Статья: Совершенствование критерия Мора – Кулона для расчета дорожных одежд дорог с низкой интенсивностью движения (2024)

Введение. Модуль упругости относится к одной из основных физико-механических характеристик укрепленных местных грунтов. Деформации грунтов и строительных материалов принято описывать законом Гука. К основным методам лабораторных испытаний относятся методы с применением: одноосного сжатия, трехосного сжатия, жесткого штампа. Определение модуля упругости является сложным, продолжительным во времени и трудоемким испытанием. Существуют эмпирические модели, которые описывают взаимосвязь модуля упругости от разных параметров и характеристик (прочности на сжатие, содержания вяжущего в смеси и др.). Однако данные модели в основном разработаны для стабилизированных грунтов и для щебня, укрепленного портландцементом.

Методы и материалы. Для определения закономерности изменения модуля упругости грунтов, укрепленных неорганическими вяжущими материалами, от прочности на сжатие проведены исследования на образцах различных грунтов, укрепленных портландцементом и известью. Для изготовления образцов применялись существующие методики, указанные в нормативно-технической документации.

Результаты. На основе выполненных исследований разработаны две эмпирические модели, отражающие зависимость значений модуля упругости от значений прочности на сжатие грунтов, укрепленных портландцементом и известью.

Обсуждение и заключение. Существующие методы испытаний модуля упругости являются продолжительными и трудоемкими. Разработанные эмпирические модели позволяют получать ориентировочные значения модуля упругости от значений прочности на сжатие образцов грунтов, укрепленных портландцементом и известью.

Комплексное воздействие динамических нагрузок, климатических факторов, агрессивных сред является драйвером преждевременного деформирования асфальтобетонных покрытий. Основными типами разрушений являются: пластические деформации в виде колеи, возникающие при высоких положительных температурах; усталостные трещины в покрытии, образующиеся от действия многократных повторяющихся нагрузок; низкотемпературные поперечные трещины, возникающие в области отрицательных температур при охлаждении покрытия. По современным представлениям, вклад вяжущего в образование обозначенных дефектов достигает до 90–100 %. Однако битум утрачивает свои оригинальные свойства, вступая во взаимодействие с минеральным порошком и формируя асфальтовяжущее, которое выполняет роль связующего в асфальтобетоне. Поэтому прогнозирование поведения асфальтобетонов в широком диапазоне температур и особенно в отрицательной его части целесообразно выполнять, опираясь не на битумное вяжущее, а на асфальтовяжущее. Материалы и методы. Экспериментальные лабораторные исследования материалов выполнены в соответствии с ГОСТ 33133–2014, ГОСТ Р 58400.1–2019, ГОСТ 32761–2014, ГОСТ 58401.1–2019, ГОСТ Р 58400.8–2019, ГОСТ Р 58400.11–2019. В роли объектов исследования выступал битум, наполненный минеральными порошками из известняка и пыли электрофильтров асфальтобетонного завода. Результаты. Обнаружены значительные изменения свойств исходного битума под влиянием различной степени наполнения минеральным порошком из известняка и пыли электрофильтров. Показано, что наполнение вяжущего минеральным порошком (пылью) в максимально допустимом концентрационном пределе изменяет параметр марки PG (Х) на три позиции с 64 оС до 82 оС. Кардинальные данные получены для низкотемпературной устойчивости образцов с обрушением параметра (± Y) c величины -34 оС до -22 оС. Выявляя параметры, отвечающие за низкотемпературное растрескивание системы на уровне асфальтовяжущего, возможно масштабировать знания и на асфальтобетоны.

Введение. Сложная система взаимодействия характеристик системы Водитель-Автомобиль-Дорога-Среда (ВАДС) является предметом исследований ученых всего мира. Если объяснить закономерности явлений, присутствующих при совершении ДТП, то можно смоделировать некоторые транспортные процессы. Для этого необходимо рассмотреть большое количество признаков, разделяя их на статические и динамические. Особое внимание уделяется последним, из-за нестабильности состояния характеристик. К этой категории относятся интенсивность транспортного потока и погодные условия. Существует немало методов по повышению точности прогностических моделей, но такой применяется впервые. Главная особенность данного метода – логическая и статистическая обоснованность автоматизации подбора широт интервалов. Это необходимо не только для группировки признаков, но и для повышения их значения при совместном анализе. Например, для интенсивности транспортных потоков ширина может быть 100 авт/час (0-100, 101-200, 201-300 и т. д.), но она не будет эффективна с прогностической точки зрения для ширины интервала температуры воздуха 5°С (-25 - -20, -19 -15, -14 - 10 и т. д.). Соответственно, целью работы стало определение эффективных прогностических широт интервалов интенсивности транспортного потока (зависимый признак) и погодных условий (независимые признаки).

Материалы и методы. Данная работа является продолжением большого проекта по повышению безопасности дорожного движения, в котором уже проводились подобные исследования, для определения эффективных широт интервалов с использованием ранговой корреляции Спирмена. Установлены значения, при которых температурные режимы (воздуха, почвы и точки росы) лучше всего описывают интенсивность транспортного потока. Для комплексной характеристики потребовалось провести дополнительный анализ оставшихся независимых признаков. Созданы новые алгоритмические структуры с использованием языка программирования Python, в которых последовательно сравнивались установленные широты интервалов признаков таким образом, чтобы отработать все возможные их комбинации. Каждый результат подвергался корреляционному анализу, и рассчитывалась вероятность ошибки.

Результаты. В результате экспериментального подбора широт интервалов определены самые эффективные из них. Критерием отбора стал последующий корреляционный анализ. Принимались значения коэффициента больше 0,7 или меньше -0,7. Также рассчитывалась вероятность ошибки, принимались значения меньше 0,05. Таким образом, получено большое количество комбинаций, отвечающих необходимым условиям. Далее для каждого признака подобрана та ширина интервала, при которой она чаще встречается с другими, а в случае одинакового количества встреч является наименьшей из них.

Заключение. В результате проделанной работы определены эффективные широты интервалов, в которых анализировались исследуемые признаки. Эта работа в последующих трудах способствовала качественному обучению модели. Благодаря чему была создана программа по прогнозу интенсивности транспортного потока, зависящей от показателей погодных условий, с использованием нейронных сетей.

Введение. Аварийность в городах и вне населенных пунктов имеет свои особенности, которые исследуются в различных работах. Однако изменение характеристик транспортного, пешеходного потока, структуры улично-дорожной среды отмечаются не сразу после пересечения границы города. Расчеты показывают, что именно в пригородной зоне отмечается наибольшая плотность ДТП, а также высокая доля аварийно-опасных участков. Также в последнее время отмечается усиление процесса субурбанизации, что приводит к увеличению пригородных зон. В связи с этим оценка влияния различных факторов на аварийность в границах пригородных территорий является актуальной научной задачей. Цель работы – исследование влияния факторов внешней среды на аварийность в пригородной зоне на примере г. Барнаула.

Материалы и методы. Исследование проведено на примере пригородной зоны г. Барнаула, границы которой установлены согласно транспортной методике. Эмпирической основой работы выступили данные о ДТП, зафиксированные на отрезках федеральных автомобильных дорог в границах пригородной зоны в период с 2018 по 2023 гг. Для каждого ДТП из выборки определен период суток и погодные условия (температура воздуха, количество осадков и скорость ветра). Для определения характера влияния выбранных факторов применена теория относительного риска.

Выводы. В результате исследования выделены особенности аварийности в пригородной зоне в сравнении с загородными и городскими дорогами. Также выявлен характер влияния группы основных внешних факторов: периоды суток и погодные условия. Среди периодов суток представлены день, гражданские, навигационные, астрономические сумерки и ночь. В рамках погодных условий проанализированы температура воздуха, количество осадков и скорость ветра.

Рамки исследования/возможность последующего использования результатов научной работы. Результаты исследования могут применяться при дальнейшем комплексном исследовании аварийности в пригородных зонах крупных городов. Практическое значение. Выявленные особенности аварийности и зависимости относительного риска возникновения ДТП в пригородной зоне от внешних факторов могут использоваться при проведении превентивных мероприятий на улично-дорожной сети, а также при развитии интеллектуальных транспортных систем.

Оригинальность. Впервые определены зависимости относительного риска возникновения ДТП в пригородной зоне в результате действия группы основных факторов внешней среды (периода суток и погодных условий).

Введение. При замедлении транспортного средства, в особенности на скользком покрытии, возможна потеря устойчивости движения системы электромеханического привода, сопровождающаяся возбуждением автоколебаний с высокими амплитудами. Зарождение автоколебаний возникает при росте скорости скольжения и снижением силы трения. При этом резко повышается динамическая нагруженность системы привода, что может привести к выходу её из строя. Вследствие этого разработка методов подавления автоколебательных явлений является актуальной задачей. Цель исследования – проверка методами экспериментальных исследований эффективности работы алгоритма подавления автоколебаний в электромеханической системе привода колеса при торможении.

Материалы и методы. Исследование работоспособности и эффективности алгоритма выполнено с применением методов натурных экспериментов при сопоставлении результатов заездов с последующим интенсивным торможением транспортного средства как с деактивированной, так и активированной системой подавления автоколебаний.

Результаты исследования. С помощью метода натурных экспериментов установлена работоспособность и эффективность алгоритма подавления автоколебаний при выполнении замедления, который позволяет снизить величины максимальных амплитуд в 6 раз, усреднённых амплитуд в 3…3,5 раза, исключая при этом изменения знака момента при интенсивных замедлениях транспортного средства.

Заключение. Алгоритм подавления автоколебаний можно рекомендовать для практической разработки систем управления замедлением транспортных средств.

Введение. Гидродинамическое давление играет значительную роль в работе транспортно-технологических машин, используемых в зонах затопления для проведения восстановительных и неотложных работ. Изучение этого влияния имеет большую актуальность в связи с необходимостью повышения эффективности и безопасности операций в условиях водной среды. Гидродинамическое давление может вызывать изменения в поведении машины, влиять на ее маневренность и устойчивость. Понимание этих процессов позволяет разрабатывать более эффективные методы борьбы с негативными последствиями воздействия водной среды на работу машин, может оценить безопасные условия их применения. Целью исследования влияния гидродинамического давления на движение транспортно-технологических машин через водную преграду вброд, на примере полноприводного экскаватора-погрузчика с равновеликими колесами, является определение критических значений параметров водной преграды, при которых обеспечивается эффективное и безопасное преодоление водных препятствий данной техникой.

Материалы и методы. Для анализа использовались теоретические исследования, связанные с влиянием водного потока на движение самоходных колесных машин. Проводилось математическое моделирование прямолинейного движения экскаватора-погрузчика через водную преграду различной глубины и скорости течения. В качестве основных исследуемых параметров были приняты поперечное (лобовое) гидродинамическое сопротивление, продольное (боковое) гидродинамическое давление и нормальные реакции на колесах машины.

Результаты. Выведены математические зависимости для определения нормальных реакций на передней и задней осях экскаватора-погрузчика при воздействии поперечного гидродинамического сопротивления в стоячей воде, нормальных реакций на левом и правом бортах машины при воздействии продольного гидродинамического давления на неподвижную и движущуюся машину, приведены графические зависимости нормальных реакций на колесах от глубины водного потока.

Обсуждение и заключение. Наличие неблагоприятных факторов водной среды, влияющих на движение транспортно-технологических машин через водную преграду, дает основание для разработки методики определения предельных параметров затопления, при которых машины смогут безопасно и эффективно выполнять работы в зонах затопления. Исследование влияния гидродинамического давления на транспортно-технологические машины является важной задачей, направленной на решение этой проблемы. Полученные результаты помогут развивать технику и технологии для работы в условиях повышенного гидродинамического давления, что способствует развитию отраслей, связанных с работой наземных транспортно-технологических машин в водной среде.

Введение. Основным элементом эскалатора метрополитена является опорная металлоконструкция, на которую устанавливаются все элементы, узлы и агрегаты, обеспечивающие его функционирование в качестве грузоподъёмной машины непрерывного действия. Опорная металлоконструкция должна выдерживать не только собственный вес и суммарный вес прикреплённых к ней узлов и механизмов, но и обеспечивать стойкость к динамическим нагрузкам, возникающим в процессе их работы. Осуществление всесторонних диагностических мероприятий, направленных на анализ уровня износа и определение остаточного ресурса металлоконструкций эскалаторов, наталкивается на ряд сложностей, связанных с высокими требованиями к временным, материальным и финансовым затратам, а также с нарушением работы общественной транспортной системы. Основная цель, стоящая перед данным исследованием, состоит в том, чтобы оптимизировать сроки для фиксации исходных данных, получаемых в ходе диагностического обследования металлоконструкций эскалаторов при очевидном уменьшении продолжительности их вынужденных простоев.

Материалы и методы. При написании статьи применялись данные комплексного обследования эскалаторов на базе ГУП «Петербургский метрополитен» в количестве 218 шт. в период с 2005 по 2019 гг., а также конструкторская документация, статистические методы и методы математического моделирования.

Результаты. Использование математической модели и принципа рационализации позволяет существенно сократить временные и, следовательно, иные затраты при определении коррозионного эффекта.

Заключение. Применение предлагаемого подхода к рациональному распределению периодов времени для проведения диагностических обследований эксплуатируемых металлоконструкций эскалаторов приводит к превентивному получению итоговой прогнозной оценки величины коррозионного эффекта при сокращении общего срока проведения контрольных мероприятий на 38 %. Принцип рационализации может быть употреблен также при осуществлении ускоренных испытаний на коррозионную стойкость материалов.

Введение. В статье поднимаются проблемы, связанные с электрогидравлическим шпуровым разрушением негабаритных монолитных объектов, которые встречаются, в частности, на территории проведения строительных работ. На данный момент оценка эффективности внедрения технологии отсутствует, из чего следует: необходим метод обоснования оптимального режима разряда и его воспроизводимости на промышленных установках. Цель статьи: обоснование оптимальных энергетических параметров для разрушения монолитных объектов шпуровым электрогидравлическим способом.

Материалы и методы. Произведен анализ факторов шпурового электрогидравлического разрушения монолитных объектов – выявлены наиболее значимые факторы. Предлагается характеризовать режим разряда набором параметров, отвечающих за переходные процессы в моменты разрушения проводника, длительностью разряда и количеством вводимой энергии, вычисление которых представлены на страницах публикации.

Результаты и обсуждение. На основании выявленных действующих факторов разработан стенд для регистрации явления электрогидравлического эффекта. Выведены параметры обеспечения воспроизводимости режима разряда в зависимости от изменения величины индуктивности разрядного контура. Предложено формирование области применения на основании анализа данных.

Заключение. Результаты исследования позволяют простое планирование эксперимента для оценки эффективности внедрения технологии. Статья заинтересует научные кадры в области электрогидравлических и электроимпульсных технологий, сотрудников организаций, задействованных в расчистке территорий от монолитных объектов.