Исследование долговечности дорожной горизонтальной разметки в климатических условиях Урала

Обеспечение безопасности дорожного движения является народнохозяйственной задачей. В условиях крупных городов со сложившейся исторической планировкой не всегда возможно решение транспортной проблемы путём строительства новых магистралей и улиц. Подобные решения требуют значительных капиталовложений и времени реализации. При этом значительный рост парка транспортных средств и динамика аварийности требует принятия действенных эффективных мер.

Среди технических средств организации дорожного движения разметка дороги занимает особое место. Основными отличиями и, по сути, преимуществами именно дорожной разметки над дорожными знаками, светофорами, направляющими устройствами являются следующие [1, 2]:

- во-первых, дорожная разметка практически постоянно находится в поле зрения водителей, что позволяет оперативно воспринимать информацию и реагировать на неё.

- во-вторых, дорожная разметка позволяет с высокой точностью обозначить границы допустимого или запрещенного манёвра, действия, как водителей, так и пешеходов.

Правильный выбор материалов для разметки в зависимости от условий их эксплуатации является наиболее эффективным способом повышения долговечности и уменьшения аварийности на дорогах.

Для выполнения данной работы и исследований был выбран полигон и проведены наблюдения по определению интенсивности и состава движения табл. 1.

Таблица 1

Среднесуточная интенсивность движения

Эксперимент проводился с применением разметочной машины, которая имеется на кафедре САД ПГТУ рис. 1.

Рис. 1 Разметочная машина

Условия движения на участке нанесения разметки существенным образом влияют на скорость износа разметки, которая зависит от интенсивности движения. Так, в результате экспериментов была выведена следующая зависимость [3]:

И = N⁴,

где И – износ разметки;

N – нагрузка на ось автомобиля.

Испытания показали, что износостойкость лакокрасочных материалов резко уменьшается при эксплуатации в условиях зимнего периода, причем особенно сильное понижение происходит при колебаниях от положительных температур к отрицательным и наоборот.

Износостойкость обуславливается рядом факторов:

1. структурно-реологическими и деформативными свойствами разметочного материала;

2. деформативными свойствами асфальтобетонного покрытия;

3. взаимодействием разметочного материала с материалом покрытия автодороги (адгезией к покрытию);

4. влиянием климатических условий, особенно воздействием переменных температур (от положительных к отрицательным и наоборот);

5. присутствием замерзающей и оттаивающей в порах материалов воды;

6. величиной эксплуатационной нагрузки.

Другим способом определения степени износа горизонтальной дорожной разметки является цифровой снимок

Задается точность разделения областей разметки и покрытия путем выбора градации серого цвета, с которым будут сравниваться точки разметки, при подсчете степени износа. Чем больше выбрано значение (белее цвет), тем больше значение износа. На фотоснимке выделяется область анализа разметки.

Степень износа разметки определяется автоматически, как отношение количества точек, попавших в заданную область яркости разметки, к общему количеству точек выделенной области:

где В – количество точек, цвет которых не соответствует разметке;

Т– общее количество точек выделенной области.

Для точного задания контура линии разметки удобнее пользоваться шаблоном (рис. 2).

Рис. 2 Съемка участка линии разметки с шаблоном

Коэффициенты температурного расширения и сжатия (деформативные свойства) разметочных материалов, как и их износостойкость, определяются, главным образом, влиянием полимера-связующего в рецептуре материала, тогда как для асфальтобетона они зависят, в основном, от наполнителя. Поэтому деформативные свойства этих материалов всегда будут разными.

Очень прочное сцепление (высокая адгезия) между такими продуктами, как краски дорожной разметки и самим дорожным покрытием в условиях температурных колебаний из-за разницы в деформативных свойствах приводит к трещинам, нарушению сплошности и разрушению разметки.

Срок службы разметки Т (мес.) на автомобильной дороге с конкретной интенсивностью движения транспортных средств определяется по формуле:

,

где - переходный коэффициент стенд/автодорога, α = 450;

I - износостойкость на стенде, прох./мкм;

Н - толщина слоя, мкм;

N - интенсивность движения, авт./сут.

В соответствии с ГОСТом Р 5256-99, разметка, выполненная термопластиком, холодным пластиком и подобными материалами должна служить не менее одного года, а лакокрасочными материалами – не менее 6 месяцев.

Сотрудниками кафедры САД ПГТУ после проведенных экспериментов была установлена средняя норма расхода разметочного материала табл. 2.

Таблица 2

Средняя норма расхода разметочного материала

На практике была применена краска АК-539, которая представляет собой суспензию пигмента и наполнителей в растворе акрилового сополимера в толуоле с введением целевых добавок. Работа по разметке дороги проводилась в сухую погоду при температуре от + 19^о С  и относительной влажности воздуха 65 %.

Не допускается нанесение краски на промерзшую, мокрую и пропитанную водой проезжую часть автомобильных дорог. Время высыхания покрытия составило 15 мин, толщина слоя 0,4-0,6 мм. Норма расхода краски 0,6-0,8 кг/м². Однако данная краска имеет повышенную износостойкость и применяется для краевых полос и дорог с малой интенсивностью.

В настоящее время применяют краску АК-503 «Колор-М», которая предназначена для разметки дорожных покрытий. Краска АК-503 «Колор-М» наносится специальными разметочными машинами (безвоздушным и воздушным способами), а также в ручную с помощью валика, кисти или пистолета на предварительно очищенное дорожное полотно с асфальтобетонным покрытием при температуре не ниже +5^о С и относительной влажности воздуха не более 85 %.

Коэффициент световозвращения разметки R_L, мкд×лк^-1× м^-2, рассчитывают по формуле:

R_L=L/E

где L - яркость измеряемой поверхности образца дорожной разметки в условиях освещения и наблюдения, мкд×м^-2;

E - освещенность измеряемой поверхности образца дорожной разметки в плоскости, перпендикулярной направлению падающего света, лк.

Измерения R_L (коэффициент ночной видимости, коэффициент световозвращения) производится с помощью ретрорефлектометра (рис. 3).

Рис. 3 Ретрорефлектометр LTL-XL

Для повышения видимости разметки в темное время суток, дождливую и пасмурную погоду сотрудники кафедры САД применили стеклянные микрошарики ШСО-250. Микрошарики наносили распылителем на свеженанесенную разметку (не позднее 10 с), также можно посыпанием вручную. Оптимальным является их заглубление на 50 % в разметку.

Наряду с красками широкое распространение для разметки дорог получили спрейпластики. Этот вид материалов не содержит растворителей, а необходимые для нанесения разметки текучие свойства приобретаются в результате плавления при температуре 150-220^о С. Их преимущество перед красками состоит в том, что толщина наносимого слоя увеличивается до 1,5-5,0 мм, но срок службы их одна зима. Это связано с тем, что снегоуборочная техника зимой их снимает.

В наших климатических условиях наиболее распространенным материалом для маркировки дорожных покрытий является краска. Маркировочная краска представляет собой комплексный состав, основными компонентами которого являются наполнитель, пигмент, связующее вещество и растворитель.

Результаты экспериментальных исследований на полигоне разметочных материалов способствуют не только повышению безопасности движения на дорогах, но и послужат составлению технического регламента проведения разметочных работ на территории Пермского края с учетом климатических условий.

Наличие разметки на проезжей части, а также указателей и знаков дисциплинируют поведение и облегчают работу водителей – дальнобойщиков. В нашей стране расстояния между городами огромны, и многим водителям – в особенности дальнобойщикам – часто приходится совершать длительные переезды, водители большегрузного транспорта, как и «перегонщики» легковых автомобилей из Европы, стремятся скорее доехать до пункта назначения и часто управляют автомобилями в состоянии сильной усталости. Это приводит к засыпанию за рулем и, как следствие, к выезду в кювет или на встречную полосу. Для предотвращения съезда автомобиля с дороги нами разрабатываются методы снижения аварийности на дорогах с помощью устройства разметки, которая будит водителя.

Одним из способов снижения аварийности дорожного движения является применение виброполосы сплошной продольной разметки.

Этот оригинальный метод заключается в устройстве выемок глубиной до 10 мм, шириной от 10 до 15 см и длиной от 20 до 35 см вдоль дороги рис. 4. Также предусматривается покраска данной виброполосы. Данный размер выемок был получен экспериментально и является наиболее подходящим для снижения аварийности на автомобильных дорогах. Для нанесения «виброполос» дорабатывается специальная дробильная машина с крутящимся барабаном. Это очень оригинальное решение, не требующее никаких расходных материалов, кроме топлива для автомобиля, зарплаты водителю и обновления ножей барабана.

Рис. 4 Виброполоса

Как только колесо грузовой или легковой машины, даже частично, попадает на такую полосу, в салоне раздается резкий неприятный звук, похожий на звук, издаваемый стиральной доской, когда по ней проводят деревянной палочкой. Главная задача «виброполос» – разбудить засыпающих водителей или привлечь внимание отвлекшихся. В зимних условиях такие полосы должны ощущаться даже через снег и лед. При нанесение виброполосы необходимо использовать краску, что повысит видимость разметки с проезжей части.

На начальном этапе исследований, мы провели эксперимент действия «виброполос» на отдельно взятом участке дороги «Гайва – Сосновый бор». Для этого выбрали шоссе и выполнили данный тип разметки на прогоне протяженностью 400 м.

Результаты исследований показали, что наиболее эффективной является применение краски «Колор – М», т.к. ее стойкость к истираемости от интенсивности движения автотранспорта выше, чем у других красок. Применение виброполос приводит к повышению безопасности движения.

Литература:

1. Гост Р 51256 – 99 Дорожная разметка и ее характеристики.

2. Гост Р 52289 – 2004 Технические средства организации дорожного движения. Правила применения дорожных знаков, разметки, светофоров, дорожных ограждений и направляющих устройств.

3. Новости в дорожном деле: Научно – технический информационный сборник/ ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР». М., 2007. – Вып. 2. – 60с.