Справочная энциклопедия дорожника

II
том

Ремонт и содержание автомобильных дорог

Под редакцией заслуженного
деятеля науки и техники РСФСР,
д-ра техн. наук, проф. А.П. Васильева

МОСКВА 2004

Содержание

В настоящем II томе СЭД «Ремонт и содержание автомобильных дорог» изложены условия работы автомобильных дорог под воздействием автомобильного транспорта и природно-климатических факторов. Описаны методы диагностики и оценки состояния дорог, а также назначения и планирования ремонтных мероприятий, дана классификация и состав работ по ремонту и содержанию дорог. Приведено описание технологий, применяемых материалов, средств механизации работ и организации работ по ремонту и содержанию дорог и обеспечению безопасности дорожного движения.

Предлагаемый материал предназначен для инженерно-технических работников и специалистов дорожного хозяйства, научных работников, преподавателей и студентов автодорожных вузов, техникумов и колледжей.

Коллектив авторов: Л.П. Васильев - введение, §1.1 - 1.4; 2.2, 2.3; 3.1-3.3; 4.1-4.4; гл. 5; §6.2-6.4; 7.3; 8.1-8.6; гл. 9; §10.1-10.5; 11.1, 11.2, 11.4; 12.1 - 12.5; 13.1...13.4; 13.8; гл. 14; гл. 15; §16.1, 16.2, 16.4, 16.6; 17.1-17.3, 17.6; гл. 18; §21.2; В.К. Апестин - §3.4; 7.1, 7.2. 7.4; 11.3, 11.5, 11.6; 20.2, 20.3: В.И. Баловнев - гл. 19; В.Д. Белов- §13.6; Н.В. Борисюк - §15.4, 15.5; С.Н. Жилин - §10.1, 21.1; М.Г. Горячев-§9.5; 10.4; Р.Г. Данилов - гл. 19; Э.В. Дингес - гл. 22, 23, 24; М.С. Коганзон - гл. 2; §4.2, 4.5, 4.6; 17.6; 20.5; Г.А. Копылов §10.2, 13.1, 13.2, 13.5; 14.5, 14.6; 17.5; 21.2; М.В. Немчинов - §7.3; 10.4, 10.5; 12.2; 17.2; Ю.Р. Перков - §6.1; 13.6; 16.3-16.5; А.М. Стрижевский - §10.1; 20.1, 20.4; 21.3; В.В. Чванов - §1.5; 8.7; 12.6; В.В. Ушаков - §6.3; 13.7, 13.8; 17.4; Ю.М. Яковлев - §10.3, 18.2.

Разделы, подготовленные совместно, повторены у каждого соавтора.

Рецензенты:

Дирекция «Дороги России»;

Федеральное управление автомобильных дорог «Центральная Россия»;

Ростовский научно-исследовательский институт проблем дорожно-транспортного комплекса «Дортранснии».

Координатор проекта ФГУП "ИНФОРМАВТОДОР"

Руководитель проекта Д. Г. Мепуришвили

Ответственный исполнитель по координации работ И.Н. Фролова

Введение

Автомобильные дороги представляют собой комплекс инженерных сооружений, предназначенных для обеспечения круглогодичного, непрерывного, удобного и безопасного движения автомобилей с расчетной нагрузкой и установленными скоростями в любое время года и в любых условиях погоды. В состав этого комплекса входят земляное полотно, дорожная одежда, мосты, трубы и другие искусственные сооружения, обустройство дорог и защитные дорожные сооружения, здания и сооружения дорожных и автотранспортных служб.

Параметры и состояние всех элементов дороги и дорожных сооружений определяют технический уровень и эксплуатационное состояние дороги.

К основным транспортно-эксплуатационным показателям автомобильных дорог и дорожных сооружений относят обеспеченную скорость и пропускную способность, непрерывность, удобство и безопасность движения, способность пропускать автомобили и автопоезда с осевой нагрузкой и общей массой, соответствующими категории дороги.

На автомобильных дорогах общего пользования организуется дорожная служба, основной задачей которой является осуществление комплекса работ и мероприятий по ремонту и содержанию дорог и сооружений на них и организации движения, обеспечивающих требования к транспортно-эксплуатационным показателям дорог.

Для обозначения указанной деятельности применяют не вполне корректный термин «эксплуатация дорог», а также «дорожно-эксплуатационная служба». Фактически дорожная служба не эксплуатирует дорогу. Она ее содержит, ремонтирует, обустраивает и организует движение транспортных потоков, т.е. обеспечивает функционирование дороги как транспортного сооружения. Эксплуатируют дороги автотранспортные предприятия и владельцы транспортных средств. Используют (эксплуатируют) многие дорожные сооружения участники движения - водители, пассажиры и пешеходы. Поэтому в общем виде под эксплуатацией автомобильных дорог понимают целесообразное и эффективное использование дорог автомобильным транспортом для перевозки грузов и пассажиров. Применительно к дорожной отрасли более правильным будет термин «техническая эксплуатация дорог и организация движения», под которым следует понимать систему планово-предупредительных и ремонтно-восстановительных работ, а также организационно-технических мероприятий, обеспечивающих удобное и безопасное движение автомобилей и наиболее эффективное использование дорог для перевозки грузов и пассажиров.

В состав работ по содержанию и ремонту дорог входит изучение и анализ условий работы дороги и условий движения транспорта на ней; постоянный уход за дорогой, дорожными сооружениями и полосой отвода, поддержание их в чистоте и порядке; регулярные работы по содержанию дороги и периодические более крупные ремонты дорог и дорожных сооружений, озеленение, архитектурно-эстетическое оформление и обустройство дорог; разработка и реализация мероприятий по повышению технического уровня и эксплуатационного состояния дороги и приведению их в соответствие с возрастающими требованиями движения; организация, управление и регулирование движения, обеспечение его безопасности, совершенствование службы сервиса на дороге.

Опыт показывает, что экономическая отдача средств, вложенных в ремонт и содержание дорог, в два-три раза превышает экономический эффект от каждого рубля, вложенного в строительство новых дорог. Поэтому необходимо объективно оценивать важность и социально-экономическую значимость работ по содержанию и ремонту существующих дорог. Состояние дорожной сети России таково, что задача повышения транспортно-эксплуатационных характеристик существующих дорог, приведения их в соответствие с требованиями движения и дальнейшего совершенствования становится в большинстве регионов страны более важной, чем строительство новых дорог.

В современных условиях центр тяжести деятельности дорожных организаций постепенно и неуклонно переходит от строительства новых дорог к преимущественному сохранению, поддержанию и повышению технического уровня и эксплуатационного состояния существующих автомобильных дорог методами содержания, ремонта и реконструкции. Главной стала задача повышения капитальности дорожных одежд, обеспечения высокой скорости, удобства и безопасности движения, инженерного оборудования и обустройства дорог, архитектурно-эстетического оформления и другие задачи, составляющие комплекс эксплуатационного обеспечения функционирования дорог.

Это объективная закономерность, которая проявляется все более и более значительно. Ежегодный прирост сети дорог общего пользования с твердым покрытием за счет нового строительства и реконструкции составляет 0,5-0,8 %, а за пятилетний срок около 3 % от общей протяженности этих дорог. С учетом перевода в сеть общего пользования сельских дорог этот прирост составляет около 3 % в год для всех дорог. Следовательно, более 97 % всех автомобильных перевозок осуществляется и будет осуществляться по старым дорогам, от состояния которых в первую очередь зависит эффективность работы автомобильного транспорта. По их состоянию судят о деятельности дорожной отрасли миллионы людей, пользующихся дорогами. Новые дороги сразу после ввода также нуждаются в постоянном эксплуатационном уходе и содержании.

Автомобильные дороги являются важнейшим звеном транспортной системы страны, без которого не может функционировать ни одна отрасль народного хозяйства. Уровень развития и техническое состояние дорожной сети существенно и многообразно влияют на экономическое и социальное развитие как страны в целом, так и отдельных регионов.

Экономическая реформа, перемены в социально-политическом устройстве Российской Федерации существенно повышают требования к надежности и эффективности работы сети автомобильных дорог. Децентрализация экономики, системы управления, материально-технического обеспечения, снабжения населения потребительскими товарами привела к образованию большого числа предприятий и фирм, нуждающихся в бесперебойной доставке грузов без промежуточных перевалок и централизованного складирования по схеме «от двери до двери».

Расширение самостоятельности регионов, развитие международной торговли существенно увеличили количество прямых транспортных связей между регионами, а также с зарубежными странами, портами, рекреационными районами. Быстрое развитие происходит в сфере торговли, обслуживания и связанных с ними отраслей, которые в силу своей специфики тяготеют к автомобильному транспорту.

Изменяется и схема расселения жителей Российской Федерации, особенно вблизи крупных и крупнейших административных и промышленных центров. С началом экономической реформы в малых городах и сельских районах высвободились значительные трудовые ресурсы, которые, не находя применения в местах проживания, устремились в крупные и крупнейшие административные и промышленные центры. Однако в крупных городах возможности покупки или строительства собственного жилья ограничены большими ценами и отсутствием свободных территорий. В связи с этим в пригородных зонах ускоренно увеличивается численность населения, работающего и в целом тяготеющего к соседнему крупному городу. Все больше проявляется стремление людей приблизить свое жилье к природе, к экологически чистым рекреационным районам. Это привело к значительным размерам строительства загородных домов и дач, вследствие чего зона загородного жилого строительства вокруг крупных городов постоянно расширяется. При этом застроенные территории и поселки располагаются, в первую очередь, вдоль магистральных дорог, обеспечивающих быструю связь с местами работы, учреждениями образования, культуры, здравоохранения и т.д. Изменился и характер поездок в пригородных зонах. Если в прошлые годы эти поездки носили в основном сезонный характер, а пиковые нагрузки на дороги приходились на выходные дни в летний период, то сейчас имеют место ежедневные пиковые периоды в утренние и вечерние часы в течение всего года, которые еще более увеличиваются в выходные дни. В результате этих изменений автомобильные дороги в пригородных зонах крупных городов испытывают большие перегрузки и требуют повышенного внимания к содержанию, своевременному ремонту и реконструкции.

Существенное влияние на состояние дорог и условия движения автомобилей оказывают природно-климатические условия. Для территории России это имеет особое значение, поскольку на ее огромном пространстве имеются самые разные климатические зоны: от субтропической до антарктической.

Автомобильные дороги предназначены для удовлетворения потребностей общества и государства в автомобильных перевозках и должны обладать высокими потребительскими свойствами, к которым относятся: обеспеченная дорогой скорость, непрерывность, удобство и безопасность движения, пропускная способность и уровень загрузки движением, способность пропускать автомобили и автопоезда с заданными габаритами, осевыми нагрузками и грузоподъемностью (общей массой), а также эстетичность и экологическая безопасность.

От потребительских свойств дорог непосредственно зависят все основные технико-экономические показатели работы автомобильного транспорта, такие как производительность автомобилей, расход топлива, износ шин, затраты на обслуживание и ремонт, себестоимость перевозок и др. Поэтому количественные значения требований к потребительским свойствам дорог прямо связаны с основными параметрами и характеристиками автомобилей, допущенных к движению по дорогам общего пользования. К таковым параметрам и характеристикам относятся габаритные размеры, осевые нагрузки и общая масса автомобилей, их динамические характеристики, свойства тормозных систем, подвесок, шин, рулевого управления, электронных устройств управления и торможения и др. В свою очередь, потребительские свойства автомобильных дорог определяются сочетанием их параметров и характеристик, инженерного оборудования и обустройства с высоким уровнем эксплуатационного содержания.

В течение длительного времени темпы роста объемов автомобильных перевозок, выпуска грузовых и легковых автомобилей опережали темпы роста протяженности дорог с твердым покрытием, что привело к нарастанию интенсивности движения на дорогах. Весьма существенным является то, что значительная часть протяженности существующих дорог имеет тонкослойную дорожную одежду, способную пропускать в расчетный период автомобили с осевой нагрузкой не более 60 кН, в то время как автомобильная промышленность выпускает почти все грузовые автомобили и автобусы с параметрами выше расчетных для этой части дорог.

Рост интенсивности движения и особенно доли в ней большегрузных автомобилей, автопоездов и автобусов привело к существенному возрастанию изнашивающего и разрушающего воздействия автомобилей на дорогу, следствием чего является рост потребности в ремонтно-восстановительных дорожных работах, увеличение их объемов. Эта тенденция в ближайшей перспективе будет неизбежно нарастать, чтобы обеспечить работоспособность существующих автомобильных дорог.

Дорожные организации выполняют большой объем работ по ремонту и содержанию автомобильных дорог, организации и обеспечению безопасности движения. Ежегодно в России ремонтируется около 30 тыс. км дорог, а расходы на эти цели возрастают на 20-30 %.

Указанные объемы работ позволяют сохранить существующую сеть дорог от разрушения, но явно недостаточны для приведения транспортно-эксплуатационного состояния дорог в соответствие с нормативными требованиями. Чтобы решить эту задачу, ежегодные объемы работ по ремонту и содержанию необходимо увеличить в 1,5-2 раза и более.

Созданная дорожная сеть - это национальное богатство страны, и она заслуживает к себе отношения именно как к национальному богатству, которое нужно беречь, преумножать и эффективно использовать. Этому посвящена вся деятельность дорожных организаций по ремонту и содержанию дорог.

Научные основы эксплуатации автомобильных дорог, их ремонта и содержания заложены в трудах профессоров Г.Д. Дубелира и А.К. Бируля. Развитию этих основ посвящены работы профессоров Н.Н. Иванова, В.Ф. Бабкова, А.П. Васильева, И.И. Леоновича, В.М. Сиденко. В.К. Некрасова, Н.А. Пузакова. А.Я. Калужского, М.Б. Корсунского, К.С. Теренецкого, А.Я. Тулаева, Ю.М. Яковлева, И.А. Золотаря. А.В. Смирнова, М.В. Немчинова, О.А. Красикова, Ю.В. Слободчикова, Т.В. Самодуровой, А.И. Ярмолинского, а также кандидатов технических наук Г.В. Бялобжеского, М.Я. Телегина, Н.И. Иголкина, Е.И. Попова, А.А. Кунгурцева и др. Научные основы организации и обеспечения безопасности дорожного движения созданы трудами профессоров В.Ф. Бабкова, М.С. Замахаева, В.Н. Иванова, А.Я. Калужского, Г.И. Ктинковштейна, Я.В. Хомяка, а также А.П. Васильева, Е.М. Лобанова, В.В. Сильянова и др.

Основная цель данного тома справочной энциклопедии дорожника - помочь работникам дорожных организаций правильно оценивать технический уровень и эксплуатационное состояние дорог, назначать и осуществлять наиболее эффективные мероприятия по ремонту, содержанию, инженерному оборудованию и обустройству, а также организации и обеспечению безопасности движения.

РАЗДЕЛ I
УСЛОВИЯ РАБОТЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И УПРАВЛЕНИЕ ИМИ

ГЛАВА 1. Влияние развития и состояния дорожной сети на работу автомобильного транспорта

1.1. Тенденции развития автомобильного транспорта и характеристик автомобилей, влияющих на требования к состоянию дорог

В единой транспортной системе страны значительное место принадлежит автомобильному транспорту, который по объему перевозимых грузов в несколько раз превышает работу всех остальных видов транспорта, вместе взятых. В то же время в общем грузообороте транспортной системы доля автомобильного транспорта значительно меньше и составляет около 50 % всей транспортной работы. Это объясняется тем, что средняя дальность перевозок автомобильным транспортом в несколько раз меньше, чем другими видами транспорта (железнодорожным, морским, воздушным и др.).

Для успешного функционирования автомобильно-дорожной системы, т.е. автомобильного транспорта и автомобильных дорог, необходимо, чтобы параметры и характеристики автомобильных дорог удовлетворяли требованиям движения автомобилей, а основные параметры и характеристики автомобилей соответствовали тем, на которые рассчитаны эксплуатируемые дороги.

Существуют определенные требования к автомобилям со стороны автомобильных дорог, которые необходимо соблюдать, чтобы не перестраивать сеть автомобильных дорог под каждое новое поколение автомобилей. Это прежде всего требования к динамическим свойствам и габаритам автомобилей, их осевой нагрузке, общей массе и ряду других характеристик. Выдержать эти соотношения трудно, поскольку автомобильные дороги эксплуатируются многие десятилетия, происходит смена нескольких поколений автомобилей, каждое из которых предъявляет более высокие требования к автомобильным дорогам, что ведет к их непрерывному совершенствованию.

Чтобы заранее прогнозировать возможные изменения состояния дорог и требования к ним со стороны пользователей, необходимо систематически анализировать тенденции количественного и качественного развития автомобильного транспорта. На этой основе должна разрабатываться техническая политика в эксплуатации автомобильных дорог, их ремонта и содержания.

Рис. 1.1. Среднегодовой выпуск автомобилей в разных странах

Выпуск автомобилей во всем мире составил в 1990 г. 52 млн. единиц; в 2000 г. около 55 млн., а в 2010 г. ожидается более 60 млн. единиц (рис. 1.1). Соответственно растет и степень насыщения потребностей населения автомобилями. В США и Западной Европе начиная с 1950 г. количество автомобилей на 1000 жителей за каждые 10 лет возрастает на 100 единиц, и к настоящему времени достигает в США 810 автомобилей на 1000 жителей, а в Западной Европе - 560 автомобилей на 1000 жителей. По расчетам специалистов, потолок насыщения в США составляет 850, а в Западной Европе - 750 автомобилей на 1000 жителей.

Выпуск автомобилей в СССР достиг своего максимума в 1980 г. и составил 2.2 млн. в год. Из них 1,3 млн. легковых. 790 тыс. грузовых и 85 тыс. автобусов. В 1990 г. было выпушено чуть более 2 млн. автомобилей, а затем наступило обвальное сокращение выпуска. В 1995 г. в России было выпущено около 1 млн. автомобилей, в 2000 г. около 1,2 млн., в 2005 г. ожидается около 1,9 млн.. из них 1,6 млн. легковых, 240 тыс. грузовых, 60 тыс. автобусов.

Парк автомобилей в России за 20 лет с 1976 г. по 1996 г. вырос в 2 раза и составил около 20,6 млн. единиц. В 1999 г. в России уже было около 20 млн. легковых автомобилей и 4,3 млн. грузовых, причем более 600 тыс. легковых автомобилей было получено из дальнего зарубежья (рис. 1.2). Таким образом, на 1000 жителей России приходится более 150 автомобилей.

Рис. 1.2. Изменение численности парка транспортных средств в Российской Федерации:
1 - общее количество транспортных средств; 2 - количество легковых автомобилей; 3 - количество грузовых автомобилей; 4 - количество автобусов

Предполагается, что в 2005 г. в России парк легковых автомобилей составит 24-26 млн. штук, грузовых - 4,0-4,2 млн. штук, автобусов - 250 тыс. штук, т.е. на каждые 1000 жителей будет приходится более 200 автомобилей. Ожидается, что в ближайшие 10 лет количество автомобилей в России возрастет в 1,6-1,8 раза. Таким образом, по темпам насыщения автомобилями Россия приближается к передовым странам мира.

Такова перспектива количественного уровня автомобилизации России, из которой следует исходить, планируя развитие дорожной сети, уровень загрузки дорог движением и техническую политику в области ремонта и содержания дорог, организации и безопасности движения. Не менее важно учитывать и тенденции качественного развития автомобилей, и прежде всего параметров и систем, оказывающих влияние на требование к параметрам и транспортно-эксплуатационному состоянию дорог.

Классификация автомобилей. По автомобильным дорогам общего пользования движутся грузовые и легковые автомобили, а также автобусы, которые делятся на классы, причем для каждого вида автомобиля приняты различные характеристики для отнесения к тому или иному классу (табл. 1.1).

Таблица 1.1

В СССР развитие автомобилестроения шло, начиная с 1942 г., с использованием перспективных типажей автомобилей, т.е. систематизированной группировки всех базовых разновидностей автомобилей, по которым должно развиваться отечественное автомобилестроение. Последний типаж был разработан в 1982-1990 гг. и с небольшими исправлениями продлен до 1995 г. (табл. 1.2-1.4).

С переходом к рыночной экономике основным критерием производства автомобилей стал спрос покупателей, а ориентиром в технической политике служит опыт Западной Европы и Правила Европейской экономической комиссии (ЕЭК) ООН.

Таблица 1.2

Требования к развитию типажа легковых автомобилей

Таблица 1.3

Требования к типажу грузовых автомобилей (Б - бензиновый; Д - дизельный; Г - газобаллонный)

Габаритные размеры и осевые нагрузки автомобилей в СССР долгие годы нормировались ГОСТ 9314-59 с изменениями 1974 г., в котором были предусмотрены для автомобилей четыре группы ограничений:

габаритных размеров: высота - 3,8 м, ширина - 2,5 м, длина - 12 м для одиночных автомобилей, 20 м - с одним и 24 м - с двумя прицепами;

полных масс: в частности, для трехосного тягача с трехосным прицепом 25 т + 25 т = 50 т (то же, но с полуприцепом - 52 т);

осевых нагрузок: в частности, при расстоянии между соседними осями 2,5 м и более для дорог группы А – 10 т, группы Б - 6 т;

среднего давления на дорогу: для дорог группы А - 6 кг/см², для группы Б - 5 кг/см².

Таблица 1.4

Требования к типажу автобусов (Б - бензиновый, Д - дизельный)

В настоящее время вместо этого ГОСТа действует «Инструкция по перевозке крупногабаритных и тяжеловесных грузов автомобильным транспортом по дорогам Российской Федерации», утвержденная Минтрансом 27.05.1996 (Более детально параметры автомобилей изложены в п. 3.4). По этой инструкции автомобили разделены на категории 1 и 2. Для категории 1 ограничения несколько смягчены:

высота - 4,0 м, ширина - 2,5 м, но для рефрижераторов и изотермических кузовов допускается 2,6 м, длина - 12 м для одиночных автомобилей, 20 м - для автопоездов (с одним прицепом или полуприцепом), 18 м - для сочлененных автобусов и троллейбусов;

полная масса для автопоездов с одним прицепом или полуприцепом по группе А - не более 38 т;

осевые нагрузки сохранили значения для дорог группы А - 10 т и для группы Б - 6 т, но при расстоянии между соседними осями свыше 2,0 м (обычно у современных полуприцепов они равны 2,05 м) при нагрузке на трехосную тележку - до 24 т, на двухосную - до 20 т;

исключены требования к среднему давлению на дорогу.

Отдельно приведены параметры автомобилей, при которых они отнесены к категории 2. В частности, при движении по мостам это транспортные средства с полной массой от 30 т до 80 т и более и с нагрузкой на ось от 7,6 т до 20 т и более. Указанные ограничения были разработаны с учетом ограничений, имеющихся в странах Европы. Они не затрагивают легковые автомобили, имеющие гораздо меньшие габариты, полные массы и нагрузки на оси.

Осевая нагрузка в странах Европы на 1990 г. находилась в основном на уровне 10 т (в Норвегии и Польше - 8 т, в Бельгии, Италии, Португалии - 12 т, в Греции, Франции - 13 т). Однако и за рубежом, и в России наблюдается тенденция к увеличению осевой нагрузки до 13 т.

Ширина колеи автомобилей обычно составляет 0,8-0,85 от габаритной ширины, и эта тенденция устойчиво сохраняется длительное время. Например, если габаритная ширина 2,5 м, то колея будет около 2,0 м. У легковых автомобилей часто встречается ширина 1,6 м и колея 1,45 м. Высота центра тяжести автомобилей обычно составляет около 0,5 от колеи и не должна быть больше по условиям бокового опрокидывания при движении на повороте. Однако при перевозке некоторых грузов это условие нарушается.

Для легковых автомобилей (в том числе типа ВАЗ, АЗЛК, ИЖ, ГАЗ) характерны следующие габаритные размеры: высота - 1,4-1,5 м, ширина 1,6-1,8 м, длина 4-5 м. Кроме того, выпускаются легковые автомобили особо малого класса с длиной менее 3,5 м (в России - это ВАЗ-1111 "Ока") и особо большого класса с длиной более 6 м (например, "Сити-Таун" (США); Мерседес-Бенц 600 (ФРГ); ЗИЛ-41047 (Россия)).

У легковых автомобилей с начала XX века приблизительно до 1970-х гг. наряду с существенным изменением формы кузова происходило уменьшение габаритной высоты. При этом уменьшались диаметр колес (с 900 до 600 мм и менее) и дорожный просвет (с 200-300 до 130-150 мм). Габаритная высота европейских легковых автомобилей со снаряженной массой 1400 кг за период с 1955 г. по 1980 г. уменьшилась с 1,6 до 1,4 м, а со снаряженной массой 600 кг - с 1,5 м до 1,4 м. Таким образом, легковые автомобили различной снаряженной массы стремятся к одинаковой габаритной высоте и, по-видимому, уже приблизились к эргономическому пределу. Поэтому габаритная высота 1,4 м, соответствующая высоте расположения глаз водителя около 1,1- 1,2 м, должна сохраниться для большинства легковых автомобилей и на ближайшие 10-20 лет.

Более высокие легковые автомобили встречаются редко. Например, Карбодиес (Англия) - лондонское такси (1,77 м); Ситроен Мехари (Франция (1,63 м); РеноЭспейс (Франция (1,66 м). Тем не менее уже более 20 лет существуют три группы легковых автомобилей с габаритной высотой 1,3 м и менее (высота расположения глаз водителя около 1,1 м). Одна группа таких автомобилей - это автомобили так называемого спортивного или полуспортивного типа, обычно с кузовом-купе двухместным и двигателем большой мощности. Например, AC 3000МЕ (Англия); Порше 924 (ФРГ); Тойота MR2 (Япония); Ламборджини Джалпа 3500 (Италия); Феррари 308 GTB (Италия); Де Томазо Пантера (Италия); Лотус Эсприт S3 (Англия) и др.

Другая группа - это некоторые легковые автомобили с мягкой съемной крышей (кабриолеты, фаэтоны). Например, Мерседес-Бенц 280 SL (ФРГ); Морган 4/4 1600 (Англия); Пантер Соло (Англия); Фарус (Бразилия) и др.

Третья группа - это некоторые легковые автомобили США. Например, Крайслер Лазер ХЕ; Форд ЕХР; Понтиак Фиеро; Шевроле Камаро; Шевроле Корветт и др.

Анализ развития автомобилей указывает на то, что в ближайшие 10-20 лет не должно произойти изменений по габаритным высоте и ширине грузовых и легковых автомобилей. Однако имеется тенденция в Европе и в России к увеличению разрешенной осевой нагрузки до 13 т с увеличением полной массы автопоезда до 50-60 т, что необходимо учитывать при разработке норм проектирования дорог. Другое направление в развитии автопоездов - применение трехзвенных автопоездов, например, тягач и два прицепа или тягач + полуприцеп + прицеп будет иметь весьма ограниченное применение в Европе, так как такие автопоезда создают значительные помехи движению и могут быть использованы только в отдельных случаях.

От полной массы и нагрузки на ось, а также от конструкции шин и давления в них зависит удельное давление в зоне контакта. Следует отметить, что при наезде на неровность нагрузка на колесо может увеличиться в 1,3-1,5 раза. Соответственно кратковременно увеличится и давление в зоне контакта.

Динамические характеристики автомобилей. Одним из основных показателей при сравнении скоростных (динамических) свойств автомобилей является удельная мощность N_yд, которая определяется как отношение максимальной мощности двигателя к полной массе автомобиля. Обычно удельная мощность для автопоездов составляет 5-10 кВт/т, для грузовых автомобилей (кроме группы особо малой грузоподъемности, где она может быть выше) - 10-20 кВт/т, для легковых автомобилей (кроме групп большого и особо большого литража, где она может быть выше) - 20-60 кВт/т. В отечественном автомобилестроении последних десятилетий заметна тенденция снижения удельной мощности двигателя при увеличении максимальной скорости движения (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Динамические характеристики автомобилей выпуска 1970-1976 гг. (группа А) и 1986-1995 гг. (группа Б)

* Максимальная скорость легковых автомобилей приведена при загрузке водителем и одним пассажиром, а для грузовых автомобилей - для полной массы.

Анализ показывает, что максимальные конструктивные скорости движения отечественных легковых автомобилей за период с 1970 г. по настоящее время возросли в среднем на 17 км/ч и составляют 145-158 км/ч. Также увеличились и максимальные скорости отечественных грузовых автомобилей, которые составляют в настоящее время 90-115 км/ч.

Значительная часть автомобилей иностранного производства обладает более высокими динамическими качествами, включая удельную мощность двигателя и максимальную скорость движения.

Максимальные скорости движения на автомагистралях в России и в большинстве стран Европы ограничены значением 110 км/ч для легковых автомобилей и 90 км/ч для грузовых (в Германии на автомагистралях нет ограничений максимальной скорости).

По ГОСТ 21398-89 «Автомобили грузовые. Общие технические требования» грузовые автомобили должны иметь следующие максимальные скорости: при общей массе более 3,5 т - 95 км/ч, при общей массе менее 3,5 т - 110 км/ч, для автопоездов - 85 км/ч, для автопоездов, предназначенных для междугородных и международных перевозок, - 100 км/ч. Междугородные автобусы обычно имеют максимальную скорость 100-130 км/ч. У легковых автомобилей малого и среднего класса максимальные скорости составляют 140-180 км/ч, но у некоторых легковых автомобилей (БМВ 635 Csi, Феррари GTO и др.) они достигают 250-300 км/ч.

Важной характеристикой динамических качеств автомобилей служит график силового баланса в зависимости от скорости движения (рис. 1.3, 1.4). Эти графики наглядно показывают максимальную величину продольного уклона, которую может преодолеть автомобиль на данной скорости при сухом покрытии. Анализ графиков показывает, что современные отечественные легковые автомобили типа ВАЗ-21093 могут преодолевать подъем с уклоном 5 % на скорости более 110 км/час, а грузовые автомобили типа КамАЗ-5320 с полной нагрузкой могут преодолеть этот уклон только со скоростью около 30 км/ч, т.е. грузовые автомобили, автобусы и автопоезда весьма чувствительны к крутым подъемам. Поэтому в ГОСТ 21398-89 имеется требование, что автопоезд должен преодолевать подъем в 3 % длиной 3 км со скоростью не менее 30 км/ч.

Рис. 1.3. График силового баланса легкового автомобиля ВАЗ-21093

Рис. 1.4. График силового баланса грузового автомобиля КамАЗ-5320

Большое внимание уделяется конструкторами легковых автомобилей такому показателю, как приемистость или способность развивать скорость движения при трогании с места. Этот показатель оценивается временем разгона автомобиля при трогании с места до скорости 100 км/ч. У легковых автомобилей, выпускаемых в последние годы, время разгона составляет 15-20 с по сравнению с 20-30 с у легковых автомобилей, выпускаемых в 1970-1976 гг. Максимальное ускорение полноприводных легковых автомобилей составляет 6,5 м/с², заднеприводных - 5 м/с², переднеприводных - 3 м/с². Для грузовых автомобилей максимальное ускорение обычно не превышает 2 м/с².

Максимальное замедление у автомобилей может быть реализовано при любой скорости, поскольку у современных автомобилей тормозные механизмы установлены во всех колесах, а на многих автомобилях есть регулятор тормозных сил. По нормам (Правила № 13 ЕЭК ООН) замедление должно быть для новых легковых автомобилей не менее 7,0 м/с², для автопоездов разных категорий от 5,0 до 6,0 м/с².

Максимальные значения сил тяги, ускорений и замедлений могут быть реализованы при коэффициенте сцепления не ниже 0,7-0,9, т.е. на сухом чистом покрытии. При других состояниях покрытия эти состояния недостижимы. Эта ситуация для обычных автомобилей в ближайшие 10-20 лет не изменится. Существенные изменения могут произойти в более отдаленной перспективе, когда будут разработаны новые типы шин по аналогии с шинами гоночных автомобилей, которые обеспечивают коэффициент сцепления, равный 1,2-1,5, а у драгстеров - около 2. Это достигается за счет прилипания резины к поверхности покрытия. При этом срок службы шин резко снижается. В настоящее время стоимость таких шин чрезвычайно высока и для обычных автомобилей неприемлема.

Увеличение удельной мощности грузовых автомобилей и автопоездов сдерживается существующими ограничениями скоростей движения на дорогах и стремлением уменьшить расход топлива. Это положение в ближайшие годы не должно измениться. В то же время уменьшение расхода топлива обеспечивается совершенствованием двигателей и шин, а также использованием ряда мероприятий по уменьшению сопротивления воздуха (изменение формы кабины, применение обтекателей и т.п.). Уменьшение расхода топлива снижает отрицательное влияние автомобиля на окружающую среду.

Тормозные системы. Все современные автомобили, включая автопоезда, имеют рабочую тормозную систему с тормозными механизмами на каждом колесе, а также стояночную тормозную систему с приводом на задние колеса. Кроме того, у автобусов полной массой свыше 5 т и грузовых автомобилей свыше 12 т должна быть дополнительная так называемая вспомогательная тормозная система, которая должна обеспечивать движение под уклон в 7 % длиной 6 км со скоростью не более 30 км/ч.

Важно отметить явную тенденцию последних лет, которая состоит в том, что практически все современные автомобили, кроме некоторых легковых особо малого класса, имеют регуляторы тормозных сил, что позволяет использовать для создания максимальных тормозных сил всю массу автомобиля при различных значениях коэффициента сцепления. Поэтому требования стандарта по тормозному пути могут и перевыполняться. Так, например, для легковых автомобилей по Правилам № 13 ЕЭК ООН при начальной скорости V₀ = 80 км/ч и усилии на педали не более 500 Н тормозной путь должен быть не более 43,2 м, но ВАЗ указывает в технической характеристике своих моделей автомобилей S_T = 38 м (АЗЛК, ИЖ, ГАЗ приводят 43,2 м). Для новых грузовых автомобилей по Правилу № 13 при V₀ = 60 км/ч тормозной путь должен быть не более 36,7 м, для автопоездов с тягачами при тех же условиях не более 38,5 м (табл. 1.6). Для автомобилей, находящихся в эксплуатации, требования по тормозному пути приведены в ГОСТ 25478-91 и в Правилах дорожного движения и существенно ниже, чем для новых (табл. 1.7).

Таблица 1.6

Нормативы эффективности рабочей тормозной системы для новых АТС (полная масса)

Таблица 1.7

Нормативы тормозной эффективности рабочей тормозной системы для АТС, находящихся в эксплуатации

Тормозные свойства автомобилей долгие годы не изменялись. Улучшение тормозных свойств наступило с применением регуляторов тормозных сил (в СССР с 1970 г. с началом выпуска автомобилей ВАЗ). В настоящее время в России большинство автомобилей оборудовано регуляторами тормозных сил. Дальнейшее некоторое улучшение тормозных свойств, сокращение тормозного пути и повышение устойчивости при торможении связаны с применением антиблокировочных систем (АБС).

Антиблокировочные системы (АБС) - это новая тенденция в автомобилестроении. Они исключают блокирование колес при торможении, поддерживая их скольжение в узком диапазоне (15-25 %), где значение коэффициента сцепления максимальное. Применение АБС повышает активную безопасность на скользких поверхностях за счет уменьшения тормозного пути приблизительно на 5-15 %, а также за счёт повышения устойчивости и управляемости при торможении в следствие чего значительно уменьшается разворот автомобиля и «складывание» автопоезда.

Пока АБС на российских автомобилях не применяется, но применяются на тягачах Ивеко, Мерседес-Бенц, Рено и других зарубежных автомобилях, используемых в России. С ужесточением требований ЕЭК ООН к тормозным системам применение АБС будет расширяться.

С 1.01.1991 г. в Западной Европе запрещена эксплуатация без АБС автомобилей следующих категорий: грузовые с полной массой более 16 т (категория N₃), междугородные автобусы с полной массой более 12 т (категория М₃), прицепы и полуприцепы с полной массой более 10 т (категория O₄). Другие категории автомобилей оборудуют АБС по желанию покупателя или по инициативе фирмы, выпускающей автомобили. Следует ожидать, что в ближайшем будущем эти требования будут приняты в России. Все чаще АБС применяется совместно с противобуксовочной системой (ПБС), предотвращающей пробуксовку ведущих колес при интенсивных разгонах. Эти конструктивные изменения тормозных систем могут оказать существенное влияние на требования к параметрам видимости, переходно-скоростных полос и др.

Характеристики подвески и плавность хода. Плавность хода - это способность автомобиля уменьшать вибронагруженность, создаваемую воздействием неровностей дороги на водителя, пассажиров, груз и агрегаты автомобиля. Вибронагруженность автомобиля создается в основном при взаимодействии колес с дорогой. Основными устройствами, ограничивающими вибронагруженность, являются подвеска и шины, а для водителя и пассажиров также упругие сидения. У современных грузовых автомобилей, особенно у тягачей автопоездов, для снижения вибронагруженности на месте водителя, кроме основной подвески устанавливают подвеску кабины и подвеску сидения.

Уровень вибраций и уровень внутреннего шума в кабине или кузове являются основными показателями комфортабельности автомобиля. Они через утомляемость водителя влияют на активную безопасность автомобиля, ограничивают его скорость, а значит, и его производительность. Вибрации влияют на исправность агрегатов автомобиля и сохранность перевозимого груза. Уровень внешнего шума является показателем отрицательного воздействия автомобиля на окружающую среду.

Влияние вибраций на человека определяется их интенсивностью, которая обычно оценивается средним квадратичным значением виброускорения, в м/с², либо отношением, называемым уровнем вибраций, в децибелах, спектральным составом, направлением и длительностью воздействия, которая для езды в автомобиле принимается не более 8 ч. Человеческий организм наиболее чувствителен к вертикальным колебаниям в диапазоне частот 4-8 Гц и к горизонтальным в диапазоне 1-2 Гц, что учитывается в современных нормах по допустимому уровню вибраций, приведенных в международном стандарте ISO 2631-85.

Влияние шума на человека определяется интенсивностью, которая оценивается уровнем звука в децибелах и спектральным составом.

На внутренний шум международных норм нет, но в России есть ГОСТ 27435-87, по которому определены нормы, в частности, для легковых автомобилей - 80 дБА, для грузовых - 84 дБА, для автобусов- 82 дБА. На внешний шум установлены нормы Правилом № 51 ЕЭК ООН, по которому, в частности, должно быть для легковых автомобилей - не более 77 дБА, для тяжелых грузовых автомобилей с двигателями в 147 кВт и мощнее - не более 84 дБА.

Основным источником внешнего шума автомобилей при разгонах и средних скоростях движения является двигатель, при высоких скоростях движения - шины. Проблема борьбы с шумом особенно остро возникает при прохождении дороги через населенные пункты или около них.

Проблема улучшения плавности хода чрезвычайно сложна и многопланова. Ужесточение требований к вибрациям на месте водителя приводит к необходимости улучшения качества дорог и введению существенных изменений в конструкцию автомобилей, особенно грузовых и тягачей автопоездов. Эти изменения характерны для последних 10-15 лет. Они затрагивают не только подвеску, но и другие части автомобиля.

По виброактивности шины из синтетической резины хуже шин из натуральной резины, многолистовые рессоры хуже однолистовых рессор и т.д. Все чаще в подвеске вместо металлических упругих элементов используют пневмобаллоны с электронным управлением давления в них, амортизаторы с электронным управлением коэффициента сопротивления. Кроме основной подвески вводится подвеска кабины и, кроме того, подвеска сидения водителя. Эти мероприятия будут развиваться и в ближайшие 10-20 лет.

Шины. Конструкция автомобильных шин подвергается непрерывному совершенствованию, особенно в последние 10-20 лет. Шины должны иметь хорошее сцепление с дорогой, малое сопротивление качению, соответствие упругих свойств параметрам автомобиля и условиям движения, низкий уровень шума, высокую прочность и долговечность. Все это существенно зависит от качества поверхности дороги.

Кроме упругих и демпфирующих свойств (таких же, как и у подвески, но гораздо более слабых), шины обладают сглаживающей и поглощающей способностями при движении по неровностям длиной менее 1 м.

Давление в шинах легковых автомобилей обычно находится в пределах 1,5-2,0 кг/см², автобусов и грузовых автомобилей 4,5-8,0 кг/см². У автомобилей повышенной и высокой проходимости шины более эластичные, с регулируемым давлением, которое можно уменьшать до 0,5-1,0 кг/см².

Коэффициент сопротивления качению при малых скоростях движения по асфальтобетонному покрытию у современных легковых автомобилей обычно составляет 0,013, у грузовых - 0,01-0,008.

Коэффициент сцепления имеет максимальное значение приблизительно при 10-20 %-м скольжении (буксовании), а при 100 %-м скольжении (буксовании) снижается на 10-20 %.

Из конструктивных параметров шины наибольшее влияние на коэффициент сцепления оказывают размеры колеса и рисунок протектора. На дорогах с твердым покрытием увеличение диаметра колеса приводит к незначительному росту коэффициента сцепления. На сухих дорогах с твердым покрытием коэффициент сцепления несколько возрастает с уменьшением площади канавок на протекторе. На мокрых дорогах коэффициент сцепления тем больше, чем лучше рисунок протектора обеспечивает удаление влаги и грязи из зоны контакта шины с дорогой. Как уже отмечалось, в ближайшие 10-20 лет не следует ожидать заметных изменений в коэффициентах сцепления шин с дорогой.

Рулевое управление. Двух- и трехосные автомобили обычно имеют управляемые колеса передней оси. Четырехосные автомобили обычно имеют управляемые колеса двух передних осей.

Некоторые японские фирмы (Ниссан, Хонда, Мазда) выпускают часть своих легковых автомобилей с передними и задними управляемыми колесами, причем угол поворота задних колес устанавливается в зависимости от скорости движения электронным блоком.

Обычно для поворота управляемых колес из одного крайнего положения в другое требуется около 4 оборотов рулевого колеса. Для уменьшения усилия на рулевом колесе применяют усилители (обычно гидравлические).

В предыдущие 20-30 лет гидроусилители рулевого управления устанавливали на отечественных грузовых автомобилях грузоподъемностью 5 т и более (ЗИЛ-130, МАЗ, КамАЗ, КрАЗ), на больших и особо больших автобусах, а из легковых автомобилей только на ГАЗ-13, ЗИЛ-111 и на их более поздних модификациях. В настоящее время за рубежом гидроусилители руля все чаще ставят и на грузовые автомобили малой грузоподъемности, и на легковые автомобили среднего и даже малого классов. Эта тенденция будет развиваться и в ближайшие годы.

Устойчивость по боковому скольжению и по боковому опрокидыванию оценивается значениями критических скоростей при движении по кривым в плане и во время маневров с резким изменением траектории движения и во многом зависит от соотношения колеи и высоты центра масс автомобиля, а также от коэффициента поперечного сцепления.

Оптимальным считается соотношение:

В/2Н > j_п, где

В - ширина колеи автомобиля, мм;

Н - высота центра масс автомобиля, мм;

j_п - коэффициент поперечного сцепления.

При этом соотношении боковое скольжение будет наступать при меньшей скорости, чем опрокидывание. Не у всех грузовых автомобилей это условие выполняется. Это означает, что на сухом покрытии возможно боковое опрокидывание при скорости меньшей, чем для бокового скольжения.

Оснащение электронным оборудованием. Электронные устройства и системы (ЭС) в последние 10-20 лет находят все более широкое применение на автомобилях. Эта тенденция должна сохраниться и на последующие 10-20 лет, особенно для отечественных автомобилей, на которых ЭС применяются пока еще в значительно меньшей степени, чем на зарубежных автомобилях.

Широкие функциональные возможности ЭС проявляются в выполнении ими всевозможных функций управления (двигателем, трансмиссией, тормозами, подвеской и т.д.), а также отображения, передачи и хранения информации. ЭС выполняют и принципиально новые функции (комфортабельность салона, блокирование ошибочных действий водителя и т.д.).

Надежной работе ЭС препятствуют тяжелые для ЭС условия эксплуатации, более жесткие, чем у промышленной электроники. В частности, ЭС должны сохранять работоспособное состояние при влажности 98 %, температуре воздуха 35°С, атмосферном давлении, соответствующем высоте 4 км над уровнем моря. ЭС, расположенные на двигателе, должны работать при вибрации с ускорениями до 20 g и при ударах до 40 g, для других мест автомобиля требования гораздо ниже (до 5 g, а при ударах до 10 g). Поэтому расширение применения электронных систем приведет к повышению требований к ровности поверхности дорог и обеспечению плавности движения. Чем выше качество дорог, тем меньше их воздействие на ЭС.

Особенно большие работы по насыщению автомобиля электроникой ведутся японскими фирмами. Так, например, фирма Тойота в 1995 г. представила «концепт-кар», оснащенный 17 системами безопасности, которые можно разделить на четыре группы: 1) системы профилактическо-предупредительной безопасности (8 функций: комплексы «борьба с дремотой», противопожарное оповещение, информация о давлении в шинах, автоматическая регулировка фар, боковой обзор, а также информационный дисплей, система опознавательных «сигналов о намерениях», навигационный комплекс); 2) системы избежания аварий и столкновений (2 функции: система автоматического торможения и система SOS); 3) системы минимизации повреждений при столкновении (4 функции: надувные «мешки безопасности», самозатягивающиеся ремни безопасности, система автоматической остановки, надувной «мешок» на капоте); 4) системы минимизации повреждений после столкновения (3 функции: система пожаротушения, система оповещения о ЧП, система «штурманской записи»). Автомобили начинают снабжать говорящими системами, предупреждающими водителя о неправильных действиях, опасных ситуациях, дающими подсказки. На ключевых японских автомагистралях в 2010-2015 гг. предполагается ввести в действие подобные «разумные» системы. Автомобили, насыщенные электроникой, становятся думающим, интеллектуальным транспортом.

Конструктивная безопасность движения. Конструктивную безопасность автомобиля условно разделяют на активную, пассивную и экологическую. Активная безопасность обеспечивается комплексом свойств автомобиля, направленных на предотвращение ДТП, пассивная - направлена на уменьшение тяжести последствий возникшего ДТП на людей, экологическая - направлена на уменьшение вредного воздействия на людей и окружающую среду (внешний шум, выделение вредных веществ и т.п.).

Учитывая международный характер требований к безопасности конструкции автомобилей, ряд европейских стран принял в 1958 г. в Женеве в рамках КВТ ЕЭК ООН «Соглашение о принятии единообразных условий официального утверждения и о взаимном признании официального утверждения предметов оборудования и частей механических транспортных средств». В рамках этого Соглашения разрабатываются единые предписания (Правила ЕЭК ООН) и присваивается знак «Е» официального утверждения транспортного средства, отвечающего требованиям соответствующего Правила.

Правила ЕЭК ООН постоянно пересматриваются и дополняются в соответствии с повышением требований к техническому уровню автомобилей. Они являются обязательными для ратифицировавших их участников Соглашения, причем эти участники не могут возражать против эксплуатации у них автомобилей, получивших утверждение любой страны, присоединившейся к этому Соглашению. СССР присоединился к указанному Соглашению в 1987 г.

Всего Правил ЕЭК ООН уже около 100. Наиболее важные для учета при разработке норм проектирования дорог следует считать правила:

• № 13 - торможение транспортных средств,

• № 30 - шины для легковых автомобилей,

• № 51 - внешний шум транспортных средств,

• № 54 - шины для грузовых автомобилей и автобусов,

• № 89 - ограничение максимальной скорости автомобилей,

а также большое количество Правил по различной светотехнике (для легковых автомобилей их 16, для грузовых 18).

Выполненный анализ показывает существенные изменения многих параметров и характеристик автомобилей, оказывающих непосредственное влияние на требования к транспортно-эксплуатационному состоянию дорог, и новые тенденции в дальнейшем развитии конструкций автомобилей. Указанные изменения и тенденции должны быть учтены при разработке технической политики в области ремонта и содержания автомобильных дорог, организации и обеспечения безопасности дорожного движения.

Переход России к рыночной экономике сопровождается не только количественным ростом автомобильного парка, но и глубоким качественным изменением его состава. В транспортном потоке на автомобильных дорогах значительно увеличилась доля тяжелых грузовых автомобилей, магистральных автопоездов, комфортабельных туристических автобусов, а также доля легковых и малотоннажных грузовых автомобилей. Увеличились нагрузки на автомобильные дороги и дорожные сооружения от транспортных средств. Динамические характеристики многих отечественных автомобилей также весьма изменились за последние годы и вплотную подошли к характеристикам автомобилей, наблюдаемых в развитых зарубежных странах. Кроме того, в составе транспортных потоков на российских дорогах непрерывно растет доля машин зарубежного производства.

В связи с произошедшими количественными и качественными изменениями транспортных потоков значительно возросли требования к потребительским свойствам автомобильных дорог.

Действующие нормы и правила ремонта и содержания автомобильных дорог, разработанные много лет назад, отстают от динамики роста этих требований и нуждаются в переработке, совершенствовании и дальнейшей систематической корректировке.

1.2. Темпы развития и структура дорожной сети

Классификация автомобильных дорог. В состав дорожной сети входят дороги, которые различаются по своим техническим параметрам, интенсивности и составу движения транспортных потоков, своему функциональному назначению и административному подчинению и т.д.

На начальном этапе развития все дороги входили в единую дорожную сеть. Только в 1955 г. в главе «Автомобильные дороги» СНиП II-Д.5 было введено деление дорог на автомобильные дороги общей сети, дороги промышленных предприятий, а также на внутрихозяйственные сельские дороги и дороги специального назначения.

Постановлениями Правительства РСФСР от 24.12.1991 г. № 61 «О классификации автомобильных дорог в РСФСР» с последующим уточнением в постановлении Правительства от 27.12.1994 г. № 1428 автомобильные дороги, расположенные в Российской Федерации, классифицируются по принадлежности на автомобильные дороги общего пользования, ведомственные и частные.

К автомобильным дорогам общего пользования относятся внегородские автомобильные дороги, которые являются государственной собственностью Российской Федерации и подразделяются на дороги общего пользования, являющиеся федеральной собственностью, - федеральные дороги; дороги субъектов Российской Федерации, относящиеся соответственно к собственности субъектов Российской Федерации.

Дороги субъектов Российской Федерации стали называться территориальными дорогами. К ведомственным и частным автомобильным дорогам относятся дороги предприятий, объединений, учреждений и организаций, колхозов, совхозов, крестьянских (фермерских) хозяйств, предпринимателей и их объединений и других организаций, используемые ими для своих технологических, ведомственных или частных нужд.

В соответствии с «Показателями для определения федеральных дорог в РСФСР», утвержденными постановлением Правительства РСФСР от 24 декабря 1991 г. № 61, к федеральным дорогам относятся:

1. Магистральные дороги, соединяющие столицу Российской Федерации г. Москву со столицами независимых государств, столицами республик в составе РСФСР, административными центрами краев и областей;

2. Прочие дороги, соединяющие между собой столицы республик в составе РСФСР, административные центры краев, областей, а также этих городов с ближайшими административными центрами автономных образований.

При отсутствии федеральной сети дорог в районах расположения административных центров к федеральным дорогам относят подъезды от этих центров до аэропортов, морских и речных портов, железнодорожных станций.

Перечень федеральных дорог утверждается Правительством Российской Федерации. Все остальные дороги общего пользования относятся к территориальным автомобильным дорогам, перечень которых в каждом субъекте Российской Федерации утверждается органом исполнительной власти этого субъекта.

Таким образом, классификация автомобильных дорог по народно-хозяйственному и административному значению, содержащаяся в СНиП 2.05.02-85, заменена классификацией автомобильных дорог общего пользования по принадлежности к собственности - на федеральные и территориальные дороги, а техническая классификация остается прежней на переходный период.

Сеть автомобильных дорог России развивалась неравномерно в течение длительного периода времени (рис. 1.5). Многие годы подавляющую часть протяженности дорожной сети составляли грунтовые дороги, мало приспособленные к пропуску автомобильного движения.

Рис. 1.5. Динамика изменения протяженности и структуры сети автомобильных дорог общего пользования России за период 1940-2000 гг.:
1 - общая протяженность; 2 - грунтовые дороги; 3 - дороги с твердым покрытием

Рост количества автотранспортных средств потребовал увеличения доли дорог с твердым покрытием и, начиная с 60-х гг. прошлого столетия, доля этих дорог стала постепенно возрастать.

Так, например, в период 1986-1990 гг. ежегодные объемы строительства и реконструкции дорог общего пользования составляли от 8 до 12 тыс. км. В целом доля дорог с твердым покрытием в сети дорог общего пользования возросла с 38,6 % в 1970 г. до 64,6 % в 1980 г. В то же время протяженность дорог общего пользования сократилась с 543,1 тыс. км до 497,8 тыс. км или на 45,3 тыс. км из-за исключения грунтовых дорог из сети дорог общего пользования.

Определенную роль в улучшении качественных характеристик дорожной сети сыграло постановление ЦК КПСС и СМ СССР № 310 от 14.04.1980 г. «О мерах по улучшению строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог в стране», в котором была поставлена задача завершить к 1990 г. создание опорной сети магистральных автомобильных дорог с усовершенствованными покрытиями и строительство автомобильных дорог, связывающих районные центры, центральные усадьбы колхозов и совхозов прежде всего в Нечерноземной зоне РСФСР.

Впервые в подобном постановлении была выдвинута задача по соблюдению нормативных межремонтных сроков службы дорожных одежд и созданию сети предприятий автосервиса. Хотя задания этого постановления были выполнены далеко не полностью, доля дорог с твердым покрытием за счет строительства и реконструкции продолжала увеличиваться до 1990 г.

Объемы строительства и реконструкции дорог общего пользования в 1991 - 1995 гг. снизились до 4-6 тыс. км в год, а объемы работ по ремонту и содержанию - в 1,5-2 раза. Однако в это время принципиально изменилась политика по отношению к внутрихозяйственным и ведомственным дорогам. Начиная с 1990 г. многие из этих дорог, имеющих твердое покрытие, стали переводиться в сеть дорог общего пользования и протяженность дорог общего пользования с твердым покрытием увеличивалась в основном за счет передачи внутрихозяйственных дорог. Объем ежегодно передаваемых дорог составлял от 5 до 15 тыс. км и более. Таким образом, в 1990 г. прекратилось сокращение протяженности сети дорог общего пользования и начался прирост этого протяжения. Минимальная протяженность сети указанных дорог составляла в 1990 г. 455,4 тыс. км, что почти в 2 раза меньше, чем в 1940 г.

Дорожная политика на период 1995-2000 гг. была определена в «Программе совершенствования и развития автомобильных дорог Российской Федерации «Дороги России»», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 01.12.94 г. № 1310. Указом Президента Российской Федерации «О президентской программе «Дороги России»» от 06.12.1995 г. № 1220 указанной программе был придан статус президентской.

Приоритетными направлениями дорожной политики на федеральных автомобильных дорогах были установлены:

ремонт существующих дорог с ликвидацией недоремонта и усиление дорожных одежд с целью предотвращения их разрушения от возросших нагрузок и ремонта аварийных мостов;

реконструкция наиболее нагруженных автомагистралей с улучшением их транспортно-эксплуатационных показателей;

ликвидация очагов аварийности;

строительство участков новых автомагистралей на обходах населенных пунктов.

На сети местных автомобильных дорог приоритетные направления были установлены в следующем порядке:

ремонт существующих дорог с усилением их до нормативных нагрузок;

ремонт и реконструкция бывших ведомственных дорог, принимаемых в сеть дорог общего пользования, с доведением их параметров до действующих норм;

ремонт аварийных мостов;

строительство дорог с дешевыми покрытиями в сельской местности и реконструкция наиболее загруженных дорог.

За время реализации президентской программы «Дороги России» в период 1995-2000 гг. построено и реконструировано 33596 км автомобильных дорог общего пользования, в том числе 4318 км федеральных автомобильных дорог. Темпы роста протяженности дорожной сети за счет строительства новых дорог показаны в табл. 1.8.

Таблица 1.8

Показатели прироста протяженности дорожной сети путем строительства новых дорог

Фактическая протяженность дорог общего пользования России в 2000 г. составила 579,0 тыс. км, в том числе федеральных дорог 46,4 тыс. км, территориальных - 532,6 тыс. км (табл. 1.9). По общей протяженности дорог общего пользования Россия возвратилась к 1970 г.

Таблица 1.9

Протяженность сети дорог общего пользования с твердым покрытием за период с 1993 по 2000 гг. увеличилась на 106,3 тыс. км и составила 525,3 тыс. км. С учетом перевода сельскохозяйственных и ведомственных дорог в сеть дорог общего пользования ежегодный прирост протяженности этой сети составлял в среднем около 3 %. За этот же период парк автомобилей увеличился примерно на 9,5 млн. ед. Средний прирост численности автомобильного парка составлял более 8 % в год, т.е. почти в 3 раза больше годового прироста сети автомобильных дорог. Соответственно возрастала и удельная загрузка дорог движением, которая оценивается таким условным показателем, как количество автомобилей, приходящихся на 1 км дороги. Этот показатель за последние 7 лет увеличился с 32,8 до 49,3 авт/км. По этому показателю Россия обогнала Америку, которая имеет 210 млн. автомобилей и примерно 5 млн. км дорог с твердым покрытием, то есть на каждый км приходится 42 автомобиля.

Дорожная сеть России по темпам своего развития в 3 раза отстает от темпов развития автомобильного парка и в значительной степени перегружена автомобильным движением.

За период с 1993 по 2000 гг. существенно изменилась не только протяженность, но и структура дорог общего пользования и ее качественные показатели (табл. 1.10 и 1.11). К концу указанного периода произошел наибольший прирост дорог с усовершенствованным покрытием из асфальтобетона и материалов, обработанных вяжущими.

Таблица 1.10

Структура сети автомобильных дорог общего пользования Российской Федерации в 1993-2000 гг.

Таблица 1.11

Характеристики изменения качественных показателей сети дорог общего пользования России за период 1993-2000 гг.

В составе дорожной сети основную долю протяженности имеют дороги IV категории (58,2 %). Наибольший прирост (114 %) получили дороги V категории за счет передачи внутрихозяйственных и ведомственных дорог в сеть дорог общего пользования и дороги I категории (46 %) за счет строительства новых и реконструкции существующих дорог.

Также существенно изменились структура и качественные характеристики федеральных и территориальных автомобильных дорог (табл. 1.12 и 1.13).

Таблица 1.12

Структура сети федеральных автомобильных дорог Российской Федерации в 1993-2000 гг.

Таблица 1.13

Структура сети территориальных автомобильных дорог Российской Федерации в 1993-2000 гг.

1.3. Общие требования к техническому уровню и эксплуатационному состоянию автомобильных дорог

Конечная цель деятельности дорожно-эксплуатационной службы - поддержание и непрерывное повышение качества дорог, т.е. их технического уровня и эксплуатационного состояния или транспортно-эксплуатационного состояния (ТЭС АД), в соответствии с ростом интенсивности движения и нагрузки на дороги при минимальных затратах трудовых, материально-технических и энергетических ресурсов.

Технический уровень - степень соответствия постоянных (не меняющихся в процессе эксплуатации или меняющихся только при реконструкции и капитальном ремонте) геометрических параметров, характеристик дороги и ее сооружений нормативным требованиям. Это проектная ширина проезжей части и земляного полотна, длины прямых и кривых, протяженность и крутизна подъемов и спусков, высота насыпи и глубина выемки, габариты и грузоподъемность мостов и путепроводов, элементы обустройства и др.

Эксплуатационное состояние - степень соответствия переменных параметров и характеристик дороги, инженерного оборудования, организации и условий движения, изменяющихся в процессе эксплуатации в результате воздействия транспортных средств, метеорологических условий, и уровня содержания нормативным требованиям. Это прочность дорожной одежды, состояние поверхности дороги и фактически используемая ширина проезжей части и обочин, сцепные качества и ровность покрытия, состояние инженерного оборудования, разметки дорог, въездов и переездов и т.д.

К основным транспортно-эксплуатационным показателям автомобильных дорог (ТЭП АД) и дорожных сооружений относят обеспеченную скорость и пропускную способность, уровень загрузки дороги, непрерывность и безопасность движения, допустимую осевую нагрузку и грузоподъемность (или общую массу) автомобилей и автомобильных поездов.

Скорость, пропускная способность, безопасность и непрерывность движения автомобилей - важнейшие обобщающие показатели, которые отражают транспортно-эксплуатационное состояние автомобильных дорог в различные периоды года и погодно-климатические условия, а также эффективность мероприятий и работ по ремонту и содержанию дорог и организации движения. Транспортно-эксплуатационные показатели дорог зависят от их технического уровня и эксплуатационного состояния.

Основные параметры проектируемых и сдаваемых в эксплуатацию дорог должны удовлетворять требованиям СНиП 2.05.02-85 (табл. 1.14 и 1.15).

Таблица 1.14

Основные технические нормы и транспортно-эксплуатационные показатели

Таблица 1.15

Нормы проектирования дорог в плане и продольном профиле

Под расчетной скоростью понимают максимальную обеспеченную по условиям безопасности движения, взаимодействия с дорогой и динамическим характеристикам скорость легкового автомобиля на увлажненном покрытии в эталонных условиях погоды, которым соответствует летнее время при температуре воздуха 20 °С, относительной влажности воздуха 50 %, отсутствии ветра и при атмосферном давлении 1013 МПа. Полностью эталонные условия, принятые в системе ВАДС, приведены в табл. 1.16.

Таблица 1.16

В неблагоприятных погодно-климатических условиях допускается снижать максимальную обеспеченную скорость по сравнению со скоростью, принятой для проектирования элементов плана и продольного профиля, но не более 25 % в расчетные по условиям движения осенне-весенний и зимний периоды и, как исключение, не более 50 % в зимний период при гололеде, метелях и сильных снегопадах.

Технический уровень и эксплуатационное состояние дорог должны соответствовать требованиям, установленным к основным транспортно-эксплуатационным показателям проектируемых дорог и дорожных сооружений. Эти требования, относящиеся к строительству и реконструкции дорог, распространены на всю сеть дорог, часть которых построена по старым техническим нормативам и может не удовлетворять современным требованиям.

Автомобильные дороги предназначены для движения различных типов автомобилей с установленными стандартами и нормами весовых параметров и габаритов: легковых, грузовых, автобусов и автопоездов.

Как любое инженерное сооружение, дорога может обеспечивать пропуск только тех нагрузок и в том количестве, на которые она рассчитана при проектировании. Между тем прогресс в автомобилестроении приводит к непрерывному совершенствованию и изменению типов автомобилей, модели которых меняются через каждые несколько лет. Существует устойчивая тенденция к увеличению грузоподъемности и более широкому использованию многоосных автомобилей и автопоездов.

Нормами проектирования установлены расчетные перспективные сроки для обоснования параметров автомобильных дорог: 20 лет для определения расчетной интенсивности, категории дороги и расчетной скорости, в соответствии с которыми назначаются геометрические параметры дорог, и 10-18 лет для выбора типа дорожной одежды и определения ее прочности в зависимости от срока службы. Предполагается, что в течение этих сроков по дорогам будут двигаться автомобили, весовые параметры и габариты которых не будут превышать расчетные. Поэтому во всех странах существуют стандарты и нормы на габариты автомобилей и нагрузки от них, которые обязана соблюдать автомобильная промышленность и к которым приспосабливают нормы на элементы автомобильных дорог.

В России требования к габаритным размерам автомобилей, разрешенных для движения по дорогам общего пользования, ограничивают их высоту 4 м, ширину 2,5 м, а предельную длину 12-24 м в зависимости от типа автомобиля.

Автомобили различных типов и степени загрузки, следуя по дороге в одном направлении с различными скоростями, образуют транспортный поток. Очевидно, чем больше автомобилей движется в потоке, тем более высокие требования должны быть предъявлены к техническому уровню и эксплуатационному состоянию дороги. При обосновании требований к разным элементам дороги используют различные характеристики транспортного потока.

Для определения числа полос движения, ширины проезжей части и земляного полотна решающее значение имеет интенсивность движения, в данном случае условно приведенная к легковому автомобилю. Для этого вводят коэффициенты приведения, характеризующие, сколько легковых автомобилей могло бы проехать по участку дороги за время проезда одного грузового автомобиля, автобуса или автопоезда.

В соответствии со СНиП 2.05.02-85 приняты коэффициенты приведения, значения которых указаны в табл. 1.17.

Таблица 1.17

Параметры основных типов транспортных средств, используемых на сети автомобильных дорог общего пользования, приведены в табл. 1.18.

Таблица 1.18

Параметры некоторых часто встречающихся типов транспортных средств на сети дорог общего пользования

Примечания: 1. Звездочкой обозначена полная нагрузка на тележку автомобиля. 2. Коэффициент приведения для автобусов и специальных автомобилей принимают как для базовых автомобилей соответствующей грузоподъемности. 3. Для пересеченной и горной местности коэффициент приведения увеличивают в 1,2 раза.

Для расчета толщины дорожной одежды наиболее важен размер нагрузки, передаваемой от колес автомобилей на дорожную одежду. Один проезд тяжелого грузового автомобиля оказывает на дорогу более разрушительное воздействие, чем проход большого числа легких автомобилей. Это обстоятельство учитывают пересчетом фактической интенсивности движения в интенсивность эквивалентную, условно приведенную к одной из расчетных нагрузок группы А или группы Б.

В соответствии с СНиП 2.05.02-85 нагрузку на одиночную наиболее нагруженную ось двухосного автомобиля для расчета прочности дорожных одежд и проверки устойчивости земляного полотна принимают для дорог I-IV категорий 100 кН (10 тс) (автомобили группы А), для дорог V категории 60 кН (6 тс) (автомобили группы Б), а при двух спаренных осях - 180 кН (18 тс) и 100 кН (10 тс) соответственно.

В соответствии со сложившейся и перспективной интенсивностью движения и другими экономическими данными каждой дороге, а в некоторых случаях и отдельным ее участкам присваивают определенную категорию. Категорией, присвоенной дороге, руководствуются также при разработке проектов реконструкции и капитального ремонта ее отдельных участков, больших мостов и дороги в целом. Это обеспечивает комплексность и взаимную увязку ремонтных работ, исключает переделки ранее отремонтированных участков.

Согласно «Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-83, введенной в действие с 1.01.1984 г., в качестве расчетных принимались характеристики нагрузки, приведенные в табл. 1.19.

Таблица 1.19

Влияние нагрузки от легковых автомобилей при расчете прочности дорожных одежд не учитывается.

Расчетная интенсивность воздействия нагрузки определяется как среднесуточное приведение к расчетной нагрузке числа проездов всех колес (как ведущих, так и ведомых), расположенных по одному борту автомобилей, в пределах одной полосы проезжей части. Коэффициенты приведения различных типов автомобилей к расчетной нагрузке группы А и Б даны в табл. 1.20.

Таблица 1.20

В связи с тем, что большинство грузовых автомобилей, автопоездов и автобусов, работающих на автомобильных дорогах общего пользования, имеют осевую нагрузку, превышающую 60 кН, а многие и 100 кН, возникла необходимость проектирования дорожных одежд всех дорог на пропуск автомобилей с осевой нагрузкой группы А. Поэтому межгосударственными отраслевыми дорожными нормами МОДН 2-2001 «Проектирование нежестких дорожных одежд», принятыми Межправительственным советом дорожников, предусматриваются для реализации с 15.04.2001 г. повышенные значения расчетной нагрузки (табл. 1.21).

Таблица 1.21

Примечание. В числителе - для движущегося колеса, в знаменателе - для неподвижного.

Значение суммарного коэффициента приведения определяют по формуле:

 где                                                                                                                 (1.1)

п - число осей у данного транспортного средства;

S_n - коэффициент приведения номинальной динамической нагрузки от колеса каждой из п осей транспортного средства к расчетной нагрузке.

Коэффициент приведения нагрузок S_n определяют по формуле

 где                                                                                                               (1.2)

Q_дп - номинальная динамическая нагрузка от колеса на покрытие;

Q_расч - расчетная динамическая нагрузка от колеса на покрытие;

b - показатель степени, принимаемый равным:

4,4 - для капитальных дорожных одежд;

3,0 - для облегченных дорожных одежд;

2,0 - для переходных дорожных одежд.

Номинальная динамическая нагрузка Q_дп определяется по паспортным данным на транспортное средство с учетом распределения статических нагрузок на каждую ось:

Q_дп = K_дин×Q_п, где                                                                                                                  (1.3)

K_дин - динамический коэффициент, принимаемый равным 1,3;

Q_п - номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси.

При определении расчетного значения номинальной статической нагрузки для многоосных автомобилей фактическую номинальную нагрузку на колесо, определяемую по паспортным данным, следует умножать на коэффициент, учитывающий число осей в тележке, расстояние между крайними осями автотранспортного средства и капитальность дорожной одежды.

Величину этого коэффициента определяют по формуле:

 где                                                                                                        (1.4)

Б_т - расстояние между крайними осями автотранспортного средства, м;

а, b, с - параметры, определяемые в зависимости от капитальности дорожной одежды и числа осей тележки, - принимают по табл. 1.22.

Таблица 1.22

Примечание. В числителе - для капитальных и облегченных типов дорожных одежд, в знаменателе - для переходных.

Приближенно значения суммарного коэффициента приведения S_mcyм можно принимать по табл. 1.23.

Таким образом, существует прямая связь с изменением весовых параметров автомобилей и повышением требований к прочности и работоспособности дорожных одежд. В принципе эта зависимость вполне закономерна. Проблема состоит в том, что существует большой временной разрыв между периодом возрастания осевых нагрузок и периодом отражения возросших требований в нормах на проектирование новых дорог и, тем более, между периодом приведения в соответствие с этими требованиями существующей сети дорог.

Таблица 1.23

В итоге в России к началу XXI века сложилась сеть автомобильных дорог общего пользования, значительная часть которой не в состоянии пропускать современные транспортные средства.

1.4. Состояние дорожной сети и его влияние на работу автомобильного транспорта

На содержание автомобильного транспорта и дорожной сети расходуются огромные материальные, финансовые и технические ресурсы. Следовательно, все более важной становится проблема повышения эффективности этих расходов как части управления процессом автомобилизации страны, т.е. развитием и совершенствованием автодорожной системы в целом и отдельных ее подсистем, в том числе и сети автомобильных дорог.

Только на содержание и ремонт существующих федеральных дорог расходы возросли с 2205,1 млрд. неденоминированных рублей в 1995 г. до 12446,5 млн. деноминированных рублей в 2000 г., или более чем в 5 раз (табл. 1.24 и рис. 1.6). Тем не менее развитие и состояние дорожной сети России не отвечает требованиям эффективной работы автомобильного транспорта и не обеспечивает интенсификацию его функционирования.

Таблица 1.24

Исполнение расходной части бюджета федерального дорожного фонда Российской Федерации за 1995-2000 гг.

* С учетом деноминации.

Рис. 1.6. Затраты на ремонт и содержание автомобильных дорог общего пользования в 1997-2000гг.:
1 - всего; 2 - территориальные дороги; 3 - федеральные дороги

Дорожная сеть страны также развивается экстенсивным путем. Это выражается в том, что технические характеристики новых дорог почти не отличаются от старых: расчетная скорость, обеспеченная грузоподъемностью автомобиля и допустимая осевая нагрузка остаются без изменения многие годы. Не увеличиваются сроки службы дорожных одежд и не снижаются затраты на ремонт и содержание, хотя строительная стоимость километра дороги постоянно возрастает. Не уменьшается доля дорожно-транспортных происшествий из-за неудовлетворительных дорожных условий.

Главный недостаток сложившейся дорожной сети - недостаточно прочная одежда на значительном протяжении дорог и низкая несущая способность многих старых мостов. Это объясняется тем, что дорожные одежды, рассчитанные на пропуск автомобилей с осевой нагрузкой 100 кН, многие годы строили только на дорогах I и II категорий, а в 70-х гг. и на дорогах III категории. На дорогах IV и V категорий и в настоящее время строят одежды с расчетом пропуска автомобилей с осевой нагрузкой до 60 кН. В целом по стране таких дорог около 70-80% протяженности дорог общего пользования.

Существенное влияние на износ дорожных одежд оказывает превышение фактических осевых нагрузок автомобилей над расчетными, которое происходит в настоящее время и намечается на перспективу.

До перевода дорожной сети в состояние, при котором можно пропускать такие нагрузки, необходимо ежегодно ограничивать движение тяжелых автомобилей в весенний расчетный период. Нарушение этих требований может привести к быстрому износу и разрушению автомобильных дорог. По данным AASHO, эквивалентный коэффициент износа дорожных одежд под воздействием автомобилей с различной осевой нагрузкой по сравнению с давлением на ось 60 кН:

Осевая нагрузка, кН                                   60     80    100    130

Эквивалентный коэффициент износа       1      1,6    2,9      6

Еще одна серьезная проблема - состояние мостов на дорогах, построенных несколько десятилетий назад. Их габариты и техническое состояние не удовлетворяют современным параметрам и нагрузкам автомобилей, а также требованиям безопасности движения. На дорогах низовой сети имеется много деревянных мостов, пригодных для пропуска одиночных автомобилей малой и средней грузоподъемности. Все они требуют скорейшей перестройки. Много железобетонных мостов, проработавших по 25-30 лет и более без капитального ремонта. Поэтому транспортные средства, пропускаемые по мостам, также ограничивают по общей массе.

Одним из главных показателей эффективности функционирования автомобильно-дорожной системы является производительность автомобилей, которая во многом зависит от развития и состояния сети автомобильных дорог.

Годовую производительность автомобиля можно определить по формуле:

 т×км/год, где                                                                         (1.5)

Т - количество рабочих часов в году;

q - грузоподъемность автомобиля, т;

К_гр, К_пр, К_в - коэффициенты использования грузоподъемности, пробега и времени;

V - средняя скорость движения, км/ч;

l - длина ездки, км;

t - время под погрузкой и выгрузкой, ч.

Анализ расчетов по этой формуле показывает, что почти все входящие в нее показатели зависят от дорожных условий.

Так, от состояния дорожной сети во многом зависит количество часов в году работы автомобиля на линии. При плохом состоянии сети автомобили часто простаивают из-за поломок, снежных заносов на дорогах, ограничения проезда тяжелых автомобилей в весенний период по дорогам с недостаточной прочностью дорожной одежды или не могут быть использованы из-за недостаточной прочности мостов. Фактическое число часов работы автомобиля в год может колебаться от 1000 до 4000 ч., а годовая производительность автомобиля за счет изменения числа часов работы меняется в несколько раз. Значительно большее влияние на производительность автомобиля оказывает грузоподъемность и средняя скорость его движения (рис. 1.7). За счет увеличения грузоподъемности, например, с 3 т до 10 т производительность может быть увеличена более чем в 3 раза. За счет увеличения средней скорости движения с 30 км/ч до 90 км/ч производительность может быть увеличена почти в 2,4 раза. Однако грузоподъемность автомобиля прямо зависит от допустимой осевой нагрузки, а следовательно, от прочности дорожной одежды и несущей способности мостов.

Рис. 1.7. Зависимость производительности автомобиля от его грузоподъемности и скорости

Скорость движения зависит от геометрических параметров дороги, ровности и сцепных качеств дорожного покрытия и его состояния, инженерного оборудования дороги и организации движения, т.е. от уровня содержания дороги.

Эффективность работы автомобильного транспорта характеризуется себестоимостью перевозок, которую можно вычислить по формуле:

 руб./т×км, где                                                                                                        (1.6)

С_пр - приведенные годовые затраты на строительство и эксплуатацию дорог, приобретение автомобилей и их эксплуатацию, руб.;

П - производительность автомобиля, ткм/год.

Таким образом, как производительность автомобиля, так и себестоимость перевозок непосредственно зависят от состояния дорог.

Для примера можно рассмотреть зависимость экономических затрат на содержание транспортных средств при работе автомобилей на дорогах с различной ровностью, полученную по материалам Европейского банка развития и реконструкции (ЕБРР), показанную на рис. 1.8, где ровность покрытия приведена в международных единицах IRI, измеряемых в м/км. Как видно из этих данных, при ухудшении ровности от 1 м/км до 8 м/км экономические затраты на транспортные средства возрастают для легковых автомобилей с 8 до 15 центов США/км, а для тяжелых грузовых автомобилей с 26 до 47 центов США/км.

Рис. 1.8. Зависимость затрат на содержание транспортного средства от ровности покрытия (данные США):
1 - легковые автомобили; 2 - пикапы; 3 - средние грузовые автомобили; 4 - междугородние автобусы; 5 - тяжелые грузовые автомобили

Без значительного повышения технического уровня и эксплуатационного состояния существующих дорог нельзя решить задачу повышения производительности автомобильного транспорта, повышения эффективности затрат на дорожное строительство и эффективности работы всего автомобильного транспорта.

Результаты диагностики и оценки состояния федеральных автомобильных дорог России, а также выборочные обследования дорог субъектов Федерации, выполненные с участием экспертов Мирового банка реконструкции и развития, показали, что по состоянию на конец 2000 г. только приблизительно 40 % протяженности всей сети дорог с твердым покрытием способны обеспечить круглогодичное беспрепятственное движение грузовых автомобилей с осевой нагрузкой 10 тс (100 кН). На остальных дорогах прочность дорожных одежд недостаточна и они нуждаются в крупномасштабных ремонтных работах, связанных с повышением их несущей способности. Выполненные расчеты показали, что для выполнения всех необходимых ремонтных работ потребуется свыше 40 млрд. руб. Учитывая современные темпы проведения ремонтных работ, можно сказать, что период их реализации может составить не менее 15 лет.

В связи с этим необходимой мерой для обеспечения сохранности автомобильных дорог, подтвержденной многолетним опытом развитых зарубежных стран, является сезонное ограничение движения автомобилей по осевым нагрузкам на дорогах с недостаточной несущей способностью дорожных одежд.

Проведенный анализ результатов обследований автомобильных дорог показал, что для сохранения действующей сети дорог необходимо обеспечить следующие объемы и уровни сезонного ограничения движения:

Для федеральных дорог:

на 8 тыс. км (» 20 % сети) - до 8 тс (80 кН);

на 10 тыс. км (» 25 % сети) - до 6 тс (60 кН).

Для дорог субъектов Российской Федерации:

на 48 тыс. км (» 11 % сети) - до 8 тс (80 кН);

на 147 тыс. км (» 35 % сети) - до 6 тс (60 кН);

на 63 тыс. км (» 15 % сети) - до 4 тс (40 кН).

На основе данных учета интенсивности и состава дорожного движения на дорогах общего пользования и руководствуясь приведенными выше уровнями необходимого ограничения движения, можно сделать вывод о том, что в весенне-осенний период на большей части дорожной сети России в течение 1-1,5 месяцев должны быть исключены из состава движения от 30 до 50 % грузовых автомобилей. То есть существенная часть автомобильного парка (около 1,5 млн. единиц) должна в этот период простаивать. Ущерб от простоя может составить около 5 млрд. руб. в год.

Если движение грузовых автомобилей не ограничивать, то масштабы разрушения дорог могут привести к ущербу в 19,5 млрд. руб. в год, что почти втрое превышает объем средств, в среднем ежегодно выделяемых на содержание и ремонт только федеральных автомобильных дорог. Таким образом, временное (сезонное) ограничение движения грузовых автомобилей является объективно необходимым мероприятием для обеспечения сохранности автомобильных дорог. Таков масштаб цели допущенного нарушения взаимосвязи между техническими параметрами транспортных средств и транспортно-эксплуатационными характеристиками автомобильных дорог.

Уровень развития и техническое состояние дорожной сети существенно и многообразно влияют на экономическое и социальное развитие как страны в целом, так и отдельных регионов. Дорожная отрасль вносит существенный вклад в интенсификацию работы автомобильного транспорта, а через него и многих отраслей народного хозяйства.

Чтобы перевести автомобильный транспорт на интенсивный путь развития, необходимо значительно увеличить темпы роста производительности автомобилей. Это главная задача для автомобильного транспорта и дорожного хозяйства. Существует три основных направления совершенствования существующей сети дорог: повышение прочности дорожных одежд и грузоподъемности мостов в целях перевода всех дорог на пропуск автомобилей с осевой нагрузкой 100 кН; улучшение геометрических параметров, ровности, сцепных качеств покрытий и других характеристик дорог с целью повышения средней скорости транспортных потоков; одновременный перевод дорог под нагрузку 100 кН и повышение средней скорости движения.

С позиций работы автомобильного транспорта лучшим вариантом является одновременное повышение осевой нагрузки и средней скорости движения автомобилей. Однако в условиях ограниченных финансовых возможностей могут быть рассмотрены и другие варианты решения этой задачи.

Перевод всей дорожной сети под более высокую осевую нагрузку является одним из наиболее перспективных путей повышения производительности автомобильного транспорта. Чтобы повысить производительность автомобиля таким путем, необходимо организовать выпуск автомобилей с повышенной грузоподъемностью, организовать массовые крупнопартионные перевозки грузов этими автомобилями и перестроить существующую сеть автомобильных дорог и мостов в расчете на пропуск тяжелых автомобилей.

К такому переводу не готова система организации автомобильных перевозок, так как доля крупнопартионных перевозок грузов, на которых выгодно применять большегрузные автомобили, сравнительно невелика. Не подготовлена к пропуску тяжелых автомобилей и сеть автомобильных дорог и мостов. Прежде чем выйти на массовый выпуск автомобилей повышенной грузоподъемности, необходимо реконструировать сотни тысяч километров существующих дорог, значительно усилив дорожную одежду на них, перестроить, усилить и уширить десятки тысяч деревянных и железобетонных мостов. Стоимость такой перестройки и усиления очень высока. Увеличение нагрузки на дорожную сеть приводит к ускоренному износу и разрушению дорог, снижению скорости и производительности автомобилей, к росту потребности в автомобилях для перевозки грузов.

В сложившихся условиях на ближайший период более реальным путем повышения производительности подвижного состава является увеличение не грузоподъемности, а средней скорости движения автомобилей. Этот путь может быть реализован с гораздо меньшими затратами, поскольку он не требует значительного изменения параметров автомобилей (например, мощности двигателя, динамических характеристик и т.д.). Современные грузовые автомобили способны по хорошим дорогам развивать скорость даже в груженом состоянии до 90-100 км/ч, в то время как на большей части существующих дорог она не превышает 40-50 км/ч, т.е. технические возможности автомобилей используются не более чем на половину. Использование этого резерва также возможно только при условии развития и совершенствования дорожной сети.

Но в этом случае на первом этапе не потребуется массового усиления дорог и перестройки мостов. Решая задачу повышения средней скорости движения, следует помнить, что оно может привести к увеличению количества ДТП на дорогах, если одновременно не выполнить всех мероприятий по повышению безопасности движения.

Чтобы существенно повысить среднюю скорость и безопасность движения, необходимо в процессе ремонтов улучшить геометрические параметры плана, продольного и поперечного профиля, расширить проезжую часть, устроить краевые укрепленные полосы и укрепить обочины, улучшить ровность и сцепные качества покрытий. Необходимо также повысить качество содержания дорог и организации дорожного движения, создать полный комплекс дорожного сервиса. Этот путь требует в 3-4 раза затрат меньше, чем перестройка дорог. Поэтому целесообразно на первом этапе там, где нет возможности сразу построить дорогу, выполнить комплекс мероприятий и работ по повышению средней скорости движения автомобилей. Одновременно необходимо ускорить темпы перевода всей дорожной сети под осевую нагрузку 10 т. Таковы основные направления стратегической линии технического прогресса в эксплуатации автомобильных дорог.

1.5. Состояние дорог и безопасность движения

Отрицательное следствие автомобилизации - дорожно-транспортные происшествия, одной из причин которых является недостаточно высокое состояние автомобильных дорог.

Ежегодно в мире на дорогах и улицах погибают около 500 тыс. человек, ранения различной степени тяжести получают до 15 млн. человек. Общий социально-экономический ущерб составляет до 3 % валового национального продукта.

Согласно сведениям комиссии по транспорту ЕЭК ООН, ежегодно публикуемым в специальных справочниках, в первые годы XXI века в 55 странах с наиболее высокой автомобилизацией (Европейские страны, США, Канада, Израиль) в общей сложности регистрируется около 1 млн. ДТП с пострадавшими (половина - в США), в которых число погибших составляет порядка 150 тыс. человек, число раненых - 6 млн. человек.

В период с 1986 по 2001 гг. в России ежегодно совершалось в среднем около 160 тыс. дорожно-транспортных происшествий, в которых погибало около 30 тыс. человек. Начиная с 1992 г. показатели аварийности ежегодно снижались, затем несколько стабилизировались, а с 2002 г. возросли в связи с существенным увеличением количества автотранспортных средств в стране (рис. 1.9), главным образом в крупных городах.

Рис. 1.9. Показатели аварийности в Российской Федерации за период 1986-2001 гг.:
1 - количество раненых в ДТП, тыс. человек; 2 - количество ДТП, тыс.; 3 - количество погибших, тыс. человек

Период снижения и стабилизации числа ДТП явился результатом ряда принятых мер по обеспечению безопасности дорожного движения. В 1995 г. был принят закон «О безопасности дорожного движения», а в 1996 г. Правительством Российской Федерации была утверждена Федеральная целевая программа «Повышение безопасности дорожного движения в России на 1996-1998 гг.» (в дальнейшем пролонгированная до 2001 г.). В качестве основной цели Программы было установлено 10-15 %-е снижение аварийности на дорогах России. В целях стабилизации и сокращения уровня аварийности на дорогах России намечена реализация дополнительных крупных мер, в том числе связанных с развитием и совершенствованием состояния дорожной сети в соответствии с принятой Правительством Российской Федерации федеральной целевой программой «Модернизация транспортной системы России» на 2002-2010 гг.

В целом в большинстве экономически развитых стран мира за последние 10 лет несмотря на увеличение парка транспортных средств наблюдается снижение аварийности. Эти данные свидетельствуют, что решение проблемы безопасности дорожного движения является предметом эффективно проводимой государственной политики в этой сфере, реализации программ, направленных на сокращение аварийности (табл. 1.25).

Таблица 1.25

Примечание. Для России взят период сравнения 1991-2002 гг.; прочерк в таблице означает отсутствие соответствующих данных.

Тяжесть последствий ДТП является одним из важнейших показателей, характеризующих состояние аварийности. В табл. 1.26 представлены сведения об абсолютном числе пострадавших в ДТП для стран с большой численностью погибших и раненых по состоянию на 1999 г. (для Российской Федерации - 2002 г.).

Таблица 1.26

* Цифры в скобках - % от общего числа погибших.

Российская Федерация занимает второе место после США как по числу погибших, так и раненых в ДТП. Следует подчеркнуть тот факт, что доля пострадавших на внегородских участках дорог в Российской Федерации ниже, чем в других странах, поскольку наибольшее число ДТП и, соответственно, пострадавших приходится на города. В целом в Российской Федерации, согласно сведениям официальной статистики, до 1997 г. наблюдалась тенденция снижения числа раненых и погибших в ДТП, однако, начиная с 1998 г., наметился рост числа пострадавших.

Российская Федерация занимает одно из самых первых мест по тяжести последствий дорожно-транспортных происшествий. Число погибших на 100 ДТП в России в 8-10 раз больше, чем в США, Канаде и других странах с высоким уровнем автомобилизации. Такое же соотношение характерно для числа погибших на 100 тыс. ед. транспортных средств. Это свидетельствует о наличии больших резервов в решении проблемы безопасности дорожного движения в России.

Исследования показывают, что безопасность движения представляет собой одно из важнейших потребительских свойств автомобильных дорог и характеризует надежность функционирования комплекса «водитель - автомобиль - дорога - среда» и его основных систем «дорожные условия - транспортные потоки» и «условия движения - режим движения автомобилей».

Каждое ДТП совершается, как правило, в результате неблагоприятного сочетания нескольких факторов, тесно связанных одного с другим. Оценить в каждом случае долю участия составляющих комплекса «водитель - автомобиль - дорога - среда» могут только специалисты, оснащенные современными приборами и оборудованием.

Особое место в обеспечении безопасности движения принадлежит дорожным условиям, т.е. транспортно-эксплуатационным характеристикам дорог, хотя к наиболее весомым факторам, влияющим на безопасность дорожного движения, обычно относят ошибки водителей (так называемый человеческий фактор). По официальной статистике, виновность водителя в совершении ДТП фиксируется почти в 90 % случаев, а на влияние дорожных условий официально отводят 10-20 % поломки транспортных средств, как причина возникновения ДТП регистрируются в 5 % случаев.

Вместе с тем результаты отечественных и зарубежных исследований свидетельствуют, что возникновение значительной части ДТП является следствием влияния отдельных неблагоприятных факторов дорожных условий или их сочетаний. Так, в исследованиях условий движения на дорогах в равнинной местности и на горных дорогах выявлено косвенное влияние неблагоприятных дорожных факторов, соответственно в 60-75 % и 47,3 % ДТП, причем было установлено, что влияние дорожных условий на процесс возникновения ДТП следует рассматривать в качестве фактора, стимулирующего ошибки водителей в выборе режима движения автомобиля, снижение надежности его работы ввиду неверного восприятия дорожных условий.

Официально регистрируемая ГИБДД доля ДТП, в которых неблагоприятные дорожные условия способствовали их возникновению, являлась стабильной в течение целого ряда лет, и, как правило, не превышающая 12 % от всех ДТП, начиная с 2000 г., получила тенденцию к росту благодаря, главным образом, формальным мерам по расширению учета несоответствия параметров дорог нормам на проектирование (с 5,8 % в 1998 г. до 17,0 % в 2002 г.). В результате общая доля ДТП, связанных с дорожными условиями, например на федеральных дорогах, превысила 20 %.

Из числа дорожных самыми частыми причинами ДТП являются скользкость, недостаточная ровность покрытия и другие факторы, зависящие от уровня содержания дорог (табл. 1.27).

Таблица 1.27

Более полное представление о роли дорожных условий дают специальные обследования дорог группами специалистов с использованием передвижных дорожных лабораторий. Такие обследования в широких масштабах выполнены сотрудниками МАДИ, Росдорнии и многих других институтов. Их анализ позволяет разделить причины каждого происшествия на группы по степени влияния: главная или основная причина, оказавшая наибольшее влияние на возникновение ДТП; активные причины или факторы (их обычно несколько), в значительной мере способствующие его возникновению; косвенные или второстепенные (их тоже, как правило, несколько), оказывающие незначительное влияние. Исследования показывают, что ошибки водителей в управлении автомобилем и нарушение правил дорожного движения действительно являются главной причиной большинства происшествий. Но эти ошибки и нарушения очень часто связаны с недостатками автомобильных дорог и неблагоприятными погодными условиями, которые в 50-80 % случаев являются одной из активных или косвенных причин, а в 15-20 % случаев главной причиной происшествий.

Роль технического уровня и состояния дорог в безопасности движения особенно четко проявляется в неблагоприятные периоды года. Существуют определенные закономерности распределения количества ДТП по сезонам года [2, 10].

Минимальное количество происшествий отмечается зимой. Весной начинается рост количества происшествий, который продолжается все лето и достигает максимума осенью, когда высокая интенсивность движения сочетается с неблагоприятными погодными условиями. Количество происшествий при неблагоприятном состоянии дорог, вызванном действием различных метеорологических факторов, колеблется в широких пределах и зависит как от климата, так и от технического уровня и уровня содержания дорог (табл. 1.28).

Таблица 1.28

В табл. 1.28 приведены данные по областям, находящимся примерно на одной долготе, расположенных по территории России с юга на север. Из приведенных данных видно, что чем севернее расположена территория, тем больше погодные условия влияют на дорожно-транспортные происшествия. Наиболее опасными являются условия движения во время дождя, снегопада, при ограниченной видимости (туман, пасмурно) и при действии сильного ветра. Учитывая продолжительность указанных явлений и долю ДТП во время этих явлений, можно установить их относительную опасность (табл. 1.29).

Таблица 1.29