О влиянии ошипованных шин на износ дорожного покрытия. Лушников_Мир_Дорог_2018_03. 28перспективы планы решения
 Скачать 145.19 Kb.
|
|
28 перспек тивы. п ланы. решени я мир дорог | март О ВЛИЯНИИ ОШИПОВАННЫХ ШИН НА ИЗНОС ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ На различных транспортных средствах в зимних условиях широко применяются шины с шипами противосколь- жения (ошипованные шины). В определенных условиях (гололед, снежный накат и т.п.) это приводит к повыше- нию безопасности движения. Однако, наряду с положительным эффектом, это приводит и к ряду негативных последствий. Н.А Лушников, к.т.н., П.А. Лушников к.т.н. Н апример, сцепление ошипо- ванных шин с дорожными покрытиями без снежно-ледя- ных отложений, как правило, ниже, чем у таких же шин без шипов. Применение ошипованных шин на таких покрытиях приводит также к значительно более интенсивному их изнашиванию и образованию колей- ности, которая существенно снижает безопасность дорожного движения. В данной статье рассмотрены некото- рые вопросы, связанные с разработкой правил, регламентирующих примене- ние шин с шипами. В Российской Федерации величина ущерба от использования ошипован- ных шин может достигать 200 млрд. руб. в год [1], в зависимости от ин- тенсивности и скорости движения транспортных средств, свойств исполь- зуемых шин и шипов противосколь- жения, состояния и состава покрытия, погодно-климатических и других факторов. Следует отметить, что ин- тенсивный износ дорожного покрытия автомобильными шинами с шипами противоскольжения приводит к суще- ственному ухудшению экологической обстановки, особенно в городских условиях: например, в Москве за год колесами автомобилей стирается при- мерно 400 тыс. тонн материала дорож- ного покрытия, которое превращается в мелкодисперсную пыль [1]. Очевидно, что снижения ущерба можно добиться только при условии ком- плексного применения мероприятий по ограничению разрушающего воздей- ствия ошипованных шин на дорожное покрытие и повышению его износо- стойкости. Опыт Скандинавских стран свидетельствует об эффективности принятых ими законодательных требо- ваний, которые позволили значительно снизить износ дорожного покрытия. При решении этой задачи очень важно создать адекватную реальным условиям методику сертификации ошипованных шин по критерию износа дорожного покрытия, а также самих дорожных покрытий по тому же критерию. В на- стоящее время требования к шипам и ошипованным шинам регламенти- руются рядом документов [2,3], основ- ным из которых является Технический регламент «О безопасности колесных транспортных средств» (ТР ТС), в ко- тором определены основные требова- ния к ошипованным шинам. Следует отметить, что в ТР ТС 018/2011 вошли только три из семи параметров, зна- чительно влияющих на интенсивность изнашивания дорожного покрытия. Поэтому Технический регламент нужда- ется в корректировке. С целью оценки износа дорожного покрытия ФГУП НАМИ разработал проект Межгосударственного стандарта «Автомобильные транспортные сред- ства. Шины пневматические зимние, оборудованные шипами противосколь- жения. Метод испытания по оценке износа дорожного покрытия». Рассмотрим подробнее указанный проект ГОСТа. Представленный проект стандарта устанавливает сравнитель- ный метод испытаний ошипованных шин по оценке влияния некоторых параметров ошипованной шины: (масса шипа; выступ шипа за пределы протек- тора; количество шипов на погонный метр) на износ дорожного покрытия и сцепные свойства самих шин. Прежде всего отметим, что методика сравни- тельных испытаний должна предус- матривать контроль всех параметров «нормативной шины» (проект рас- сматриваемого ГОСТа), оказывающих влияние на износ дорожного покрытия, а именно: 1. Параметры шипов, влияющие на ин- тенсивность изнашивания дорожного покрытия, в соответствии с ТР ТС 018/2011 «О безопасности колесных транспортных средств»: ◆ масса шипа; ◆ выступ шипа за пределы протектора; ◆ количество шипов на погонный метр; 2. Параметры, влияющие на интенсив- ность изнашивания дорожного покры- тия, не вошедшие в требования ТР ТС 018/2011, но присутствующие в ГОСТ Р 54916–2012 «Шины пневматические ошипованные. Основные показатели качества»: ◆ сила давления износостойкого элемен- та шипа на дорожное покрытие; 29 мир дорог | март ◆ сила удержания шипа в протекторе шины; 3. Параметры, влияющие на интен- сивность изнашивания дорожного покрытия, не вошедшие в требования ТР ТС 018/2011 и ГОСТ Р 54916–2012 «Шины пневматические ошипованные. Основные показатели качества», но ко- торые необходимо контролировать при проведении испытаний: ◆ площадь износостойкого элемента, воздействующего на дорожное покры- тие, для различных типов шипов; ◆ скорость движения автомобиля; ◆ температура окружающего воздуха; ◆ состояние дорожного покрытия (мо- крое, сухое, загрязненное и т. д.). Еще раз подчеркнем, что при иссле- довании износа дорожных покрытий, включая и сравнительные испытания, все перечисленные параметры необхо- димо обязательно контролировать. Между тем, в рассматриваемом проекте ГОСТ отсутствует ряд регламентиру- емых важнейших требований, суще- ственно влияющих на износ дорожного покрытия, такие как сила давления износостойкого элемента шипа на до- рожное покрытие, площадь износостой- кого элемента шипа, воздействующего на дорожное покрытие, сила удержания шипа в протекторе шины. В разделе 5.1 проекта ГОСТ регламен- тируются требования к метеорологи- ческим условиям при испытаниях: «… температура окружающего воздуха и мокрого дорожного покрытия при ис- пытаниях по оценке влияния на износ дорожного покрытия от +2 ºС до +35 ºС. Допустимое колебание температуры во время проведения одного испытания не более 10 ºС». Между тем в России дорожные покрытия изнашиваются шипами противоскольжения в диа- пазоне температур от плюс 7° — 10 °C до минус 25–40 °C. Исследованиями установлено, что при понижении температуры ниже 0 °C износ асфаль- тобетона шипами противоскольжения повышается и имеет существенно нелинейную характеристику. Поэтому предложенные в проекте ГОСТа сравнительные испытания дорожного покрытия шипами противоскольжения на износ при положительных температу- рах не могут соответствовать реальному износу асфальтобетона при температуре ниже 0 °C. При исследовании взаимодействия шипов противоскольжения с дорожным покрытием можно выделить три меха- низма повреждения покрытия: 1. Ударное повреждение; 2. Царапание поверхности; 3. Компрессионное повреждение при вдавливании шипа, сопровождающееся возникновением критических напряже- ний и краевых эффектов. Между тем, представленный проект ГОСТа не предусматривает реализацию двух из перечисленных механизмов по- вреждения дорожного покрытия (п. 2, п. 3). Это связано с неправильным под- бором материала тестовых контроль- ных фрагментов дорожного покрытия, выполненных из гранита. Оценка абразивного износа асфаль- тобетонного покрытия на основании измерения потери массы гранита некор- ректна, так как это совершенно разные материалы, их физико-механические свойства существенно различаются. Для подтверждения корректности подобной замены материала необходимы соответ- ствующие исследования. Для оценки степени износа поверхно- сти дорожного покрытия (без приме- нения ошипованной резины) обычно применяют метод абразивного износа на кругах истирания. Степень износа каменного материала обычно оцени- вается в полочном барабане. Однако механизм воздействия на дорожное покрытие шин с шипами несколько иной. Он может быть приравнен к опре- делению твердости горной породы, т. е. сопротивляемости внедрению в них индентора диаметром 2–3 мм. Этот показатель характеризуется величиной нагрузки на единицу площади в момент хрупкого разрушения образца. В этом случае вязкость (пластичность) мате- риала образца будет иметь большое значение. При этом каменный материал с большой прочностью (твердый, непла- стичный) может иметь более высокий показатель потери мелкого материала, чем менее прочный, но пластичный. Поскольку гранит относится к первому типу материалов, а асфальтобетон — ко второму, неправомерно сравнивать их по этому показателю, а тем более заменять пластичный материал на твер- дый. Следует также отметить, что асфальтобетон на разных битумных вяжущих будет обладать различной твердостью. Ее с помощью изменения состава смеси можно изменять в широ- ких пределах. Она не будет привязана к конкретному значению, получаемому для определенного каменного материала (например, гранита). При оценке износа покрытия следует учитывать плотность и пористость асфальтобетона, а также свойства материалов, входящих в состав асфаль- тобетонной смеси: размер, количество и характеристики щебня, количество и адгезионные свойства битумного вя- жущего, вид и количество добавок. Таким образом, данный документ не со- ответствует реальным условиям взаи- модействия ошипованных автомобиль- ных шин с дорожными покрытиями, не решает задачу снижения разрушаю- щего воздействия шипов противосколь- жения на дорожное покрытие. В настоя- щее время актуальна задача разработки ГОСТ: «Автомобильные дороги. Дорожные покрытия. Методы оценки износа дорожного покрытия шинами пневматическими ошипованными». Представляется, что этот документ должен разрабатываться с участием специалистов-дорожников с учетом изложенных выше факторов. Комплексное решение вопроса о сни- жении износа дорожного покрытия, на наш взгляд, заключается в следую- щем: 1. Необходимо установить и контроли- ровать дифференцированные по реги- онам РФ сроки использования зимних ошипованных шин. 2. Необходимо включить в ТР ТС 018/2011 дополнительное требование к предельно допустимой силе давления на дорожное покрытие шипов проти- воскольжения. Этот параметр — один из основных, влияющих на износ дорожного покрытия, поэтому его кон- троль должен быть обязательным. 3. «Нормативная шина» при проведении «сравнительных испытаний» должна отвечать всем требованиям «Основных показателей качества» по ГОСТ Р54916– 2012. Отсутствие одного или нескольких требований является недопустимым. 4. Важнейшим условием эффективности рассматриваемого стандарта является соответствие условий испытаний оши- пованных шин с целью их сертифика- ции реальным дорожным условиям. 5. Свойства тестовых образцов, на ко- торых проводятся сравнительные испытания износостойкости дорожного покрытия, должны соответствовать свойствам дорожного покрытия. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Отчет по НИР: «Исследование влияния зимних шин и различных видов шипов проти- воскольжения на асфальтобетонные и бетонные покрытия проезжей части дорог с разра- боткой мероприятий по обеспечению сохранности автомобильных дорог». МАДИ, 2014. (Договор № ФДА 47/235 от 19.11.2013 г.) 2. ТР ТС 018/2011 «О безопасности колесных транспортных средств». Информавтодор, 2011. 3. ГОСТ Р 54916–2012 «Шины пневматические ошипованные. Основные показатели каче- ства». Информавтодор, 2012. |