В рамках проведенного научного исследования при поддержке РФФИ 12-08-10004-к «Организация и проведение полевых работ по определению характеристик микропрофиля дорог, предназначенных для движения транспортно-технологических машин», были выполнены работы по замеру и классификации микропрофиля дорожно-грунтового основания (ДГО) на примере Нижегородской области.
Первоначальный анализ полученных данных позволил сделать некоторые выводы. Существующая классификация ДГО может быть дополнена. Все существующие модели распределяли ДГО по величине неровностей, а именно по частоте и амплитуде [1-3, 5-8]. Однако как показали исследования, то важным при составлении характеристик является история происхождения ДГО и ее тип: дорога, поле, луга и пр. На рис. 1 показан пример проведения замеров на участке типа «заросшее поле».
Рис. 1. Проведение замеров микропрофиля на участке дороги типа «заросшее поле»
Известно, что многие грунтовые дороги эксплуатируются не часто, иногда несколько раз в год. Постепенно они зарастают растительностью, которая изменяет исходный профиль дороги, добавляя некоторые неровности. Поэтому, важным показателем является тот факт, накатана дорога или нет. На рис. 2 показано как меняется характер микропрофиля на накатанном участке дороги и не накатанном.
Как видно из приведенного примера по мере того, как накатывается колея, сглаживаются неровности. В частности для замеренных участков дорог были характерны следующие характеристики неровностей.
Для колебаний микропрофиля преобладающие частоты составляли порядка 
или длины волны порядка 
. Амплитуды неровностей для колеи составляли порядка 
, для дороги между колеями амплитуда была на 50 % больше. Аналогичное наблюдалось для высоких частот порядка 
или длины волны порядка 
, для колеи амплитуда была порядка 
, для дороги между колеями рост амплитуды был до 300 %. Наряду со сглаживание высокочастотных и среднечастотных составляющих микропрофиля происходит доминирование низкочастотных характеристик. Так для накатанной дороги появляются характерные неровности частотой порядка 
или длины волны порядка 
.
Рис. 2. Пример микропрофиля: 1 – исходная дорога (замерялась между колеями), 2 – накатанная дорога (замерялась колея)
Также проанализировав различные поля на характер изменения микропрофиля, в зависимости от того обрабатывается оно или нет [5, 6]. Были получены следующие выводы, что чем дольше поле не обрабатывается, то при сохранении частоты неровностей увеличивается их амплитуда.
На рис. 3 показаны примеры микропрофиля ДГО типа «поле» и «заросшее поле». На них наглядно видно, что частоты неровностей
После преобразований были получены значения частот неровностей, они составляют порядка 
или длины волны порядка 
. При этом, как показали исследования, для естественных оснований эти величины постоянны на участках 50 – 200 м и могут составлять 1 – 4 полных волны, в последующем изменяясь случайным образом. Для амплитуд низкочастотных колебаний характерна следующая связь: для ДГО типа «поле» составляет 
, а для «поля заросшего» 
Высокие же преобладающие частоты имеют более постоянные величины и их можно охарактеризовать, следующими значениями 
или 
. Для амплитуд же этих колебаний характерна следующая связь: для ДГО типа «поле» составляет 
, а для «поля заросшего» 
, что в 2-2,5 раза больше.
Рис. 3. Примеры микропрофиля: 1 – поле, 2 – заросшее поле
Для рассмотренных участков при моделировании микропрофиля ДГО можно задаваться некоторой ломаной кусочно-линейной функцией. Это дает меньшие отклонения от характера естественного профиля ДГО.
В отдельную группу можно выделить ДГО типа «лесные дороги». Была замечена одна особенность то, что при запущенности таких дорог (в том числе противопожарных просек) со временем (1-2 года) на них начинают падать деревья и ветки, представляющие профильные препятствия.
Проведя экспериментальный замер на участке (смешанный лес возрастом порядка 40-60 лет) протяженностью 1 км была получена характерная зависимость распределения числа упавших деревьев, веток и корневищ деревьев от их толщины.
Полученная зависимость (рис. 4) носит характер позволяющий составить математическую модель, описывающую профильные препятствия.
На рис. 4 точками показаны экспериментальные данные, кривой – аппроксимирующая зависимость. Как показал анализ результатов, наиболее подходящим является экспоненциальный закон распределения. Эти данные можно использовать для прогнозирования подвижности [1, 4] по плавности хода и подвижности по профильной проходимости транспортно-технологических машин и комплексов. Отметим, что аналогичный закон распределения, характерен для дорог типа «stone-road» [1, 3].
Рис. 4. Зависимость распределения числа упавших деревьев, веток и корневищ деревьев от их толщины на 1 км дороги
Таким образом, в результате исследования сделаны следующие важные выводы:
– для грунтовых дорог для низких частот амплитуда неровностей между колеями дороги на 50 % больше чем в колее; для высоких частот амплитуда неровностей между колеями на 300 % больше чем в колее.
– для дорожно-грунтовых оснований типа «поле» и «заросшее поле», для последнего амплитуда высокочастотных неровностей до 2-2,5 раз больше.
– для лесных дорог зависимость распределения числа упавших деревьев, веток и корневищ деревьев от их толщины носит экспоненциальный закон распределения.