Дорожные условия и скоростные режимы комбинированных дорожных машин (КДМ)

Представлена в действии методика выбора скоростей движения КДМ с учётом локализации затора на участке дороги без перекрёстков. Рассмотрен годичный состав работ, для выполнения которых используется КДМ. Рассмотрены дорожные условия, для которых необходимо производить расчёт скорости движения. Рассчитаны скорости движения в случае очистки дороги от пыли и грязи в 5 проходов.

Ключевые слова:комбинированная дорожная машина, затруднение дорожного движения, выбор скоростного режима, способ оптимизации скорости движения.

КДМ используются с целью содержания дорог в работоспособном состоянии. Выполнение технологических операций с их использованием, как правило, сопряжено с пониженными скоростями движения, что создаёт дополнительные условия для возникновения транспортных проблем.

Для того чтобы рассмотреть возможность снижения негативного влияния, используем подход, реализованный в [1,6]. Подход основан на том, чтобы обеспечить локализацию затора на участке дороги без перекрёстков. В таком случае будет страдать только тот участок, на котором есть затруднение. Для этого необходимо определить скорость движения КДМ, при которой она успеет свернуть с дороги в заданном месте, скопив за собой затор длиной, не превышающей участок пути без перекрестков.

Для того чтобы дать способу дальнейшее развитие, рассмотрим состав работ, которые выполняются с использованием КДМ, а также дорожные условия. В летнее время, несмотря на лучшие климатические условия, ситуация зачастую хуже в сравнении с зимним периодом.

В документе [2], а также в [6] приводится классификация работ по летнему содержанию:

1.                  Механизированная очистка дорожных покрытий от мусора и грязи на дорогах с бордюрным камнем.

1.1. Подметание с использованием подметально-уборочных машин на базе автомобиля.

1.2. Мойка с использованием подметального прицепа к колёсному трактору.

1.3. Уборка с использованием: моечного оборудования к КДМ на базе автомобиля; моечного оборудования на базе колёсного трактора; моечного оборудования к универсальному базовому шасси.

2.         Механизированная очистка дорожных покрытий от пыли и грязи на участках без бордюрного камня с использованием: автогрейдера; щёточного оборудования КДМ на базе автомобиля; щёточного оборудования к колёсному трактору; щёточного оборудования к универсальному базовому шасси.

3.         Очистка и мойка стоек дорожных знаков с использованием: ручного гидромонитора к поливомоечному оборудованию КДМ на автомобильном шасси; моечного оборудования к колёсному трактору

4.         Очистка и мойка световозвращающих элементов с использованием ручного гидромонитора к поливомоечному оборудованию КДМ на автомобильном шасси.

5.         Очистка и мойка барьерных ограждений с использованием: оборудования для очистки и мойки барьерных ограждений к КДМ на автомобильном шасси; оборудования для очистки и мойки барьерных ограждений к колесному трактору; оборудования для очистки и мойки барьерных ограждений к универсальному базовому шасси.

6.         Уборка и мойка подземных и надземных пешеходных переходов и автопавильонов с использованием: ручного гидромонитора к поливомоечному оборудованию; КДМ; автогидроподъемника.

7.         Мойка шумозащитных экранов с использованием: оборудования для очистки и мойки шумозащитных экранов; ручного гидромонитора к поливомоечному оборудованию КДМ;

8.         Уборка тротуаров.

8.1. Уборка с использованием: тротуароуборочной машины; подметального оборудования к малогабаритному трактору.

8.2. Мойка с использованием: моечного оборудования к малогабаритному трактору.

9.         Очистка проезжей части на мостовых сооружениях от грязи и посторонних предметов при помощи: подметально-уборочной машины; моечного оборудования КДМ на автомобильном шасси.

10.     Очистка тротуаров от грязи при помощи: подметального оборудования к малогабаритному трактору; моечного оборудования КДМ на автомобильном шасси

11.     Очистка элементов мостовых сооружений и других элементов при помощи: моечного оборудования КДМ на автомобильном шасси с ручным гидромонитором.

Данные работы осуществляются в конкретных дорожных условиях. Рассмотрим, как можно классифицировать дорожные условия и ситуации применительно к решаемой задаче. КДМ движется по полосе заданного направления, на степень помех с её стороны оказывают влияние: число полос в заданном направлении; возможность обгона по полосе встречного движения; расстояние до возможного съезда; а также наличие препятствий — пешеходных переходов и светофоров. В результате дорожную планировку можно описать следующим образом: одна полоса со сплошной линей; одна полоса с прерывистой линией; две полосы; три полосы; расположение съезда; ширина полос; пешеходный переход; светофор.

В отличие от дорожной планировки, дорожная ситуация может меняться за короткий промежуток времени, поэтому дорожную ситуацию можно описать следующим образом: препятствия на дороге (ДТП, дорожные работы и пр.); скоростной режим дороги; скорость объезда в зависимости от состава потока; скорость объезда в зависимости от полосы движения.

Если на дороге присутствует непреодолимое препятствие (ДТП и пр.), то независимо от КДМ затруднение будет, поэтому нет смысла производить расчёт скоростного режима в таких условиях.

Условия, для которых необходимо производить расчёт скорости движения, определяются сочетанием типа выполняемой работы, типа дорожной и планировки и дорожной ситуации.

Произведём расчёт характеристик движения КДМ со щёточным оборудованием для случая очистки от пыли и грязи дороги без бордюров с одной широкой полосой движения в заданном направлении, разделённых прерывистой линией, без ДТП. Будем использовать технологическую схему из [3], см. рис. 1.

Рис. 1. Схема очистки дороги от пыли и грязи в 5 проходов

Ширина полосы магистральной дороги имеет интервал значений 3,5–3,75 м, см. [4]. В настоящем случае полоса имеет ширину 4,5 м, что значительно больше нормы. Это определяет возможность движения в два ряда для легковых автомобилей. В соответствии со схемой машине для обработки полосы требуется совершить 2,5 прохода. Проход 1 (см. рис. 1) обозначен по осевой линии, т. е. осуществляется одновременная уборка двух полос — в реальных условиях этого может и не быть, однако в расчёте будет принято. Другие две пары проходов производятся по одной из полос.

Ширина полосы 4,5 м позволяет осуществить движение в 2 ряда. У осевой линии находятся быстроходные автомобили, у обочины — тихоходные. Поэтому в случае нахождения КДМ у осевой линии должно наблюдаться более существенное снижение скорости потока. Соответственно, от номера прохода (см. рис. 1) будет зависеть скорость объезда КДМ.

Примем, что для двух полос движения нормальной ширины в случае блокировки ближней к обочине полосы скорость объезда составит 7 км/час. Тогда, если препятствие занимает половину единственной полосы увеличенной ширины, а КДМ находится у обочины, то скорость объезда составит 5 км/час, если же КДМ движется вдоль осевой, то скорость объезда можно принять 3 км/час, так в этом случае тормозится скоростной поток. Если занята вся полоса, то скорость можно принять 1 км/час, поскольку возможен обгон по полосе встречного движения в виду прерывистой разделительной линии.

У межосевой щётки КДМ ЭД-405 из технологической схемы на рис. 1, взятой в [3], ширина очистки составляет 2,34 м, см. [5]. Примем, что ширина КДМ равна ширине очищаемой полосы, тогда Вкдм=2,34/4,5=0,52.

Тогда можно составить следующую исходную информацию (см. табл. 1).

Таблица 1

Исходные данные

Во время движения КДМ по отрезку L2 за ней на отрезке L1+ L2 скапливается затруднение. КДМ имеет скорость vкдм, автомобили на свободном участке дороги имеют скорость vдор. Затруднение за КДМ движется со скоростью vпр, отличной от величины vкдм, поскольку машины совершают обгон со скоростью vоб. Расчёт скорости vоб производится по линейной зависимости с коэффициентами b и k. Для расчёта коэффициентов необходимо знать скорость объезда Vоб1 для ширины КДМ Вкдм1 и скорость Vоб2 для Вкдм2.

Скорость накопления затруднения Vнак.пр зависит от скоростей vдор и vпр. Расстояние L1+ L2 занимается затруднением со скоростью Vнак.пр за время Тпред.нак. За это время КДМ должна преодолеть расстояние L2, покинув дорогу.

В табл. 2 представлены результаты расчёта с использованием математических моделей, словесное описание которых приведено выше.

Таблица 2

Результаты расчёта

Из табл. 2 видно, что скорость vкдм меняется в интервале от 32,79 до 39,07 км/час (строка 4). При такой незначительной разнице длина затруднения отличается на 2 км, поскольку для случаев 2 и 4 она составит 8,06 км, а для случаев 1, 3 и 5–10,06 км. Таким образом, малое отличие в скорости КДМ приводит к существенной разнице в длине затруднения.

Наибольшее значение vкдм соответствует проходу 2–39,07 км/час. Здесь КДМ находится у осевой и является помехой скоростному транспорту, а также занимает большую долю от ширины полосы. Такая же ситуация имеет место и для прохода 3, однако здесь больше дистанция L1, поэтому допустимо более длинное затруднение.

Наименьшее значение vкдм приходится на проход 5. В данной ситуации КДМ частично перемещается по обочине и препятствует низкоскоростному транспорту, а расстояние L1 здесь больше, чем для прохода 4, для которого скорость vкдм выше.

Выводы:

1.         Приведена классификация работ по летнему содержанию, при выполнении которых необходимо производить расчёт скоростей движения.

2.         Рассмотрены дорожные планировки и ситуации, которые необходимо выделить при расчете скоростей движения.

3.         Рассчитаны скорости движения КДМ при очистке дороги от пыли и грязи за 5 проходов на захватке. Для каждого из проходов скорость движения КДМ отлична. Выявлено, что степень возрастания затруднения весьма чувствительна к скорости движения КДМ.

Литература:

1.         Мандровский К. П. Предпосылки к математическому моделированию оптимизации скоростного режима работы комбинированных дорожных машин // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия «Естественные и технические науки». — 2013. — № 11/12. — С. 17–21.

2.         Приказ Минтранса РФ «Об утверждении Классификации работ по капитальному ремонту, ремонту и содержанию автомобильных дорог» от 16 ноября 2012 № 402

3.         ОДМ 218.2.018–2012 «Методические рекомендации по определению необходимого парка дорожно-эксплуатационной техники для выполнения работ по содержанию автомобильных дорог при разработке проектов содержания автомобильных дорог»

4.         Минстрой России «Рекомендации по проектированию улиц и дорог городов и сельских поселений» от 1994 ЦНИИПИ Минстроя России. 1994 г.

5.         Электронный ресурс: http://www.smoldormash.ru/m405.html

6.         Мандровский К. П. Дорожные условия и скоростные режимы комбинированных дорожных машин (КДМ) // Инновации и инвестиции. — 2014. — № 7. — С. 108–111.