CC BY
38
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
физико-механических свойств материалов и полуфабрикатов.
Библиографический список
1. Боровик, В.С. Проектирование организации нововведений в дорожно-строительных работах:
дис.... д-ра техн. наук / В.С. Боровик. - М., 1999. - 256 с.
2. Калгин, Ю.И. Технико-экономические аспекты повышения межремонтных сроков дорожных одежд / Ю.И. Калгин // Научный вестник ВГАСУ Серия «Дорожно-транспортное строительство». - Воронеж, 2003. - Вып. 1. - С. 47-51.
К ВОПРОСУ ОПТИМИЗАЦИИ РЕМОНТНЫХ РАБОТ ДОРОЖНЫХ
покрытий лесовозных автомобильных дорог
Д.М. ЛЕВУШКИН, ст. преп. каф. транспорта леса МГУЛ
В настоящее время планирование ремонтных работ в дорожных организациях осуществляется по существующим межремонтным срокам службы покрытий дорог. Практически отсутствует объективная информация о состоянии проезжей части, ее транспортно-эксплуатационных показателях.
Сущность разрабатываемого метода управления качеством дорожных покрытий на основе оптимизации ремонтных работ сводится к созданию системы оптимального планирования, которая обеспечивает удовлетворительное состояние проезжей части при минимальных затраченных ресурсах. Существует Z возможных вариантов ремонтных работ. Каждый из них требует определенных затрат Q Фактическое состояние дорожной одежды, которое оценивается показателями W, определяет сроки проведения ремонтов t Суть задачи состоит в том, чтобы из Z возможных вариантов ремонтных работ выбрать удовлетворяющий условию
R(QP t) ^ Wmax при Qi ^ и t ^j. С1)
Ограниченные материальные ресурсы дорожной организации определяют еще одно условие: суммарные затраты на ремонтные работы EQ . не должны превышать имеющихся возможностей дорожной организации.
Учитывая, что затраты на новое строительство, реконструкцию и капитальные ремонты достаточно постоянны, а для управления качеством дорожных покрытий вполне достаточно среднего и текущего ремонтов, то в дальнейшем будут рассматриваться в основном затраты по двум последним видам ремонтных работ [1].
levushkin@mgul.ac.ru
Система оптимального планирования в своей основе содержит принцип минимальных народнохозяйственных затрат. Таким образом, практическое решение поставленной задачи основано на минимизации среднегодовых суммарных дорожно-транспортных затрат с учетом стоимостей средних и текущих ремонтов и транспортных затрат
£ L(t) £ t(>)
Зсп = — + —----+ —-------> min , (2)
ср t t t
где Зср - среднегодовые суммарные затраты;
Q,L(t) - затраты на средний и текущий ремонты;
T(t) - транспортные затраты;
t - координата времени.
Для реализации условия (1) необходимо иметь физические зависимости для его составляющих, объективную информацию о состоянии дорожной одежды и условиях эксплуатации автомобильной дороги.
Слагаемые формулы (1) подчиняются определенным физическим законам. Ниже рассматриваются расчетные формулы и зависимости для практической реализации условия (1) и прогнозирования состояния проезжей части автомобильных дорог.
Затраты на выполнение среднего ремонта Q определяют на основе калькуляций дорожной организации в зависимости от вида выполняемых ремонтных работ. Там же берутся данные по стоимости текущего ремонта.
В процессе службы дороги происходит разрушение покрытия. При этом степень
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2012
127
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
разрушения зависит от условий движения, срока службы и других факторов
т(0 4)’00НУ‘г~'° Ai25^(t+,). (3) 1.95-г^
где o(t) - площадь разрушений в % от площади проезжей части на t-й год службы, отсчитываемый от нулевого года планирования;
Np - расчетная интенсивность движения, приведенная к автомобилям труппы
А;
q - среднегодовой прирост интенсивности движения;
Кпр - коэффициент запаса прочности дорожной одежды;
К = Е,/Е ,
пр ф тр7
где Еф, Етр - фактический и требуемый модули упругости дорожной одежды; to - срок службы покрытия до нулевого года наблюдений;
9- коэффициент, зависящий от типа покрытия: асфальтобетон - 1,15, щебеночное, обработанное вяжущим материалом - 1,90, битумоминеральные смеси (смешение на дороге) - 5,50.
Экспериментальные исследования, проведенные на дорогах общего пользования Республики Коми, подтвердили зависимость (2) и показали возможность ее использования при прогнозировании объемов разрушений дорожных покрытий [2].
При определении ежегодных затрат на текущий ремонт можно использовать выражение
ДО = 0,01FW(t)py, (4)
где F - площадь покрытия, на 1 км дороги,
м2;
р - стоимость текущего ремонта 1 м2 покрытия с учетом местных условий, руб./м2;
у - коэффициент, учитывающий затраты по содержанию проезжей части.
Выражение (4) получено по материалам экспериментальных исследований и в результате обработки статистических данных дорожных хозяйств. Установлена величина коэффициента у, который для дорог республиканского значения равен 2,5; районного -
2,0 и местного - 1,6. Выражение (4) с учетом (3) принимает вид
L(f) S.mO^Fpve^N^-'- д125,/ад+» (5) Kip ’
Суммарные затраты за период t получены путем интегрирования выражения (5)
ад=J
= ,f5.1310-4Fp'|,9^JVp?-t АП5^1Л1)± =
к,
пр
4,1-ю-4Fpi»e3/^-<' (_0:П5Ж, _
К,
1,5
пр
■1). (6)
Тогда среднегодовые суммарные затраты на текущий ремонт будут равны t
Транспортная составляющая суммарных затрат зависит от интенсивности и состава движения, себестоимости перевозок. Если принять какой-либо автомобиль за расчетный, а остальной состав движения привести к нему, то транспортные затраты определятся выражением
T(t) = 306N а(0, (8)
где N - приведенная интенсивность движения в единицах расчетных автомобилей, ед./сут.;
a(t) - себестоимость перевозок для расчетного автомобиля в i -ом году, руб./ маш.км;
306 - число рабочих дней в году.
Анализ состава движения на автомобильных дорогах показал, что наиболее рационально принять за расчетный автомобиль
ЗИЛ-130.
Статистический анализ позволил определить среднее значение себестоимости перевозок автомобилем ЗИЛ-130, а экспериментальные исследования подтвердили полученные ранее результаты по взаимосвязи между себестоимостью перевозок и скоростью движения, скоростью движения и ровностью проезжей части.
128
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2012
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Получена зависимость
а = 0,106 + 9-Ш"* 5-£, (9)
где S - показатель ровности проезжей части, измеренный толчкомером, см/км.
Для определения характера изменения себестоимости перевозок во времени a(t) изучен вопрос деградации ровности проезжей части. Экспериментальные исследования подтвердили полученные ранее закономерности изменения показателя ровности в процессе эксплуатации дороги [2]. Формула для прогнозирования состояния ровности проезжей части после соответствующей корреляции имеет вид
St = S0 + a Pe0-05t, (10)
где St - показатель ровности проезжей части дороги на t-й год эксплуатации, см/км;
S0 - показатель ровности проезжей части при t = 0, см/км;
a - параметр, определяемый по формуле (для двухполосных дорог)
a =
0,65(15,3-5)8
(A„-2)0'6,/(J^-0,7):
^exp[4,5-10“4JV/> +
+ 0,87(Кпр - 0,8) - 2,3-10-^J, (11) где B - ширина проезжей части, м;
5 - коэффициент, учитывающий дорожно-климатическую зону; hu - приведенная толщина верхних связных слоев дорожной одежды, см. Используя зависимость (10) и (11) из (8), получим
T(t) = 306^Э[0,106 + 9-10-5(S0 + at-e°,°5t)]. (12) Интегрирование выражения (12) позволяет подучить величину суммарных транспортных затрат за время t
t t
2 T (t) = f 306NJ0,106 + 9^10-5(S0 +
0 0
+ at-e°,°5t)]dt = 306^Э(Г(0,106 + 9^0"5S0) +
+ 9-10'5a-[(e°,°5t / 0,05)(t - 20) + 400]}.
Среднегодовые суммарные транспортные затраты будут равны
2 t (t)
— =306^Э[0,106 + 9-10-5S0 +
+ 1,8^10_3at"1(e0 05t(t - 20) + 20]. (13)
Учитывая (6) и (12), выражение (2) для определения среднегодовых суммарных дорожно-транспортных затрат будет иметь вид
зср =j+4’ но^г1#J’5FPY|/e^v0<r'° х
хе0,125Jkj. ^0,125^ + З06-Уэ[0,106 +
+9-10-5 S0 +1,810-3 at_1 (e0,05t (t - 20) + 20)]. (14) Применение выражения (14) при выполнении условия (1) позволяет определить оптимальные сроки проведения ремонта и выбрать наиболее рациональные виды ремонтных работ.
По результатам расчетов с помощью разработанного метода управления качеством дорожных покрытий лесовозных автомобильных дорог были составлены планы ремонтных работ на опытных участках дорог. Анализ полученных планов показал, что многие участки дорог подлежат ремонту в установленные межремонтные сроки. Однако имеется значительное количество участков, где действующие межремонтные сроки оказываются как больше, так и меньше рекомендуемых. Это связано как с качеством выполнения предыдущих ремонтов, так и с условиями работы одежд, изменениями в составе движения и другими факторами, влияющими на эксплуатацию дорожных покрытий.
Библиографический список
1. Бурмистрова, О.Н. Совершенствование надежности и эффективности лесовозных автомобильных дорог в условиях Северо-Западного региона: дисс. ... д-ра техн. наук / О.Н. Бурмистрова. - Воронеж: ВГЛТА, 2006. - 392 с.
2. Скрыпников, А.В. Технический отчет оценки прочности дорожной одежды автомобильной дороги местного значения Ираель-Ижма-Усть-Цильма / А.В. Скрыпников, Е.В. Кондрашова. - Сыктывкар, 2009. - 32 с.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2012
129
