Зимнее содержание городских дорог


Н. В. Борисюк








                ЗИМНЕЕ СОДЕРЖАНИЕ ГОРОДСКИХ ДОРОГ





Учебное пособие













Инфра-Инженерия Москва - Вологда 2019

УДК 62.276.1/.4+622.279.23/.4 (075.8)
ББК 33.36
    Б 82

ФЗ

№ 436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке

в соответствии сп. 1ч.4ст. 11

       Борисюк Н. В.
  Б 82 Зимнее содержание городских дорог: учебное пособие / Н. В. Борисюк. -М.: Инфра-Инженерия, 2019. - 148 с.



        ISBN 978-5-9729-0265-1




    Рассмотрены современные технологии зимнего содержания городских автомобильных дорог. Исследованы виды, механизм действия и влияние на окружающую среду противогололедных материалов, раскрыты способы организации баз для их хранения и приготовления, предложены методы утилизации снежной массы. Описана специализированная техника для зимнего содержания автодорог. Приведена методика создания на дороге уплотненного снежного покрова.
    Для студентов транспортных направлений подготовки, а также специалистов дорожно-эксплуатационных служб.


© Борисюк Н. В., автор, 2019
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2019

       ISBN 978-5-9729-0265-1

ВВЕДЕНИЕ


      Городские дороги и улицы — составная и необходимая часть комплекса городского хозяйства. От их плотности, числа полос, конфигурации зависит удовлетворение потребностей города во всех видах внутригородских перевозок. При этом улично-дорожная сеть является наиболее консервативной частью застройки.
      Во многих городах сохранилась или мало изменилась изначально планировочная система, образовавшаяся при образовании города. Но развитие города требует путей сообщения, и, как обоснованно утверждал известный архитектор Ле Корбюзье, ни один город не может расти быстрее, чем его транспорт.
      Современная эволюция урбанизации сопровождается не столько ростом городов, сколько развитием мегаполисов. Статус города, по данным последней всероссийской переписи населения, имеют 1 100 населенных пунктов страны, 15 городов РФ имеют население более 1 млн чел., в них в совокупности проживает 29,4 млн чел. Протяженность улиц, проездов, набережных городов и поселков городского типа составляет около одной пятой общей протяженности дорожной сети страны или около 240 тыс. км. Тем не менее в городах и поселках происходит семь из каждых десяти (71 %) ДТП. Половина (49,9 %) этих происшествий совер-шенаются в административных центрах субъектов Федерации. Вместе с тем если в городах республиканского, краевого и областного значения тяжесть последствий составила девять погибших на 100 пострадавших, в райцентрах и городах районного значения — десять, то в иных населенных пунктах она возрастает до четырнадцати. В среднем на 100 км протяженности улиц за год совершено 55 происшествий [23]. С ростом городов по площади и численности населения в геометрической прогрессии возрастает объем работы городского транспорта. Увеличивается в целом подвижность населения, отмечается рост числа транспортных средств. Рост количества автомобилей и интенсивности движения вызывает необходимость увеличения площадей улично-дорожной сети, что в условиях плотной застройки проблематично. При новом строительстве в новых районах города зарезервировать красными линиями соответствующие площади под развитие улично-дорожной сети ввиду нехватки городских площадей также не представляется возможным. Функциональная нагрузка по пропускной способности возрастает непропорционально площади ввиду появления новых, менее загруженных транспортных путей. Значительную роль для повышения пропускной способности играет дорожно-эксплуатационная служба. Обеспечение ровной, шероховатой и чистой поверхности покрытий, предупреждение и своевременная

3

ликвидация разрушений, борьба с зимней скользкостью, зимняя уборка проезжей части и утилизация снежной массы — и это еще не весь перечень задач дорожноэксплуатационной службы. Повышение эффективности технологии содержания городских дорог связано с развитием науки, внедрением в систему эксплуатации новых машин и технологических процессов, проверенных практикой. Показатели, которые достигаются при внедрении научно обоснованной технологии, позволяют повысить производительность труда, снизить стоимость работ и значительно повысить их качество при соблюдении экологических требований.
      Предлагаемое пособие имеет цель ознакомить специалистов, занимающихся вопросами эксплуатации дорог в городах, с современными технологиями зимнего содержания, экологией противогололедных материалов, способами организации баз для их хранения и приготовления, утилизации снежной массы. Ряд перечисленных вопросов находится сегодня в стадии дальнейшего изучения, оптимизации, а в ряде случаев и апробации. Тем более включение их в пособие представляется полезным, так как позволяет иметь варианты и представлять дальнейшее развитие технологии того или иного производственного процесса.

4

ГЛАВА 1.
Особенности содержания городских дорог

     Городская дорога, в отличие от загородной, является проводником городского пассажирского транспорта, пешеходов, различного рода коммуникаций, в том числе водосточной. Городские дороги и улицы имеют свои особенности организации и регулирования движения как транспорта, так и пешеходов.
     Рост парка автомобилей при неизменной площади улично-дорожной сети, естественно, сказывается на интенсивности движения, что приводит к возникновению заторов, снижению скорости и безопасности движения, ухудшению экологической обстановки. Движение потока автомобилей в городе определяет ряд особенностей, присущих городским улицам и дорогам: многополосная проезжая часть в одном направлении, наличие тротуаров, околотротуарные стоянки автомобилей, колодцы и водоприемные решетки на поверхности покрытия. С точки зрения влияния на режимы движения следует отметить малую длину перегонов между перекрестками и ввиду этого наличие светофоров с разной продолжительностью цикла, пешеходных переходов и мест остановок пассажирского транспорта. Движение в городе отличается высокой интенсивностью и плотностью, наличием в составе потока значительного количества средств общественного транспорта.
     В связи с этим вопросы совершенствования, развития и содержания уличнодорожной сети города приобретают особую актуальность. Если показатели технического уровня городской магистрали определяются постоянными параметрами, то показатели эксплуатационного состояния изменяются в процессе содержания. Они зависят от переменных параметров и характеристик дороги, которые изменяются под действием транспортных средств, природно-климатических факторов и мероприятий по ремонту и содержанию. Как правило, к показателям эксплуатационного состояния относят несущую способность дорожной одежды, ровность, шероховатость, сцепные качества покрытия. Практически их необходимо дополнять показателями фактически используемой для движения ширины проезжей части, состояния покрытия и лотковой части. Работы по содержанию дорог в городе проводятся на больших площадях, отличаются большой трудоемкостью, проводятся при различных погодно-климатических условиях и должны выполняться в нормативные сроки, в ряде случаев — в аварийном порядке. Эти особенности обуславливают и определяют сложность организации работ с необходимостью широкого и целевого применения средств механизации, последовательного выполнения технологических операций при соблюдении временных

5

параметров. Зачастую состояние дорог — не менее важный фактор, чем их наличие.
     В целом содержание городских дорог представляет собой комплекс организационных и технологических мероприятий, направленных на обеспечение требований, вытекающих из особенностей функционирования соответствующих служб города, обеспечения жизнедеятельности жителей, интенсивности городского движения, охраны городской окружающей среды. Площадь городских магистралей, дорог и проездов, как правило, составляет от 12 до 35 % от площади города.
     Работы по содержанию улично-дорожной сети требуют применения эффективных средств механизации и четкой организации работ. Содержание городских дорог включает в себя летнюю и зимнюю уборку проезжей части дорог и улиц, тротуаров и придомовых территорий. Особенно объемен и авариен процесс уборки при зимнем содержании.
     Кроме того, несмотря на одинаковое количество выпавшего снега, технология зимнего содержания в городе отличатся от технологии содержания загородных дорог. Высокая, неравномерная по часам интенсивность городского движения, неоднородный поток в значительной степени диктуют требования к технологии и организации уборки, причем не в меньшей степени сказывается и высокая плотность населения в городе, что требует своевременной очистки тротуаров, остановок общественного транспорта и т. д.
     Значительное отличие от внегородских магистралей связано с реальными ограничениями по ширине улицы (красными линиями), что не позволяет складировать или перекидывать снег за пределы проезжей части ввиду наличия там зеленых зон, тротуаров, дорожек ит. д. В городских условиях снежная масса перемещается (сдвигается) в лоток проезжей части, где и временно складируется. Сформированный вал снижает эффективную ширину проезжей части, при этом практически исключается из использования полоса движения. Т. е. пропускная способность городской магистрали падает, снижается скорость и уровень безопасности движения. Экономическая составляющая движения за счет перечисленных факторов увеличивается. В городе движению транспортных средств сопутствуют частые остановки, торможения и разгоны у перекрестков, светофоров и т.д. И эти места локализованы как участки первоочередной посыпки. Технология очистки на загородных дорогах линейна, позволяет отбрасывать снег за пределы проезжей части на обочины или на откосы, и выпавший снег, как правило, убирается безреагентно, так как сроки очистки опережают уплотнение снега. Технология зимнего содержания городских дорог предусматривает значительно больший расход химических противогололедных материалов 6

по сравнению с загородными при равном количестве осадков. В городе выпадение даже небольшого количества снега требует применения химических реагентов для предупреждения его уплотнения.
     Необходимость своевременной очистки тротуаров и пешеходных дорожек вызвана не только обеспечением удобства движения пешеходов, но и необходимостью опережающего перемещения снега с тротуаров на проезжую часть, где формируется снежный вал, который в последующем вывозится.
     Развитые маршруты и остановки общественного транспорта вызывают необходимость первоочередной очистки как со стороны проезжей части, так и тротуара и пешеходных дорожек.
     Все перечисленные задачи имеют социальное значение, а вопросы безопасности дорожного движения, органично сопровождающие весь транспортный процесс, имеют приоритет над экономическими результатами хозяйственной деятельности (Федеральный закон от 10 декабря 1995 г № 196-73 «О безопасности дорожного движения»).

7

ГЛАВА 2.
Предупреждение и борьба с зимней скользкостью

§ 2.1. Виды зимней скользкости

     К зимней скользкости относят все виды снежных и снежно-ледяных образований, независимо от условий их возникновения на проезжей части, приводящие к снижению ровности и сцепных качеств покрытия [14, 16, 18, 19, 22].
     Формирование зимней скользкости на дорожных покрытиях определяется метеорологическими условиями (осадками, знакопеременными температурами), теплофизическими свойствами дорожной одежды, противогололедными свойствами покрытия (составом материалов покрытия). Количество случаев образования зимней скользкости зависит от климатических условий и места положения дороги (низины, возвышенности, городские условия и т. д.). В зависимости от условий во II дорожно-климатической зоне частота возникновения снежных и снежно-ледяных образований составляет около 95, непосредственно ледяных — около 6 [17, 32].
     Обледенение дорожных покрытий по условиям их образования можно разделить на несколько групп.
     К первой группе относят замерзание воды на поверхности покрытия при понижении температуры воздуха ниже О °C. При этом не столь важно, откуда вода — от таяния и замерзания мокрого снега или от дождя.
     Ко второй группе относят обледенения, которые образуются на сухой поверхности покрытий. Когда температура поверхности покрытия становится ниже температуры, соответствующей точке образования росы, влага начинает конденсироваться из воздуха и заполнять поры. Чем выше разность между температурой поверхности покрытия и температурой соответствующей точки образования росы и чем продолжительнее этот период времени, тем большее количество влаги собирается на поверхности покрытия. Те же условия могут возникнуть, когда температура поверхности покрытия ниже точки замерзания, а теплый влажный воздух обдувает холодное покрытие. Влажность поверхности покрытия увеличивается за счет конденсации влаги и тем больше, чем больше разность температур.
     Аналогично данному процессу происходит обледенение покрытий при значительном изменении температуры воздуха (на 1О-15 °C).
     При этом разница температуры воздуха и покрытия значительна за счет температурной инерции покрытия, и происходит значительная конденсация

8

влаги. На дороге может возникнуть сложная ситуация, связанная с повсеместностью этого явления.
      К третьей группе относят виды обледенения, когда на покрытие с температурой ниже 0°С выпадают осадки, которые сразу замерзают и образуют твердый или ледяной налет. При тумане, если температура поверхности ниже 0 °С, капли тумана конденсируются на поверхности покрытия и образуется тонкий слой льда. Это так называемый зернистый налет, который характеризуется шероховатой поверхностью.
      К четвертой группе обледенения относят те виды, которые возникают при выпадении на покрытие капель переохлажденного дождя. Явление возникает при расположении теплого воздуха выше холодного. При прохождении дождевых капель через слой холодного воздуха они охлаждаются ниже 0°С и при этом не превращаются в лед. Так, при-6,4 °С капли дождя диаметром до 1,57 мм, а при -18 °С — до 0,06 мм не замерзают. По сути, это выпадение переохлажденных осадков на покрытие, имеющее отрицательную температуру. Соприкасаясь с дорожным покрытием, капли дождя замерзают, поверхность становится скользкой. По метеорологической классификации — это гололед. Скорость образования обледенения высокая, возникает оно на больших территориях. К этой же группе относят образование скользкости, когда твердые кристаллы льда, находящиеся в воздухе, конденсируются на поверхности покрытия.
      Достаточно редко, но встречается и такое явление, как «ледяной дождь». Ледяной дождь — это дождевые водные капсулы, покрытые тонкой ледяной пленкой, капсулы, которые, попадая на поверхность покрытия, разбиваются и мгновенно замерзают.
      В результате на покрытии образуется гладкая и скользкая поверхность.
      Ледяной дождь образуется при определенных погодных условиях, когда приземные слои воздуха холоднее, чем более высокие (обычно бывает наоборот). Капля воды, попадая из более теплой области в более холодную, в процессе полета не успевает полностью замерзнуть, а лишь капсулируется, то есть превращается в каплевидный закрытый сосуд. Ледяной дождь ощущается человеком тактильно, когда ледяные капли достаточно чувствительно воздействуют на кожу лица.
      Пятую группу составляют те виды скользкости, которые образуются от уплотнения слоя снега на поверхности покрытия.
      Снег метаморфичен, изменчив в свойствах при уплотнении и понижении температуры, повышается его прочность. Если плотность свежевыпавшего снега составляет 100.. .150 кг/м³, то при температуре -1,5 °С и интенсивности движения 100 автомобилей в час его плотность через час достигнет 500.560 кг/м³.

9

Сопротивление срезу (сдвигу) при этом возрастает более чем в 30 раз. Увеличивается и сила сцепления снега с покрытием, а при переходе снега в лед сила сцепления льда с покрытием будет превышать силы сцепления самого льда. При этом чисто механическое удаление льда с поверхности покрытия не представляется возможным, так как на покрытии будет оставаться слой льда.
      Зимняя скользкость на дорожных покрытиях — результат всех видов метеорологических воздействий: снежный накат, замерзание воды на поверхности покрытия (гололед, ледяной налет), гололедица. Несмотря на то, что это генетически разнородные образования, они представляют собой чаще всего пленку льда стекловидной структуры. Для практических целей борьбы со снежно-ледяными образованиями нет необходимости их деления на виды по происхождению.
      Задачей дорожной службы в зимний период является нормативное соблюдение уборки снежных отложений и их своевременный вывоз. Не менее актуальна задача предупреждения и ликвидации зимней скользкости.

§ 2.2.   Влияние состояния покрытия на скорость и безопасность движения

      На скорость и безопасность дорожного движения влияет ряд факторов. Одним из важнейших является взаимодействие шины с покрытием, которое оценивается коэффициентом сцепления у.
      Коэффициент сцепления характеризует относительную скользкость между шинами автомобиля и дорожным покрытием. Наибольшая скользкость возникает при образовании на дорожном полотне ледяной пленки, наличии раствора реагентов, снежно-ледяных образований. В этом случае практически исчезает вторая составляющая при взаимодействии колеса с покрытием (первая — молекулярное взаимодействие), а именно сила деформации резины. Величина тормозного пути автомобиля, этого последнего фактора, отражающего безопасность движения, определяется следующим образом. Длина тормозного пути в первую очередь зависит от скорости и величины коэффициента сцепления.
      Известный закон механики утверждает, что сила (F) равна массе (m) умноженной наускорение (a):
F = m ■ a.                           (2.1)
      В свою очередь, масса равна весу Q (силе тяжести), деленному на ускорение:
m = Q/g.                             (2.2)

10