Економічна ефективність ремонтних робіт
053-100
Методичні вказівки
До виконання курсової роботи на тему
«Розрахунок транспортно-експлуатаційних показників автомобільних доріг»
з дисципліни
„Основи експлуатації автомобільних доріг”
студентами напряму підготовки «Будівництво»
за професійним спрямуванням „Автомобільні дороги та аеродроми” 6.060101
денної та заочної форм навчання
Рекомендовано до друку методичною комісією
факультету будівництва та архітектури.
Протокол № 3 від 01 листопада 2011 року
Рівне 2012
Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни “Основи експлуатації автомобільних доріг” студентами напряму підготовки «Будівництво» за професійним спрямуванням „Автомобільні дороги та аеродроми” 6.060101 /Альтман В.В./ Рівне, НУВГП - 21с.
Упорядник – Альтман В.В., ст. викладач.
Відповідальний за випуск : Гайдукевич В.А., кандидат технічних наук, доцент, зав. кафедрою Автомобільні дороги, основи та фундаменти.
©Альтман В.В, 2012
©Національний університет водного
господарства та природокористування, 2012
ВСТУП
Завданням курсової роботи є поглиблення і закріплення теоретичних знань з дисципліні “Основи експлуатації автомобільних доріг”. Курсова робота дозволить отримати уміння оцінки технічних параметрів доріг та розробки заходів із підвищення транспортно-експлуатаційних якостей доріг.
1. СТРУКТУРА ТА ОБСЯГ КУРСОВОЇ РОБОТИ
У курсовій роботі студент повинен вирішити такі завдання:
-проаналізувати природньо-кліматичні, інженерно-технічні та інші умови функціонування автодороги;
-оцінити існуючий стан дорожнього одягу, геометрію дороги, транспортно-експлуатаційні показники покриття тощо;
- покращити умови безпеки руху;
- дати оцінку відповідності параметрів дороги умовам руху;
- обґрунтувати систему заходів для нормалізації умов роботи дороги.
Загальний обсяг пояснювальної записки 20-25 сторінок. Графічна частина роботи виконується на аркуші паперу формату А-1. У графічній частині зображують:
- лінійний графік дороги;
- графік коефіцієнтів аварійності;
- графік коефіцієнтів безпеки руху;
- графік коефіцієнтів завантаження;
- графік коефіцієнтів рівності ;
- графік коефіцієнтів зчеплення ;
- дорожньо-експлуатаційний графік.
ОСНОВНІ ВИМОГИ ДО ТРАНСПОРТНО-ЕКСПЛУАТАЦІЙНОГО СТАНУ АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРІГ ТА МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ЙОГО ПОКАЗНИКІВ
Транспортно-експлуатаційні якості автомобільної дороги – комплекс показників, що характеризують роботу автомобільних доріг як транспортних споруд: швидкість, інтенсивність і склад руху, пропускна здатність, рівень аварійності, якість дорожнього покриття, собівартість перевезень і інші.
Вимоги до транспортно-експлуатаційних якостей автомобільної дороги – забезпечення безпечного і безперебійного (а останнім часом і комфортного) руху транспортних потоків з нормативними швидкістю, часом і собівартістю перевезень.
Оцінка транспортно-експлуатаційних якостей дорожнього одягу та покриття автомобільних доріг повинна базуватися на визначенні відповідності проїзної частини вимогам руху та здатності зберігати цю відповідність на період експлуатації. При цьому вимоги до якості проїзної частини включають забезпечення нормативного рівня таких основних показників:
- міцності дорожнього одягу;
- рівності та зчіпних якостей покриття;
- відповідності типу покриття фактичному руху;
- рівності покриття;
- рівня завантаження проїзної частини;
1. Визначення коефіцієнта запасу міцності
Міцність дорожнього одягу оцінюється коефіцієнтом запасу міцності, який визначається, як відношення фактичного модуля пружності дорожньої конструкції в розрахунковий період року до модуля пружності потрібного , який має бути при існуючому русі автомобільною дорогою
(1.1)
де 
- фактичний модуль пружності дорожнього одягу, МПа;
( 1.2)
де p – питомий тиск колеса розрахункового автомобіля на покриття (для автомобіля групи А p = 0,6 МПа, для автомобіля групи Б p = 0,5 МПа); D – діаметр кола рівновеликого сліду відбитку колеса розрахункового автомобіля (для групи А – 33 см, для групи Б – 28 см); lпр – величина пружного прогину покриття під колесом розрахункового автомобіля, см; – коефіцієнт Пуассона (для асфальтобетону й чорного щебеню – 0,3); Епотр – потрібний модуль пружності, що визначається за інтенсивністю і складом руху згідно з ВБН В.2.3-218-106-2004 «Дорожній одяг нежорсткого типу».
Для розрахунку міцності дорожнього одягу необхідно приймати такі навантаження на одну найбільш завантажену вісь транспортного засобу: для доріг державного значення – 115 кН, для доріг місцевого значення – 100 кН, для доріг місцевого значення з полегшеним типом дорожнього одягу – 60 кН.
Дорожні конструкції задовольняють вимогам за міцністю, якщо Км Ктin.
Таблиця 1
Мінімальні значення коефіцієнта запасу міцності нежорстких дорожніх одягів
| Тип одягу та покриття | Категорія дороги | Значення кmin |
| Одяги капітального типу з удосконаленим покриттям | I, II, III | 0,95 |
| Одяги полегшеного типу | III, IV | 0,90 |
| Одяги перехідного типу | IV | 0,80 |
| Одяги нижчого типу | V | 0.75 |
Фактичний модуль пружності дорожньої конструкції визначають шляхом інструментальних випробувань у розрахунковий (як правило, весняний) період року. Необхідний модуль пружності визначають з урахуванням розрахункового навантаження, інтенсивності та складу руху, типу покриття, дорожньо-кліматичної зони, грунтово-геологічних умов для даної ділянки дороги згідно з діючою Інструкцією по проектуванню нежорстких одягів (ВБН В.2.3-218-106-2004).
Для дорожніх одягів із цементобетонним покриттям у ролі показника міцності приймають величину розтягуючого напруження при згині покриття. В цьому випадку умови забезпечення міцності визначають відповідно до діючої інструкції із проектування жорстких дорожніх одягів.
2. Визначення коефіцієнта рівності покриття
Стан проїзної частини за рівністю оцінюється величиною фактичного показника рівності, що знаходиться за допомогою поштовхоміра і приведений до базового показника. При експлуатаційній оцінці рівності проїзної частини використовують шкалу відповідно до таблиці 2 рівності покриттів за показниками поштовхоміра.
Рівність покриття оцінюють коефіцієнтом рівності
, (2.1)
де Sдоп - допустиме значення рівності покриття при вимірюванні поштовхоміром, см/км;
- фактичне значення рівності, визначене поштовхоміром, см/км.
Таблиця 2
Показники рівності автомобільних доріг різних категорій
| Категорія дороги | Тип покриття | Допустимі значення рівності, см/км |
| І - ІІ | Асфальтобетон Цементобетон | 80 100 |
| ІІІ | Асфальтобетон Цементобетон Щебеневе, оброблене вяжучими | 100 130 200 |
| IV - V | Щебеневе необроблене, бруківка | 250 |
За значенням 
< 0,5 рівність покриття дороги відмінна і ремонтні заходи спрямовані на поліпшення рівності на найближчий період, не плануються. За =0,5…1,0 рівність добра і ремонтні роботи можуть плануватися на кінець розрахункового періоду, за =1,0…1,6 рівність задовільна, ремонтні роботи плануються на найближчі 1-2 роки, за >1,6 рівність покриття незадовільна, потрібен терміновий ремонт.
3. Визначення коефіцієнта зчеплення покриття
Стан проїзної частини за зчіпними якостями оцінюється коефіцієнтом зчеплення.
Коефіцієнтом зчеплення називають відношення величини реактивної сили, що діє на колесо автомобіля в площині її контакту з покриттям, до величини вертикального навантаження, що передається колесом на покриття.
При цьому допустимий коефіцієнт зчеплення автомобільного колеса з дорожнім покриттям повинен забезпечувати безпечні умови руху при дозволеній правилами дорожнього руху швидкості і бути не меншою ніж 0,3, при його вимірюванні динамометричним причепом з шиною без малюнку протектора.
Кількісно зчіпні якості покриття оцінюють коефіцієнтом відносного зчеплення
, (3.1)
де 
- фактичне значення коефіцієнта зчеплення колеса з покриттям;
- допустиме значення коефіцієнта зчеплення.
За 
> 1,3 стан зчіпних якостей покриття відмінний і на найближчі 5 років ніякі ремонтні роботи не плануються. При = 1,2...1,3 зчіпні якості добрі, ремонтні роботи з покращення зчіпних якостей (поверхнева обробка) плануються через 3...5 років. При = 1,0...1,2 зчіпні якості задовільні, ремонтні роботи плануються через 1...3 роки. При < 1,0 зчіпні якості незадовільні, потрібен терміновий середній ремонт.
4. Визначення коефіцієнта завантаження
Ступінь завантаження проїзної частини рухом оцінюють коефіцієнтом завантаження (Z). Він визначається як відношення фактичної інтенсивності ( 
) в авт/год (приведеної до легкового автомобіля) до пропускної здатності (Р) в легкових автомобілях за годину
, (4.1)
де - фактична інтенсивність руху, приведена до легкового автомобіля, авто/год;
Р - пропускна здатність автомобільної дороги, авт/год.
Таблиця 3
Коефіцієнти приведення транспортних засобів до легкового автомобіля
| Тип транспортного засобу | Коефіцієнт приведення |
| Мотоцикл без коляски та мопед | 0,5 |
| Мотоцикл з коляскою | 0,75 |
| Легковий автомобіль | 1,0 |
| Вантажний автомобіль вантажопідйомністю, т: | |
| до 1 | 1,0 |
| від 1 до 2 | 1,5 |
| від 2 до 6 | 2,0 |
| від 6 до 8 | 2,5 |
| від 8 до 14 | 3,0 |
| понад 14 | 3,5 |
| Автопоїзд вантажопідйомністю, т: | |
| до 12 | 3,5 |
| від 12 до 20 | 4,0 |
| від 20 до 30 | 5,0 |
| понад 30 | 6,0 |
| Колісний трактор з причепом вантажопідйомністю, т: | |
| до 10 | 3,5 |
| понад 10 | 5,0 |
| Автобус | 3,0 |
| Автобус зчеплений (здвоєний) | 5,0 |
| Примітка 1. При проміжних значеннях вантажопідйомності транспортних засобів коефіцієнти приведення визначають інтерполяцією. Примітка 2. Коефіцієнти приведення для спеціальних автомобілів приймають як для базових автомобілів відповідної вантажопідйомності. |
Пропускну здатність автомобільної дороги визначають за формулою
, (4.1)
де 
- середня габаритна довжина одиниці рухомого складу, м.
- час реакції водія, с, (1 с)
- швидкість на даній ділянці, км/год.
- коефіцієнт фактичного зчеплення.
Таблиця 4
Допустимі значення коефіцієнта завантаження
| Характеристика доріг | Допустиме значення Zзав, не вище |
| Під’їзди до аеропортів, залізничних станцій, морських та річкових причалів (дороги категорій Іа, Іб, ІІ) | 0,5 |
| Позаміські автомагістралі категорії Іа | 0,6 |
| Магістралі, обхідні та кільцеві дороги великих міст (дороги Іб, ІІ, ІІІ) | 0,65 |
| Автомобільні дороги ІІ та ІІІ категорій | 0,7 |
5. Визначення підсумкового коефіцієнта аварійності
Підсумковий коефіцієнт аварійності Kавар для ділянки дороги це добуток 17 часткових коефіцієнтів аварійності, встановлених за різними ознаками для цієї ділянки
, ( 5.1)
де Каі – частковий коефіцієнт аварійності.
Частковий коефіцієнт аварійності - це відношення кількості дорожньо-транспортних пригод (ДТП) на даній ділянці дороги з деякою характерною для цієї ділянки ознакою до кількості ДТП на еталонній ділянці. За еталонну прийнята горизонтальна ділянка дороги з двома смугами руху, з шириною проїзної частини 7,5 м, шорстким покриттям і укріпленими узбіччями при добовій інтенсивності руху 5000 одиниць.
Для отримання чіткої картини розподілу коефіцієнтів аварійності по довжині дороги і полегшення практичного їх використання з метою призначення заходів для підвищення безпеки руху будують графік коефіцієнтів аварійності. Цей графік дозволяє легко визначити за епюрою підсумкових коефіцієнтів аварійності ділянки дороги з підвищеною ймовірністю виникнення ДТП, а із співвідношень для цих ділянок часткових коефіцієнтів аварійності – можливі причини, що призводять до підвищення ймовірності ДТП. Дійсно, чим більший підсумковий коефіцієнт аварійності, тим вища ймовірність виникнення ДТП. Але підсумковий і частковий коефіцієнти аварійності зв’язані залежністю, тому чим більше і-й частковий коефіцієнт аварійності відрізняється від одиниці, тим більшу частку в ймовірність виникнення ДТП вносить фактор, що визначає значення цього часткового коефіцієнта. Звідси процедура добору заходів для підвищення безпеки руху на ділянці дороги полягає у зниженні підсумкового коефіцієнта аварійності шляхом прийняття заходів щодо врегулювання тих ознак ділянки дороги, які зумовлюють на цій ділянці найвищі значення часткових коефіцієнтів аварійності. Ознаки ділянок, що підлягають врегулюванню, визначають у порядку зменшення значень часткових коефіцієнтів аварійності (табл.5).
Таблиця 5
Значення часткових коефіцієнтів аварійності
| Показник | Значення часткових коефіцієнтів аварійності залежно від показника | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1. Добова інтенсивність руху автомобілів, а/д К1 | 500 0,40 | 1000 0,50 | 3000 0,75 | 5000 1,0 | 7000 1,30 | 9000 1,90 |
| 2. Ширина проїзної частини, м К2 | 4,5 | - | 5,5 | 6,0 | 7,5 | 8,5 і < |
| за укріплених узбіч | 2,2 | - | 1,5 | 1,35 | 1,0 | 0,8 |
| за неукріплених узбіч | 4,0 | - | 2,75 | 2,5 | 1,5 | 1,0 |
| 3. Ширина узбіччя, м К3 | 0,5 2,2 | 1,5 1,4 | 2,0 1,2 | - - | - - | 3,0 і < 1,0 |
| 4. Поздовжній похил,% К4 | 20 1,0 | 30 1,25 | 50 2,5 | 70 2,8 | - - | 80 3,5 |
| продовження табл.5 | ||||||
| 5. Радіус кривих у плані, м К5 | 50 10 | 100 5,4 | 150 4,0 | 200-300 2,25 | 400- 2000 від 1,6 до 2,25 | 2000 і < 1,0 |
| 6. Видимість дороги, м К6 у плані у профілі | 50 3,6 5,0 | 100 3,0 4,0 | 200 2,3 2,9 | 300 1,7 2,0 | 400 1,2 1,4 | 500 і < 1,0 1,0 |
| 7. Ширина проїзної частини, мостів відносно ширини проїзної частини дороги, м К7 | вужча на 1м 6,0 | дорівнює 3,0 | - - | ширша на 1 м 1,5 | ширша на 2 м 1,0 | - - |
| 8. Довжина прямих ділянок, км К8 | 3,0 1,0 | 5,0 1,1 | 10,0 1,4 | 15,0 1,6 | 20,0 1,9 | 25 і < 2,0 |
| 9. Тип перетину з примиканням, К9 | у різних рівнях 0,35 | в одному рівні при інтенсивності руху на дорозі, що перетинаються, % від сумарної на двох дорогах < 10 10-20 > 20 1,5 3,0 3,5 | ||||
| 10. Перетин в одному рівні за інтенсивністю руху на головній дорозі, а/д К10 | < 16000 1,5 | 1600-3500 2,0 | 3500-5000 3,0 | - - | - - | 5000-7000 і < 4,0 |
| 11 .Видимість перетину в одному рівні, м К11 | понад 60 1,0 | 60…40 1,1 | 40…30 1,65 | - - | 30…20 2,5 | менше 20 5,0 |
| 12. Кількість смуг руху на проїзній частині, К12 | 2 1,0 | 3 1,5 | 4 - | без роз. смуги 0,8 | - - | 4 і < з роз. 0,65 |
| 13. Відстань від забудови до проїзної частини, м К13 | 15…20 є смуги місц. руху 2,5 | 6…10 є трот. 5 | - - | 5,смуга місцев. руху відсут. є трот. 7,5 | - - | 5, так само трот. відсут. 10 |
| продовження табл.5 | ||||||
| 14. Довжина нас. пункту, км К14 | 0,5 1,0 | 1,0 1,2 | 2,0 1,7 | 3,0 2,2 | 5,0 2,7 | 6,0 3,0 |
| 15. Коефіцієнт зчеплення та характеристика покриття, К15 | 0,2…0,3 2,5 | 0,4 2,0 | 0,5 1,3 | 0,6 1,0 | 0,7 1,0 | 0,75 0,75 |
| 16. Відстань від нас. пункту, м К16 | < 200 2,0 | 200-600 1,5 | - - | 600- 1000 1,2 | - - | > 1000 1,0 |
| 17. Ширина розділювальної смуги, м К17 | 1,0 2,5 | 2,0 2,0 | 3,0 1,5 | 5,0 1,0 | 10,0 0,5 | 15,0 0,4 |
Перепроектуванню піддягають ділянки, для яких Кав перевищує: для нових доріг – І5 – 20, для реконструйованих – 25 – 40.
У процесі експлуатації дороги необхідно дотримуватись таких вимог: 1) при Кав > 10 - 20 проїзна частина повинна бути поділена на смуги, які забороняють обгін з виїздом на смугу зустрічного руху; 2) при Кав > 20 - 40 проїзна частина повинна бути поділена на смуги, заборонено обгін і встановлені знаки, що обмежують швидкість.
6. Визначення коефіцієнта безпеки
Коефіцієнт безпеки Кбезп оцінює стан безпеки руху наокремих ділянках дороги на основі врахування змін швидкісного режиму дороги. Коефіцієнт безпеки – це відношення швидкості 
, що забезпечується умовами даної ділянки дороги, до швидкості на вході 
на дану ділянку дороги
, (6.1)
Дані про швидкості на ділянках дороги визначають вимірюваннями або розрахунковим способом.
За результатами визначень Кбезп будують графік коефіцієнтів безпеки у координатах “ кілометри - Кбезп “ для певного напряму руху. При цьому визначення Кбезп за фактичними даними про швидкості руху здійснюють у двох напрямах - за ходом кілометражу і проти нього, і графіки за напрямами руху будують на одній і тій самій осі абсцис.
За остаточні розрахункові значення коефіцієнтів безпеки для кожної ділянки дороги приймають менші з двох значень, одержаних для різних напрямів. Ці менші значення, обведені світлою лінією на графіках для двох напрямів, і являють собою графік коефіцієнтів безпеки, що використовується для аналізу безпеки руху на дорозі.
Якщо Кбезп >0,8 , то умови руху вважаються безпечними. Якщо, Кбезп = 0,6...0,8 - умови руху мало небезпечні; у цьому разі можна рекомендувати виконати розмітку, провести роботи з поточного ремонту дороги чи здійснити інші нерадикальні заходи, спрямовані на підвищення швидкості на ділянці дороги (табл.6).
Таблиця 6
Заходи, спрямовані на підвищення швидкості на ділянці дороги
| Коефіцієнт безпеки | Будівельні і експлуатаційні заходи | Засоби з організації руху |
| Кбезп > 0,8 | Укріплення з’їздів, що примикають до дороги. | Осьова розмітка проїзної частини. |
| Кбезп = 0,6…0,8 (мало небезпечні ділянки) | Влаштування тротуарів і велосипедних доріжок в населених пунктах. | Відокремлення розміткою ділянок обгону в одному напрямі. Дорожні знаки, що попереджують про зміну дорожніх умов. Направляючі стовпчики на кривих. |
| Кбезп = 0,4…0,6 (небезпечні ділянки) | Влаштування шорстких поверхневих обробок, зрізок видимості в плані, каналізованих або кільцевих перехрещень. | Розмітка, яка забороняє обгін в обох напрямах. Знаки обмеження швидкості, огородження. |
| Кбезп 0,4 (дуже небезпечні ділянки) | Регулярний контроль коефіцієнта зчеплення і відновлення поверхневих обробок. Влаштування шумових або трясучих смуг. | Індивідуальні знаки перед небезпечними місцями. Встановлення дзеркал або влаштування розпод. смуг на кривих малих R при неможливості влаштування зрізок видимості. Розмітка і знаки. |
Ремонтно-експлуатаційні заходи при граничних коефіцієнтах безпеки
Якщо Кбезп = 0,4...0,6 - умови руху небезпечні. Якщо відсутня можливість проведення ремонтних робіт, то необхідно обмежити швидкість руху на попередній ділянці (на вході). Взагалі краще передбачати роботи із середнього чи капітального ремонту, аж до розширення земляного полотна і дорожнього одягу.
Якщо Кбезп <0,4 - умови руху вважаються дуже небезпечними. У цьому разі необхідний капітальний ремонт з розширенням проїзної частини і зміною інших параметрів або реконструкція дороги.
7. Економічна ефективність ремонтних робіт
Економічна ефективність ремонтних робіт
(7.1)
де No – середньодобова фактична інтенсивність руху на рік проведення ремонтів, авт./доб;
– параметр, що враховує частку вантажних автомобілів, середню вантажопідйомність, коефіцієнт використання вантажопідйомності і пробігу, = 1,62;
– коефіцієнт, що враховує витрати транспорту в період проведення ремонтів, = 0,98;
Se – собівартість перевезень на еталонній ділянці, грн./т км;
П1 , П2 - показники собівартості перевезень відповідно до і після ремонту, визначаються на підставі аналізу стану дороги за такими показниками:
Пv - швидкості руху, що дорівнює відношенню фактичної швидкості до розрахункової Vф/Vроз ;
ПБП – безперервності руху, тобто відношення фактичної кількості днів можливого проїзду доріг tф до нормованої кількості днів, протягом яких забезпечується проїзд по дорозі tнор (як правило, це 365 днів).
ЕН – нормативний коефіцієнт зведення витрат до вихідного періоду, ЕН =0,08;
Д – дорожні витрати, віднесені до 1 км.
Показник собівартості перевезень
(7.2)
де 
залежить від міцності дорожнього одягу та інтенсивності руху , при інтенсивності руху більше 7000 авт/добу = 1.
- фактичний термін служби дорожнього одягу на рік проведення оцінки міцності, рахуючи від здачі дороги в експлуатацію або від проведення капітального ремонту чи реконструкції.
8. Завдання до виконання курсової роботи
Вихідні дані для розробки курсової роботи студент отримує із варіантів даних, наведених у таблицях даного розділу відповідно до останніх цифр шифру залікової книжки студента, з урахуванням розміщеного наприкінці розділу стилізованого лінійного графіка дороги.
Для вибору особистого варіанта вихідних даних студент повинен накреслити форму лінійного графіка згідно додатку 1, наведеного в кінці розділу, і послідовно з кожної з наведених далі таблиць вибрати та занести у відповідні місця лінійного графіка ті дані, що відповідають його варіанту. Шифри варіантів наведені для кожної із таблиць нижче їх назви.
Та6лиця 7
Склад руху
Шифр - остання цифра залікової книжки
| Вагові групи транспортних засобів | Вміст %, для шифру | |||||||||
| Легкові | ||||||||||
| Вантажні легкі | ||||||||||
| Вантажні середні | ||||||||||
| Вантажні важкі | ||||||||||
| Автобуси | ||||||||||
| Причепи | - | - |
Та6лиця 8