Способ обеспечения экологической и технической безопасности на объектах дорожного хозяйства

Аннотация

В.Ф. Желтобрюхов, Ю.Н. Ильинкова, Н.В. Колодницкая, В.М. Осипов

Дата поступления статьи: 03.12.2013

Статья посвящена рассмотрению антигололедной композиции на основе природных материалов: хлористого магния (бишофита) и глауконита как способа обеспечения экологической и технической безопасности на объектах дорожного хозяйства. По одному из основных параметров безопасности дорожного движения - коэффициенту сцепления выявлены преимущества применения экокомпозиции перед другими широко применяемыми противогололедными реагентами.  

Ключевые слова: антигололедная экокомпозиция, противогололедный материал, коэффициент сцепления, коэффициент аварийности, экологическая безопасность, техническая безопасность

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (по отраслям и сферам деятельности)

Коэффициент сцепления колеса транспортного средства с дорожным покрытием является одним из основных параметров безопасности движения.
Согласно ГОСТ 30413-96: коэффициент продольного сцепления -  отношение максимального касательного усилия, действующего вдоль дороги на площади контакта сблокированного колеса с дорожным покрытием, к нормальной реакции в площади контакта колеса с покрытием [1].
В соответствии с требованиями к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения,  ГОСТ Р 50597-93: коэффициент сцепления покрытия должен обеспечивать безопасные условия движения с разрешенной на данном участке скоростью и быть не менее 0,3 при его измерении шиной без рисунка протектора и 0,4- шиной, имеющей рисунок протектора [2].
Коэффициент продольного сцепления может быть измерен двумя способами [3]:
1. По максимальному замедлению: значение замедления при торможении зависит от силы сопротивления скольжения  φ=jK_э /g, где φ-коэффициент сцепления, j - зарегистрированное с помощью деселерометра установившееся замедление, K_э – коэффициент эффективности торможения.
2.  По измерению тормозного пути автомобиля: φ= K эν²а/(254·lT)±i, где      ν²а – скорость автомобиля, км/ч;  l_T – длина тормозного пути, м; i – продольный уклон дороги, доли единицы.
Взаимодействие колеса автотранспорта с дорожным покрытием зависит от многих факторов и параметров, преобладающие факторы системы ВАДС (водитель – автомобиль – дорога – среда) представлены в таблице 1.

Таблица № 1
Преобладающие влияющие факторы системы ВАДС [4]

Как указано выше, одними из основных факторов, влияющих на коэффициент сцепления, является снег и наледь на дорожном покрытии. В зимнее время на большей территории Российской Федерации, столбик термометра опускается до минусовых температур, выпадают осадки, преимущественно в виде снега, что влечет за собой образование гололедицы, если срочные меры по уходу за дорожным полотном не принимаются, то происходит резкое снижение коэффициента сцепления и как следствие увеличивается количество ДТП [5]. На занесенной снегом дороге, коэффициент сцепления может опуститься до минимальных значений (менее 0,1), в результате степень риска ДТП увеличивается в 4,5 раза [5, 6, 7, 8].
Величину коэффициента сцепления связывают с коэффициентом аварийности К_ав, который является отношением скоростей при смене условий движения. Увеличение К_ав  соответствует переходу с предыдущего участка на последующий худшего качества, хорошей дороге (φ = 0,7) соответствует К_ав =1. Для оценки дорог по безопасности движения принято соотношение между коэффициентами сцепления и аварийности, представленное в таблице 2 [6].

Таблица № 2
Соотношение между коэффициентами сцепления (φ) и аварийности (К_ав)

Следует отметить, что зависимость К_ав от φ нелинейная, резкое нарастание коэффициента аварийности начинается при значениях коэффициента сцепления больше 0,4.
Для обеспечения безопасности дорожного движения, согласно требованиям ГОСТ Р 50597-93 проезжая часть дорог и улиц, поверхность разделительных полос должны быть чистыми, без посторонних предметов, не имеющих отношения к их обустройству [2].
В связи с этим, наиболее важным мероприятием зимнего содержания дорог является обработка противогололедными материалами [9]. Мы предлагаем увеличивать коэффициент сцепления в зимнее время с помощью антигололедной экокомпозиции [10], включающей в себя как компонент, способствующий быстрому растоплению льда, в виде бишофита [11], так и абразивный  экологичный компонент – глауконит, участие которого при необходимости, особенно низких температурах, сможет позволить экстренно увеличить коэффициент сцепления.
Проведенные исследования [7] харьковскими учеными по выявлению наиболее эффективного противогололедного материала, с помощью коэффициента сцепления, среди наиболее широко применяемых:  технической соли, противогололедного материала на основе хлористого калия, а также  на основе  модифицированного хлористого магния, проводимые при максимальных, средних и минимальных температурах: 16-18 ºС, 8-10 ºС и 2-4 ºС показали, что средний коэффициент сцепления по заездам во всех трех случаях, при разных температурных интервалах выше у материала на основе хлористого магния: φ=0,50-0,51. Также была отмечена большая плавящая способность противогололедного материала на основе хлористого магния, особенно при более низких температурах. На основании данных, полученных исследователями в этом вопросе,  у нас есть основание полагать, что применение экокомпозиции на основе природных материалов, к которым относится хлористый магний и глауконит является более целесообразным по сравнению с другими наиболее распространенными противогололедными  реагентами, а именно технической соли и материалов на основе хлористого калия.
Применение данной экокомпозиции согласно требованиям охраны окружающей среды к противогололедным материалам (ОДН 218.2.027-2003) является экологически безопасным [12]:

1. Основные компоненты, входящие в данную экокомпозицию, отвечают гигиеническим требованиям.
2. Не оказывают токсического воздействия на окружающую среду, бишофит входящий в экокомпозицию является стабильным продуктом, в окружающей среде не трансформируется.
3. Не содержит примесей тяжелых металлов и других опасных веществ в опасных концентрациях.
4. Кристаллическая структура глауконита, входящего в состав данной экококомпозиции, предопределяет его способность к катионному обмену, способствует умягчению воды и ее очистке [13].
5. Высокая эффективность глауконита при очистке воды от солей тяжелых металлов, ряда органических и неорганических соединений, радионуклидов [14].

Применение в зимнее время данной анигололедной экокомпозиции будет обеспечивать как техническую, так и экологическую безопасность на объектах дорожного хозяйства.

Литература:

1. ГОСТ 30413-96 Дороги автомобильные. Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием.
2.  ГОСТ Р 50597-93 Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения.  УДК 625.711.3:006.354 от 01.07.1994
3. Ремонт  и  содержание  автомобильных  дорог. Справочник / Под ред. А.П. Васильева. – М.: Транспорт, 1989. – 287с.
4. Коэффициент сцепления: новая старая реальность / А. В. Кочетков, М. Л. Ермаков, Э. И. Деникин и др. // Дорожная держава. № 14. - 2008. - С. 36-43.
5. Васильев А.П. Состояние дорог и безопасность движения автомобилей в сложных погодных условиях. – М.: Транспорт, 1976. – 224с.
6. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопасность движения. – М.: Транспорт, 1993. – 271с.
7. Седов А.В. Сравнительный анализ противогололедных материалов по критерию безопасности движения // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2005. №30. С. 104-106.
8. Христофорова А.А., Филиппов С.Э., Гоголев И.Н. Разработка жестких покрытий карьерных дорог с применением активированной резиновой крошки [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2011, №4. – Режим доступа http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4y2011/599 (доступ свободный) - Загл. С экрана. – Яз. рус.
9. Matsuzawa, M., Y. Ito, and Y. Kajiya, Transportation Research Circular E-C063: Development of Advanced Snowbreak Fences, Sixth International Symposium on Snow Removal and Ice Control Technology (04-020), Spokane, Wash., June 7–9, 2004, pp. 636–644 [Online].Available: http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/circulars/ec063.pdf
10. Ильинкова Ю.Н. Разработка антигололедной композиции на основе природных материалов // Экология России и сопредельных территорий. Материалы XVIII международной экологической студенческой конференции / Новосибирский национальный исследовательский государственный университет. Новосибирск, 2013. C. 111.
11. Shi, X., et al., Evaluation of Alternative Anti-icing and Deicing Compounds using Sodium Chloride and Magnesium Chloride as Baseline Deicers—Phase I, Final Report No. CDOT-2009-1, Colorado Department of Transportation, Denver, Feb. 2009.
12. Желтобрюхов В.Ф., Ильинкова Ю.Н, Колодницкая Н.В., Осипов В.М. Преимущества применения новой антигололедной композиции над традиционной пескосоляной смесью на объектах дорожного хозяйства [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, №3. – Режим доступа http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1875 (доступ свободный) - Загл. С экрана. – Яз. рус.
13.  Дриц В.А.  Проблемы определения реальной структуры глауконитов и родственных тонкодисперсных силикатов. М.: Химия, 1993. 200 с.
14. Цыганкова Л.Е. Глауконит Бондарского месторождения Тамбовской области – перспективный полифункциональный сорбент / Л. Е. Цыганкова, А. С. Протасов, В. И. Вигдорович, А.И. Акулов // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2012. Т. 17. № 2. С. 735-741.