Виды коэффициента сцепления и особенности взаимодействия автомобильной шины с покрытием при различных режимах движения колеса.

Различают два вида коэффициента сцепления; коэффициент продольного сцепления cpi, соответствующий началу пробуксовывания или проскальзывания колеса при его качении в плоскости движения; коэффициент поперечного сцепления Ч>2 при условии бокового заноса, когда колесо одновременно и вращается и скользит в бок (боковое скольжение).
Коэффициент сцепления зависит от вида покрытия. его состояния, типа и конструкции шин.

Рисунка протектора шин, степени изношенности покрытия, скорости движения, нагрузки на колесо, температуры и других факторов (табл. 2.3 и рис. 2.2—2.4). Наибольшее влияние оказывают вид и состояние покрытия, а также скорость движения. Поэтому для объективной оценки состояния дорог необходимо в каждом случае изме-.рять коэффициент сцепления при нормированной скорости 60 км/ч.

Следует иметь в виду, что в нормативных документах обычно приведены значения коэффициента сцепления при скорости 60 км/ч. В этом случае, чтобы перейти к другой скорости, можно также пользоваться формулой (2.1), подставив вместо фго значение фоо, а вместо скорости 20 км/ч — скорость 60 км/ч.

18. Пути повышения сцепных свойств дорожного покрытия.

На сухом покрытии величина коэффициента сцепления практически не зависит от скорости движения. На влажных покрытиях величина коэффициента сцепления уменьшается с увеличением скорости. Характер взаимосвязи между скоростью движения и вели чиной коэффициента сцепления показан на рис 1.
Исследования (Cleveland, 1987) 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 (Satterthwaite, 1976; Ivey, Griffin, Newton og Lytton, 1981; Brodsky og Hakkert, 1988; Ragnoy, 1989). Если степень риска по пасть 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 (Ragnoy, 1989). Величина риска на влажном покрытии возрастает с увеличением атмосферных осадков, особенно на дорогах с изношенным дорожным покрытием (Schandersson, 1989).
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 скользкость 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.
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 (Kielland, 1988).
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.).
Для борьбы с зимней скользкостью дорожного покрытия применяются разные методы. Наиболее широко используется россыпь песка с размером частиц 0,2...5 мм, имеющих кубическую форму и острые грани. Могут применяться также топливные дробленые металлургические шлаки, высевки и др. Для предупреждения смораживания частиц песка, предупреждения сбрасывания его с дорожного покрытия автомобилями и сдувания ветром добавляют гигроскопические соли (хлорид натрия или хлорид кальция). Расход соли 30...40 кг на 1 м3 песка. Такая смесь песка с солью хорошо удерживается на проезжей части.
В последние годы широкое распространение получило строительство шероховатого покрытия с втапливанием щебня, обработанного битумом, в мелкозернистый асфальтобетон. Достоинствами этого метода являются простота осуществления, и достижение необходимого коэффициента сцепления сразу после укладки асфальтобетонной смеси. При этом длительное время не требуется устройство поверхностной обработки.
Для втапливания используется гранитный щебень размером 18 или 12 мм, обработанный битумом. Расход щебня 12 кг/м2. Мелкозернистый асфальтобетон, в который втапливается щебень, имеет следующий состав, % по массе: щебень размером 9,5... 15 мм — 30; песок — 51,7...54,7; минеральный порошок — 7,9...9,9; битум — 7,4...8,4. При устройстве такого дорожного покрытия применяется следующая технология. Сначала укладывают мелкозернистую асфальтобетонную смесь. Следом за укладчиком движется самоходный распределитель щебня, затем катки разной массы, уплотняющие смесь и втапливаемый щебень.
Резкое снижение аварийности на влажном дорожном покрытии (в 5 раз) достигается в случае, когда слой износа укладывают из смеси, содержащей 76 % каменного материала размером до 9 мм и 15 % битумной эмульсии.
В некоторых странах для получения высокого коэффициента сцепления дорожного покрытия сразу же после укладки в горячий асфальтобетон втапливают дробленый песок.
Заключение

К сцепным качествам дорожных покрытий традиционно имеются некоторые требования, которые мы сегодня рассмотрели подробнее.
Сцепные качества автомагистралей являются очень важной эксплуатационно-транспортной характеристикой, которая во многом определяет взаимодействие поверхностей покрытий с шинами автомобиля при различной его маневренности и режиме движения.
Коэффициент сцепления не должен быть ниже показателя 0,45 на всей протяжности автомагистрали при скорости движения авто в 60 километров в час на мокром покрытии. Если же участок движения сложный – коэффициент не должен быть менее 0,5, При увеличении скорости до 80 километров в час коэффициент не должен снижаться более чем на 0,05 на обычном и 0,1 на сложном участке дорожного движения. Напомним, что подобный коэффициент измеряется при задаче дороги в эксплуатацию.
В процессе эксплуатации автомагистрали коэффициент не должен быть ниже 0,4 (при 60 километрах в час и мокром покрытие). Такой же показатель должен иметь и коэффициент покрытия остановочных полос.
Сцепные качества покрытия в их поперечном профиле должны быть равными вне зависимости от средних скоростей движения транспорта и числа полос движения. Разница указанных коэффициентов не должна превышать 0,05-0,1 на проезжей и 0,1-0,15 на краях проезжей части. В основном, на сцепные качества влияет шероховатость, которая обеспечивает быстрый сток воды, минимизацию износа протекторов шин, оптимальный уровень шума и высокий коэффициент сцепления. Всем этим требованиям в наибольшей мере отвечает покрытие со средней высотой выступов в 1,5 миллиметра.