Обзор существующих средств оценки состояния дорожного покрытия после применения реагентов и способов борьбы с зимней скользкостью

В статье приведено описание методов борьбы с зимней скользкостью на дорогах. Приведены существующие способы определения количества противогололедных материалов, находящихся на дорожном покрытии.

Ключевые слова: зимняя скользкость, коэффициент сцепления, противогололедные и фрикционные материалы, реагенты.

Важным фактором безопасности дорожного движения является качество дорожного покрытия и состояние его поверхности. Особенно актуальным этот фактор становится в зимнее время, когда вследствие погодных условий сильно падают показатели состояния дорожного покрытия. Помимо аварий низкое качество дорожного покрытия приводит к большим материальным потерям. Все эти факты указывают на необходимость контроля качества дорог, мониторинга погоды для предотвращения ухудшения состояния сцепления колес с дорогой, мониторинга процесса содержания и последующего контроля качества содержания дорожного покрытия. В зимний период на дорогах образуются снежные и ледяные отложения, приводящие к снижению коэффициента сцепления колес с покрытием дороги, так называемая «зимняя скользкость». Коэффициент сцепления колеса с опорной поверхностью — отношение результирующей продольной и поперечной сил реакций опорной поверхности, действующих в контакте колеса с опорной поверхностью, к величине нормальной реакции опорной поверхности на колесо [1]. Для борьбы с зимней скользкостью и предотвращения ее образования на дорожной поверхности применяются твердые и жидкие реагенты.

Обзор способов борьбы с зимней скользкостью

Существует несколько способов борьбы с зимней скользкостью на дорогах такие, как механический, фрикционный, тепловой и химический. К механическому способу борьбы со снежно-ледяными отложениями на поверхности дорожного покрытия относят их скалывание и очистку пассивными и активными рабочими органами снегоочистителей, автогрейдеров, бульдозеров. Раньше на территории России имел широкое применение фрикционный метод борьбы с зимней скользкостью [2]. Данный способ основывается на повышении сцепления колеса с дорожным покрытием, покрытым наледью. В качестве фрикционных материалов используют в основном песок, шлак, высевки каменных материалов, а также фрикционные материалы подвергаются нагреванию. Тепловой метод так же является одним из способов борьбы с зимней скользкостью. Данный метод разделяют по типу обогрева поверхности дорожного покрытия на кондуктивный и конвективный, при которых подогревание дорожных покрытий происходит снизу, либо, соответственно, происходит плавление ледяных отложений на поверхности дороги. Недостатками данного способа является его дороговизна, не высокая производительность в сравнении с другими методами борьбы со скользкостью, а также вредное воздействие высоких температур на дорожное покрытие. В настоящее время наиболее популярным способом борьбы с зимней скользкостью на территории РФ и за рубежом является химический метод [3]. Для предотвращения образования скользкости на дорожном покрытии или удаления льда с него предусматривается обработка твердыми или жидкими реагентами, на основе хлоридов кальция, магния и натрия. Принцип их действия заключается на понижении градуса замерзания раствора. Для всех перечисленных типов борьбы с зимней скользкостью на данный момент отсутствует информация об их влиянии на сцепление колес различных транспортных средств с дорожным покрытием, а также о необходимом количестве реагента для каждого вида транспорта.

Для обеспечения безопасности и бесперебойности дорожного движения на дорогах, необходимо своевременно осуществлять их противогололедную обработку дорожного покрытия, отслеживать изменения метеорологической обстановки. Благоприятное воздействие на своевременность осуществления работ дорожных служб оказал бы постоянный мониторинг остаточного количества противогололедных реагентов на дорожном полотне, что способствовало бы своевременному повторному распределению реагентов.

Приборы и способы определения остаточного количества реагентов на дорогах

Существует несколько способов определения количества остаточных хлоридов на дорогах. Заграницей для этих целей используют азотно-кислое серебро (AgNО3). В России данный способ не применяют в виду его трудоемкости, в связи с чем не производится контроль и корректировка распределения ПГМ.

За рубежом разработан ряд приборов для оценки наличия и концентрации химических ПГМ на дорожном полотне. Для определения наличия в том числе и небольшой концентрации реагента на дорожном покрытии необходима хорошо оборудованная лаборатория, средства и запас времени. Такие приборы создаются с целью уменьшения расхода хлоридов, сокращая, таким образом, стоимость работ по предотвращению образования снежно-ледяных отложений на дорогах и, снижая при этом их воздействие на экономическую обстановку. Работа этих приборов основана на действии электрического сопротивления. «При определенном геометрическом объеме исследуемого раствора соли его электрическое сопротивление позволяет сделать вывод об удельном сопротивлении и о количестве растворенной соли на поверхности дорожного покрытия в r/м²» [4]. Портативный прибор, работающий по этому принципу, был произведен швейцарской фирмой Boshung Mecatronic AI.

Приборы, обеспечивающие оценку концентрации реагентов на дорожном полотне, помогают дорожным службам осуществить работы по обработке дорог противогололедными реагентами. Также такие приборы помогают снизить потребление хлоридов, так как позволяют рассчитать, какое именно количество реагента необходимо и достаточно для обработки дорог для тех или иных погодных условий, препятствуют образованию так называемых «мертвых зон» обработки пгм или же их чрезмерному их расходу.

Устройство SOBO 20 (Австрия) [5] позволяет измерить на дороге количество оставшегося реагента.

Рис. 1. Внешний вид устройства для измерения количества соли SOBO-20

Для определения величины оставшегося на покрытии дороги реагента оценивается удельное электрическое сопротивление солевых растворов, зависящее от их концентрации, температуры и химического состава. С использованием SOBO 20 можно определить содержание соли различных видов обледенения. Данный прибор обладает устройством для температурной компенсации. Этот прибор обладает высокой скоростью работы. Остаточная концентрация реагента выражается в г / м². Однако на точность показаний данного прибора при взятии проб влияет находящаяся в смеси с солью дорожная грязь, увеличивающая погрешность измерений. Устройство SOBO 20 применяется в основном за границей, однако на территории РФ пока не достигло широкого распространения.

За рубежом специалисты активно занялись созданием мобильных лабораторий, и замеряющих концентрацию реагента на дорожном покрытии, а также снимающих показания о состоянии дорожного полотна и его температуре. В странах Европы и Азии для этих целей используются радарный, инфракрасный или рентгено-флюоресцентный методы. Передвижная лаборатория монтируется, как правило, на легковой автомобиль.

Данные лаборатории оснащены солемерами, установленными за передним колесом автомобиля, имеющими в своем составе контейнеры, в которых происходит сбор брызг при движении машины. По электропроводности полученного раствора определяют концентрацию реагента на участках дорожного покрытия.

Состояние дорожного покрытия (сухое или влажное, покрытое снегом или льдом) определяется посредством инфракрасного излучения. Источник излучения крепится на раму автомобиля спереди. Его работа производится подачей луча инфракрасного света, который отражаясь от дорожного покрытия, приходит на приемник. Приемник в свою очередь определяет качество дороги по длине волны отраженного света.

Для бесконтактного измерения температуры покрытия дорожного полотна используется прибор под названием пирометр. С его помощью производится измерение мощности теплового излучения, исходящего от покрытия дороги.

Показания указанных выше приборов поступают на бортовой компьютер, проводящий их регистрацию и обработку.

Литература:

1.                  Постановление Правительства Российской Федерации «Технический регламент о безопасности колесных транспортных средств» от 10 сентября 2009 г. № N 720 // Российская газета. 2009 г. № 5002. с изм. и допол. в ред. от 15.07.2013 г.

2.                  Отраслевой дорожный методический документ «Руководство по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах» от 16 июня 2003 г. № ОС-548-р // Министерство транспорта российской федерации государственная служба дорожного хозяйства (РОСАВТОДОР). 2003 г.

3.                  Васильев А. П., Ушаков В. В. Анализ современного зарубежного опыта зимнего содержания дорог и разработка предложений по его использованию в условиях России. М.: ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР», 2003. 60 с.

4.                  Автомобильные дороги и мосты противогололедные материалы для борьбы с зимней скользкостью на автомобильных дорогах и городских улицах: [Электронный ресурс] //Федеральное государственное унитарное предприятие «Информационный центр по автомобильным дорогам». М., 2006. URL: http://snip.ruscable.ru/Data1/52/52392/index.htm. (дата обращения: 07.12.2014).

5.                  Устройство для измерения количества соли: [Электронный ресурс] //OOO BOSCHUNG RUS. URL: http://www.boschung.com/index.php?id=371&L=3. (дата обращения: 07.12.2014).

6.                  Система раннего оповещения об образовании гололеда: [Электронный ресурс] //OOO BOSCHUNG RUS. URL: http://www.boschungkama.com/каталог-техники/система-раннего-оповещения-об-образовании-гололеда. (дата обращения: 14.12.2014).