РУКОВОДСТВО
ПО ОЦЕНКЕ РОВНОСТИ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ ТОЛЧКОМЕРОМ

ВВЕДЕНО В ДЕЙСТВИЕ распоряжением Росавтодора от 17 июля 2002 г. N ОС-617-р

Предисловие

Настоящее Руководство разработано для обеспечения сопоставимости результатов при измерении ровности покрытий автомобильных дорог с помощью толчкомеров.

Толчкомеры являются наиболее распространенными и недорогими быстродействующими средствами измерения ровности в России. Простота конструкции, высокая производительность при минимальных затратах делают актуальным их применение при строительстве, эксплуатации и диагностике автомобильных дорог.

Методу толчкомера присущи недостатки, связанные с повторяемостью и сопоставимостью результатов измерений. Эти недостатки обусловлены, главным образом, техническим состоянием транспортного средства, динамикой изменения параметров его подвески и шин, а также факторами методического характера.

Для уменьшения погрешности измерений и сопоставимости получаемых данных в руководстве описан метод калибровки толчкомеров с использованием эталонных участков. На основании экспериментальных исследований определены калибровочные зависимости толчкомеров по методу трехметровой рейки и международному индексу ровности .

Даны конкретные рекомендации по подготовке и проведению измерений, позволяющие минимизировать погрешности и получать сопоставимые результаты, что особенно актуально для обеспечения задач диагностики автомобильных дорог России, а также сравнивать состояние ровности отечественных автомобильных дорог с зарубежными на основании международного индекса ровности .

Следует отметить, что из-за большого количества факторов, влияющих на результаты измерений, достоверную оценку ровности с помощью толчкомеров можно получить только при добросовестном и скрупулезном выполнении всех положений настоящего руководства.

Коллектив исполнителей проделал большую экспериментальную и аналитическую работу, на основании которой получены зависимости и разработана методика для сопоставления результатов измерения ровности автомобильных дорог с помощью толчкомеров.

В разработке Руководства принимали участие: кандидаты техн. наук Юмашев В.М., Пахомов А.А., инж. Шпак A.M., Рвачев А.Н., Устименко Н.М.

1. Общие положения

1.1. Установки, работающие по методу толчкомера, являются недорогими и доступными, широко применяются для определения эксплуатационной ровности дорожных покрытий и являются основными приборами для определения ровности при диагностике автомобильных дорог. К достоинствам этого метода можно отнести высокую производительность и оперативность получения данных, что позволяет осуществлять сплошной, а не выборочный контроль. В то же время из практики известно, что даже новые однотипные установки могут иметь существенный разброс данных (до 25% и более), получаемых при контроле ровности одного и того же участка. Используемые методики измерений не позволяют получить хорошую сходимость результатов при использовании толчкомеров разных типов или однотипных, но установленных на разных автомобилях и находящихся в различном техническом состоянии.

1.2. К выполнению работ по диагностике автомобильных дорог привлекаются различные организации, оснащенные, как правило, неоднотипными установками. Поэтому получить сопоставимые оценки о состоянии ровности диагностируемой сети автомобильных дорог по результатам измерений с помощью толчкомеров без принятия дополнительных мер затруднительно.

1.3. Разработанное Руководство направлено на повышение сходимости результатов измерений при определении ровности дорожных оснований и покрытий с помощью метода толчкомера.

2. Описание метода толчкомера

2.1. Суть метода заключается в измерении сжатия рессор (пружин) подвески автомобиля или специального прицепного устройства, используемых для контроля ровности, при проезде контролируемого участка. Суммирование и регистрация сжатия рессор осуществляется с помощью измерителя механического или электронного типа, который получил название толчкомер. Суммарное сжатие рессор, полученное на участке длиной 1 км, выражается величиной, имеющей размерность см/км. При проведении измерений скорость транспортного средства должна быть постоянной. На практике скорость принимается равной 50 км/ч.

2.2. На прогиб рессор, помимо основного возмущающего воздействия (неровности дороги), влияют подрессоренная и неподрессоренная массы автомобиля или прицепного устройства, коэффициент суммарного сопротивления гидравлических амортизаторов и трение в сочленениях подвески, жесткость рессор подвески и радиальная жесткость шин колес. Для повышения стабильности получаемых данных необходимо, чтобы эти параметры оставались неизменными в процессе эксплуатации. К сожалению, на практике достичь этого не удается, но с помощью различных мер можно значительно уменьшить влияние их нестабильности на результаты измерений.

2.3. При движении автомобиля дополнительными возмущающими факторами, влияющими на колебания подвески, кроме неровностей покрытия будут также: дисбаланс колес и отклонение шин от круглой формы, изменение скорости движения в процессе измерений, переключение передач и др.

При повторных измерениях на одном и том же участке невозможно выдержать первоначальный след движения, что приводит к разбросу получаемых данных. Величина разброса в значительной степени зависит от поперечной ровности.

2.4. Конструктивное исполнение измерителя (толчкомера) также оказывает влияние на точность измерения. Его влияние на результаты контроля обусловлено состоянием привода, дискретностью измерения, количеством значащих цифр и др.

3. Выбор метода калибровки толчкомера

3.1. При проведении измерений с помощью различных установок часто принимают одно средство измерения в качестве эталонного и по нему калибруют остальные устройства. Таким способом решают проблему сопоставимости данных, получаемых с помощью различных средств измерений. При контроле ровности с помощью толчкомеров такой вариант принципиально возможен, но только в рамках одной организации.

3.2. Параметры подвески используемых эталонного и калибруемого автомобилей (прицепных устройств) не остаются постоянными в процессе эксплуатации и при замене отдельных элементов подвески. Следствием этого будет изменение калибровочной зависимости в процессе эксплуатации и различие получаемых оценок ровности одного и того же участка с помощью эталонной и прокалиброванной установок. Поэтому периодически необходимо делать поверку полученных калибровочных зависимостей и при необходимости осуществлять их корректировку. При таком варианте калибровки остается проблема сохранения параметров эталонного устройства неизменными в процессе эксплуатации.

3.3. При диагностике автомобильных дорог в различных регионах с помощью разнотипного оборудования рассмотренный вариант получения сопоставимых данных практически неприемлем. В этом случае в качестве эталонного средства контроля необходимо выбирать устройство (метод), которое характеризуется значительно большей стабильностью и точностью, чем калибруемое устройство.

4. Обоснование эталонного метода калибровки

4.1. В мировой практике контроля ровности автомобильных дорог за последние 10-15 лет для оценки их ровности достаточно широкое распространение находит международный показатель (индекс) ровности (International Roughness Index). Оценка ровности по получается путем моделирования проезда автомобиля с заданными параметрами подвески со скоростью 80 км/ч по контролируемому следу движения. При этом определяется сжатие рессор автомобиля. Показатель имеет размерность мм/м или м/км. По своей физической сущности показатель близок к оценке по толчкомеру. Для того, чтобы получить оценку ровности по , необходимо измерить продольный профиль контролируемого участка с шагом не более 0,25 м, а затем вычислить значение .

4.2. При калибровке средств измерения часто используют уравнение регрессии второго порядка, имеющее следующий вид:

,                                                                                        (1)

где:

- результат измерения эталонным устройством;

- результат измерения калибруемым устройством;

- неизвестные коэффициенты уравнения регрессии, которые необходимо определить.

Рассмотренный подход может быть использован при калибровке толчкомеров. При использовании в качестве эталонного показателя международного индекса ровности уравнение калибровки примет следующий вид:

,                                                                               (2)

где:

- оценка ровности участка по , м/км;

- оценка ровности участка по толчкометру, см/км.

Для определения коэффициентов , , регрессионного уравнения необходимо выбрать несколько калибровочных участков и получить их оценку ровности с помощью толчкомера и по . Порядок вычисления коэффициентов , , приведен в раздел

е 6.

4.3. Следует отметить, что до настоящего времени не принят международный стандарт, который классифицировал бы автомобильные дороги по ровности в соответствии со значениями международного показателя ровности . В приложении 1 приведена классификация ровности автомобильных дорог по , которая использовалась при проведении международных сравнительных испытаний по ровности, а также классификация, принятая в Бельгии, Швеции и Финляндии. Показатель ровности в нашей стране пока не включен в нормативные документы и не нашел широкого применения. В то же время, учитывая значительный рост международных перевозок, целесообразно оценивать ровность автомобильных дорог по этому показателю и осуществлять сравнение ровности отечественных автомобильных дорог с зарубежными.