Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,839

РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАМЕРОВ МИКРОПРОФИЛЯ ДОРОЖНО-ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

Редкозубов А.В. 1 Зезюлин Д.В. 1 Макаров В.С. 1 Беляков В.В. 1
1 Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
В статье приводятся новые данные по результатам проведенных исследований по замеру микропрофиля дорожно-грунтовых оснований с учетом их происхождения и типа. Приведены примеры микропрофиля для колеи и между колеями дороги. Показано что 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. Были проанализированы дорожно-грунтовые основания типа «поле» и «заросшее поле». Показано что для «поля заросшего» амплитуда высокочастотных неровностей до 2-2,5 раз больше. Проанализированы лесные дороги с многочисленными упавшими деревьями и ветками. Сделан вывод, для таких дорог применим экспоненциальный закон распределения характерных препятствий. Исследование проведено при поддержке РФФИ.
микропрофиль
дорожно-грунтовое основание
закон распределения препятствий
1. Беляков, В.В. Подвижность специальных транспортных средств по дорогам типа «stone-road» / В.В. Беляков, У.Ш. Вахидов, Д.А. Галкин, А.С. Зайцев, Е.М. Кудряшов, В.С. Макаров // Труды НГТУ им. Р.Е.Алексеева. – 2012. – № 1 – С. 143-151.
2. Вахидов, У.Ш. Математическое описание дорог типа «stone-road» / У.Ш. Вахидов, В.С. Макаров, В.В. Беляков // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 3; URL: www.science-education.ru/103-6376 (дата обращения: 05.06.2012).
3. Вахидов, У.Ш., Моделирование трасс движения транспортных средств, характерных для территории Северного Кавказа / У.Ш. Вахидов, В.В. Беляков, В.С. Макаров //Известия высших учебных заведений. Машиностроение. № 7, 2011. с. 24-26.
4. Галкин, Д.А. Влияние параметров шин на подвижность многоосных колесных машин / Д.А. Галкин, В.С. Макаров, В.В. Беляков // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6; URL: www.science-education.ru/106-7882 (дата обращения: 24.12.2012).
5. Гончаров К.О. Проведение замеров микропрофиля поверхности движения типа ровное поле/ К.О.Гончаров, В.С. Макаров, В.В. Беляков // Леса России и хозяйство в них. 2012. Т. 1-2. № 42-43. С. 29-30
6. Макаров В.С. Определение характеристик микропрофиля дорог, предназначенных для движения транспортно-технологических машин/ В.С. Макаров, К.О. Гончаров, В.В. Беляков, Д.В. Зезюлин, А.М. Беляев, А.В. Папунин, А.В. Редкозубов // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 5. http://www.science-education.ru/105-7111 (дата обращения: 05.10.2012).
7. Редкозубов А.В. О целесообразности моделирования дорог при помощи фрактального исчисления/ А.В. Редкозубов, В.С. Макаров, В.В. Беляков // Леса России и хозяйство в них. 2012. Т. 1-2. № 42-43. С. 87-88.
8. Яценко Н.Н., Прутчиков O.K. Плавность хода грузовых автомобилей. М: Машиностроение, 1969. – 256 с.

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».

redk1.tif

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 redkoz1.wmf или длины волны порядка redkoz2.wmf. Амплитуды неровностей для колеи составляли порядка redkoz3.wmf, для дороги между колеями амплитуда была на 50 % больше. Аналогичное наблюдалось для высоких частот порядка redkoz4.wmf или длины волны порядка redkoz5.wmf, для колеи амплитуда была порядка redkoz6.wmf, 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 redkoz7.wmf или длины волны порядка redkoz8.wmf.

redk2.tif

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 redkoz9.wmf или длины волны порядка redkoz10.wmf. 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 redkoz11.wmf, а для «поля заросшего» redkoz12.wmf

Высокие же преобладающие частоты имеют более постоянные величины и их можно охарактеризовать, следующими значениями redkoz13.wmf или redkoz14.wmf. Для амплитуд же этих колебаний характерна следующая связь: для ДГО типа «поле» составляет redkoz15.wmf, а для «поля заросшего» redkoz16.wmf, что в 2-2,5 раза больше.

redk3.tif

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].

redk4.tif

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.


Библиографическая ссылка

Редкозубов А.В., Зезюлин Д.В., Макаров В.С., Беляков В.В. РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАМЕРОВ МИКРОПРОФИЛЯ ДОРОЖНО-ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН // Международный журнал экспериментального образования. – 2013. – № 10-2. – С. 409-412;
URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=4260 (дата обращения: 24.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074