтому была разработана следующая регрессионная модель

V=91,6 – 0,248×S + 0,00027×S² (2)

Экономические потери в функции вероятности необнаруженного брака или ∆Этр = f(Р_нб) [5] следует искать в форме экономических потерь за счет снижения технического уровня дорожного покрытия ∆Тэс, который определяет скорость движения автотранспорта. Эти потери определяются из выражения [4]:

(3)

Это будут полные потери при снижении технического уровня, но в результате диагностики качества дорожного покрытия определенная часть брака будет обнаружена и устранена. Некоторая часть в результате ошибок контроля с вероятностью Рнб будет пропущена и не подвергнется ремонтным работам, что и будет источником снижения скорости и соответствующих экономических потерь.

На базе экспериментально-статистических исследований и разработанного программного обеспечения был проведен компьютерный эксперимент, в результате которого определены численные значения вероятностей ложного брака (риска производителя) и необнаруженного брака (риска заказчика) в процессе контроля ровности, прочности и шероховатости дорожного покрытия (таблица 2).

Таблица 2 – Расчетные значения рисков контроля качества дорожного покрытия

Контролируемые параметры	Риск производителя работ Рлб	Риск заказчика (пользователя дорог) Рнб
1. Продольная ровность дорожного покрытия	0,1	0,15
2. Прочность дорожной одежды	0,058	0,086
3. Шероховатость дорожного покрытия	0,08	0 ,.018

Экспериментальные данные для оценки экономических потерь по формуле (3) были получены в ходе наблюдения за участком протяженностью 20 км дороги «Усть-Каменогорск – Зыряновск – Большенарымское – Катон-Карагай – Рахмановские ключи» в Восточном Казахстане в течение периода 2005 – 2009 гг.

В результаты обработки наблюдений получены следующие показатели:

- среднегодовая интенсивность в год обследования дороги N₁ = 1180 авт/сут;

- средний коэффициент ежегодного изменения интенсивности q = 1,02;

- период суммирования затрат Т = 5 лет;

Фактическое значение комплексного показателя технического уровня и эксплуатационного состояния дороги Т_ЭСФ после обследования установлено Т_ЭСФ = 0,71. Значение комплексного показателя после строительства Т_ЭСП = 0,88. Число расчетных дней в году n_р = 365. Норматив дисконтирования Е_Д = 0,08 [4].

Тогда, значение транспортных расходов в тенге при снижении средней скорости равно

823569,5.

Расчетные потери можно отнести к потерям пользователей участка дороги при отсутствии капитального ремонта. Капитальный ремонт должен ликвидировать источники потерь за исключением вероятного необнаруженного брака Р_нб. Величина указанных потерь будет следующая

Э_нб = 823569,5 × 0,15=123535,4 тенге.

Эти финансовые «рисковые» значения являются вероятными удельными оценками на 1 км в функции качества контроля ровности дорожного покрытия в системе капитального ремонта автомобильной дороги «Усть-Каменогорск – Зыряновск – Большенарымское – Катон-Карагай – Рахмановские ключи».

Состояние дорожной одежды по прочности, как указывалось выше, также влияет на расчетную скорость движения. В случае несоответствия фактической прочности дорожной одежды, исходя из требований интенсивности и состава транспортного потока, предусматривается усиление дорожной одежды.

Стоимость усиления дорожной одежды определяется по эмпирической формуле, установленной в КаздорНИИ [4] для облегченного типа покрытия:

К = 6,2 × в × (45,04 + 11,46 × ∆Е _ус ) тыс. тг, (4)

где ∆ Е_ус = Е_тр - Е_ф – разность между требуемым (проектным) модулем упругости Е_тр, рассчитанным по интенсивности и составу движения на последний год межремонтного срока службы дорожной одежды, и фактическим Е_ф, установленным в результате обследования дороги, МПа; в – ширина проезжей части с учетом укрепленной полосы, м.

Е_тр=230МПа, а значение Е_ф на конец планируемого срока капитального ремонта Е_ф=180 МПа.

В случае необнаруженного брака, при оценке Е_ф, произойдет снижение скорости движения и экономические потери могут быть рассчитаны также, как и в предыдущем случае по формуле (3). Потери обусловленные ошибочными решениями с вероятностью Рлб могут быть найдены следующим образом.

Предварительно оценим, используя выражение (4), удельные затраты на повышение прочности дорожной одежды на 1 км, которые составят

К_общ= 6,2 × 8 × [45,04+11,46 × (230-180)] = 30654,78 тыс. тенге

Тогда затраты К_лб связанные с риском заказчика будут равны

К_лб = К_общ × Р_лб = 30654,78 × 0,058 = 1777,98 тыс. тенге.

Сцепные качества покрытия, влияющие на расчетную скорость движения, характеризуются коэффициентом сцепления. Основным видом дорожно-ремонтных работ, повышающих сцепные качества покрытия, является устройство шероховатой поверхностной обработки. Стоимость устройства шероховатой поверхностной обработки определяется по табличным данным для различных регионов Республики Казахстан в зависимости от технической категории дороги и входит в смету капитального ремонта. В связи с тем, что устройство шероховатой поверхностной обработки рекомендуется производить в процессе капитального ремонта, риски для вида контроля этого параметра не рассчитывались в объеме данной статьи.

Литература:

1. Поляков В.А., Красиков О.А. Исследование взаимосвязи маршрутной скорости и ровности для условий Казахской ССР. В сб. «Проектирование автомобильных дорог» (межвузовский сборник). Омск, 1979, с. 46-55.

2. Красиков О.А. Обоснование расчетной прочности нежестких дорожных одежд при капитальном ремонте. Дис. на соиск. уч. степ, канд. техн. наук. Москва 1985 г.

3. Рекомендации по стадийному повышению транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог в условиях Казахской ССР. Министерство автомобильных дорог КазССР Алма-Ата, 1982, 69 с.

4. Красиков О.А. Мониторинг и стратегия ремонта автомобильных дорог. – Алматы: КазГОСИНТИ, 2004. – 263 с.

5. Кулешов В.К., Корнев В.А. Моделирование процессов контроля и принятия решений: монография/ В.К., Кулешов, В.А. Корнев; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 295 с.