Повышение сцепных качеств дорожных покрытий

Хорошее сцепление шины колеса автомобиля с дорожным покрытием - это основополагающая предпосылка для безопасного движения. Сцепление влияет как на управляемость автомобиля, так и на величину тормозного пути. Характеристикой сцепления является коэффициент сцепления, который изменяется в пределах от 0 до 1. Если коэффициент сцепления снижается, например, с 0,5 до 0,3, то тормозной путь автомобиля, движущегося со скоростью 80 км/ч, увеличивается с 73 до 106 м. При этом предполагается, что время реакции водителя постоянно и составляет 1 с.                      

Наиболее типичной величиной коэффициента сцепления для дорожного покрытия является 0,7-1,0 - для сухого асфальтобетонного покрытия, 0,4-0,7 - для мокрого асфальтобетонного покрытия и 0,1-0,4- при заснеженном или обледенелом асфальтобетонном покрытии.

На сухом покрытии величина коэффициента сцепления практически не зависит от скорости движения автомобиля. На влажных покрытиях величина коэффициента сцепления уменьшается с увеличением скорости. Характер взаимосвязи между скоростью движения и величиной коэффициента сцепления показан на рисунке.

Исследования показывают, что водитель автомобиля недостаточно согласовывает скорость движения с возможностью величины риска попасть в ДТП на влажном покрытии, которое существенно выше, и на сухом покрытии. Если степень риска попасть в ДТП с человеческими жертвами на сухом покрытии принять за 1,0, то степень риска на влажном покрытии будет равна 1,2 - в дневное время и 1,4 - в ночное время. Величина риска на влажном покрытии возрастает с увеличением атмосферных осадков, особенно на дорогах с изношенным дорожным покрытием.

Рисунок. Зависимость коэффициента сцепления шины колеса автомобиля от скорости движения

На сухих покрытиях коэффициент сцепления обычно зимой выше, чем летом. Это объясняется разницей температуры. При высоких температурах вяжущее в составе асфальтобетона размягчается, иногда выходя на поверхность покрытия. Это существенно снижает величину коэффициента сцепления. После длительных засушливых летних периодов скользскость дорожного покрытия может повыситься в первый момент появления дождевых осадков. Причина этого заключается в том, что накопившаяся, каменная пыль, являющаяся результатом шлифовки и износа материала покрытия образует при появлении пленки воды слой грязи, резко снижающий сцепные качества покрытия.

На дорогах Норвегии сцепные качества дорожных покрытий достаточно высокие в результате влияния использования шипованных шин, низких температур, а также более крупнозернистых каменных материалов в покрытии по сравнению с другими странами (например, Великобритания и США). Тем не менее, риск попасть в ДТП возрастает на влажном покрытии. В зимний период могут возникнуть опасные ситуации, вызванные повышением скользскости покрытия дороги. Мероприятия, направленные на повышение сцепных качеств дорожных покрытий, должны обеспечить достаточно высокое сцепление шины колеса автомобиля с дорожным покрытием для безопасного маневрирования и торможения при любых погодно-климатических условиях, обеспечивая высокую комфортабельность вождения автомобиля.

Имеется широкий круг мероприятий, направленных на повышение сцепных качеств дорожных покрытий. Наиболее часто укладывают новый слой дорожного покрытия с высокими сцепными качествами, к которым относится в первую очередь дренирующий асфальтобетон, имеющий высокий коэффициент сцепления. Другой метод - это фрезерование бороздок в дорожном покрытии. Эти бороздки имеют ограниченный срок службы, так как они быстро истираются или забиваются грязью.

Дренирующий асфальтобетон имеет гранулометрический состав, отличающийся от обычного асфальтобетона. Дренирующий асфальтобетон имеет в своем составе относительно крупные фракции каменного материала. Между ними формируются поры, через которые дренируется вода и которые способствуют снижению уровня шума. Шведские исследования показали, что дренирующий асфальтобетон первые пять лет службы также износоустойчив к воздействию шипованных шин колес автомобилей, как и обычный асфальтобетон. Дренирующий асфальтобетон обеспечивает такое же хорошее сцепление и в зимних условиях, как и обычный асфальтобетон.

Повышение сцепных качеств дорожного покрытия особенно актуально на участках дорог, где уровень риска попасть в ДТП высок или требуется обеспечение высокой величины коэффициента сцепления (пересечения в одном уровне, кривые в плане и др.). В Англии требования, предъявляемые к величине коэффициента сцепления, меняются в зависимости от дорожных условий и условий конкретного пересечения в одном уровне.

Имеется целый ряд исследований, посвященных влиянию мероприятий по повышению сцепных качеств дорожных покрытий на количество дорожно-транспортных происшествий.

Большинство исследований было выполнено и проведено в восьмидесятые годы в Великобритании и США. Исследования были проведены на тех участках дорог, где имело место большое число ДТП и на которых коэффициент сцепления был очень низким. К сожалению, не все исследования содержат информацию о том, насколько повысилась величина коэффициента сцепления после нанесения продольных бороздок на покрытии или после укладки нового слоя асфальтобетона. Среди рассмотренных исследований не имелось норвежских исследований. Не учтены результаты, полученные до и после проведения мероприятий по повышению сцепных качеств покрытий на участках дорог, где имело место большое число ДТП и где не принимался во внимание коэффициент регрессии количества ДТП. Такие исследования, судя по всему, переоценили влияние использованных мероприятий.        

Мероприятия по повышению сцепных качеств дорожных покрытий особенно эффективны на покрытиях, которые имели небольшие величины коэффициента сцепления. В приведенном выше обзоре предполагалось, что приведенные величины коэффициентов сцепления были получены как для сухих, так и влажных покрытий дорог. Улучшение сцепных качеств дорожного покрытия оказывает существенное влияние на величину материального ущерба и уровень травматизма. Когда коэффициент сцепления в исходной точке составлял около 0,7, повышение его величины не приводило к изменению количества ДТП. При исходной величине коэффициента сцепления ниже 0,7, повышение сцепных качеств покрытия приводило к снижению общего количества ДТП на сухом покрытии на 10%. Все снижения достигаются за счет снижения количества происшествий на влажном покрытии.

Повышение сцепных качеств дорожных покрытий влияет на скоростной режим транспортного потока в первую очередь за счет того, что повышается также ровность дорожного покрытия. Отмечалось увеличение скорости движения транспортного потока на 10 км/ч, однако чаще всего отмечалось увеличение скорости движения на 2-5 км/ч.

При типичной плотности движения транспортного потока на дорожном покрытии из дренирующего асфальтобетона достигается уменьшение уровня шума на 3-5 дБА. Максимальное снижение уровня транспортного шума имеет место, когда старое, гладкое асфальтобетонное покрытие заменяется на новое из дренирующего асфальтобетона с достаточно высокой пористостью и с размером зерен до 16 мм. Это относится к дорогам с допустимой скоростью движения 50 км/ч и выше при сравнительно однородном и спокойном транспортном потоке.

Отмеченные выше величины снижения уровня шума от движения транспортного потока были за фиксированы сразу после укладки нового слоя дренирующего асфальтобетона. Дорожные покрытия утрачивают отмеченные выше показатели и свойства в течение первого зимнего сезона, если на дороге не проводятся работы по ремонту и содержанию дорожного покрытия. При низкой интенсивности движения дорожное покрытие сохраняет свои свойства дольше. В тех странах, где запрещено использование шин с шипами, шумоподавляющий эффект дренирующего асфальтобетона может сохраняться на период от 3 до 5 лет.

Укладка дренирующего асфальтобетона приводит к уменьшению разбрызгивания воды под колеса ми автомобилей. Это улучшает видимость в дождливую погоду и позволяет уменьшить расход жидкости для очистки лобового стекла автомобиля.

Затраты на укладку дренирующего асфальтобетона в условиях Норвегии рассчитаны только для одного случая, когда слой такого асфальтобетона был уложен на участке дороги государственного значения протяженностью около 60 км. Затраты на проведение этих работ составили около 220.000 крон на 1 км дороги. Данная цифра включает все расходы по укладке нового покрытия, включая и дополнительные затраты, связанные с приготовлением смеси дренирующего асфальтобетона. Так как дренирующий асфальтобетон укладывают только тогда, когда дорожное покрытие в любом случае требует замены, то значимыми здесь являются только дополнительные затраты по сравнению с теми затратами, которые нужно было бы осуществить при укладке обычного асфальтобетонного покрытия. Анализ затрат и выгод от укладки дренирующего асфальтобетона, осуществленного в районе г. Осло в Норвегии, показал, что дополнительные затраты, связанные с укладкой дренирующего асфальтобетона, оказались на 10 крон /1 м дороги больше, чем при укладке обычного асфальтобетона, составивших 10.000 крон на 1 км дороги. В перерасчете на цены настоящего времени указанные затраты составляют 15.000 крон на 1 км дороги.