Реферат.Проектирование и строительство АД в сложных условиях. Экономическое обоснование параметров дороги
 Скачать 2.2 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВО "Уральский государственный лесотехнический университет" Институт заочного обучения Кафедра транспорта и дорожного строительства РЕФЕРАТ по дисциплине: «Проектирование и строительство автомобильных дорог в сложных условиях» на тему: «Экономическое обоснование параметров дороги» Выполнил: магистрант гр. Преподаватель: доцент кафедры ТиДС Екатеринбург, 2022 Содержание
Введение Количественные и качественные показатели работы автомобильных транспортных средств во многом предопределяются состоянием и степенью развития дорог, в связи с этим повышение эффективности его работы невозможно без автоматизации и усовершенствования сети автомобильных дорог, обеспечение их возможности в различные времена года и в любых погодных условиях. Во все времена в Российской Федерации ставились большие и важные задачи дорожной отрасли на региональном и государственном законодательных уровнях. Как правило в них предусматривается продолжение дальнейшего развития дорожного хозяйства в отдаленных от столицы регионах. Особенно остро акцентируется требование к улучшению эксплуатационных качеств существующих автомобильных дорог. Автомобильный транспорт в стране является одним из наиболее массовых, обеспечивает экономию времени при перевозке пассажиров и грузов, способствует расширению связей между отдельными регионами, вовлекает в процесс общественного воспроизводства ресурсы различных регионов государства. При этом передвижение транспорта не может осуществляться без автомобильных дорог, стоимость которых, как и стоимость других производственных фондов, не уничтожается в процессе производства, а компенсируется и отражается на стоимости транспортных услуг. В настоящее автомобильные дороги являются сложными инженерными сооружениями, которые предназначены для выполнения транспортных перевозок и обслуживания пользователей дорожных услуг – водителей и пассажиров. Для пользователей наиболее важными критериями являются транспортно-эксплуатационные свойства дороги, которые обеспечивают непрерывность, оптимальную скорость, удобство и безопасность дорожного движения; высокую пропускную способность; возможность передвижения транспортных средств с допустимыми габаритными размерами, осевыми нагрузками и общей массой в любое время года и в любых погодных условиях. Степень соответствия дороги этим критериям и безопасность движения определяются геометрическими параметрами дороги, прочностью дорожной одежды, продольной и поперечной ровностью дорожного покрытия, сцепными свойствами дорожного покрытия, состоянием инженерного обустройства. Климат и погода –это составные части природных факторов, которые существенно влияют на транспортно-эксплуатационные характеристики дорог, на режим и безопасность движения. Воздействие метеорологических факторов на условия движения передаётся через состояние поверхности дороги, взаимодействие автомобилей с дорогой и восприятие условий движения водителем. Состояние поверхности дорог оценивается качественными характеристиками: сухое, влажное, мокрое (чистое и загрязнённое), заснеженное (покрытие с рыхлым снегом или уплотненным слоем снега – снежный накат), гололёд и так далее. Кроме качественных характеристик существует и количественная оценка, осуществляемая через показатель ровности и коэффициент сцепления колеса с дорожным покрытием. Высокий рост интенсивности движения автотранспорта на современных автомобильных дорогах влечет за собой повышение требований к уровню безопасности движения и пропускной способности в течение года в различных погодных условиях. Одним из самых критичных и ответственных является зимний период, когда помимо расходов дорожно-эксплуатационных организаций на борьбу со скользкостью государство несет большие потери из-за снижения скорости движения автомобилей и повышения аварийности. Снижения количества ДТП достигается путем сокращения времени нахождения покрытия в условиях зимней скользкости, выбора оптимальной по погодным условиям стратегии работ по профилактике гололедного образования. Полностью оценить влияние погодных условий на уровень безопасности движения возможно при помощи различных методик расчета. Возрастающие объёмы автомобильных перевозок, увеличение скоростей и интенсивности движения приводят к росту количества ДТП, предъявляют новые, более высокие требования к техническому улучшению существующих автомобильных дорог, их инженерному оборудованию, транспортно-эксплуатационным характеристикам и организации движения в процессе эксплуатации. Для каждого периода года соответствуют условия погоды, оказывающие влияние на состояние поверхности покрытия и условия движения. При оценке транспортно-эксплуатационных показателей обычно выделяют в качестве особых зимний, летний и переходный периоды, к ним относят весну и осень. К зимнему периоду свойственны устойчивые среднесуточные температуры воздуха ниже 0 градусов. Под зимним подразумевают период с начала образования устойчивого снежного покрова до его схода. При этом проанализировав график среднесуточных температур, на большей части территории нашей страны зимний период является достаточно длительным. Скорость как экономический показатель качества дороги Скорость и суммарные приведенные затраты. Существующие методы технико-экономического обоснования требований к геометрическим параметрам не позволяют учитывать влияние факторов климата и погоды на условия движения автомобилей, поскольку средняя скорость и себестоимость перевозки принимаются постоянными в течение года, как правило по данным наблюдений летом в зависимости от типа покрытия и категории дороги, одинаковыми во всех климатических зонах. В результате таких расчетов эффективность капитальных вложений в строительство получается одинаково высокой для всех дорог. Игнорирование изменения скорости и безопасности движения на одних и тех же элементах дорог в различные периоды года и условия погоды не позволяют оценить фактическую эффективность мероприятий по улучшению транспортно-эксплуатационных характеристик дорог. Выполненные исследования дают возможность установить порядок учета фактического влияния погодно-климатических факторов на скорость и безопасность движения при технико-экономическом обосновании требований к параметрам дорог и сравнении вариантов по методу суммарных приведенных затрат. Оптимизация мероприятий по повышению технического уровня дорог проводится на основе анализа изменения составляющих суммарных приведенных затрат с учетом поэтапн6ой реализации отдельных мероприятий. В состав единовременных затрат входят капитальные вложения в дорогу Кд, нужные для реализации мероприятий, и капитальные вложения в автомобильный транспорт Ка. Капитальные вложения в автомобильный транспорт определяют с учетом скорости автомобиля, которую принимают в настоящее время неизменной в течение года. Чтобы учесть фактические условия в разные периоды года, необходимо годовые капитальные затраты в автомобильный транспорт определять, подставляя в расчетную формулу среднегодовую скорость, вычисленную как среднюю по сезонам года, и вычислять как сумму капитальных затрат по трем характерным периодам – летнему, Осенне-весеннему и зимнему. В ежегодные входят затраты на текущий ремонт и содержание дороги, затраты автомобильного транспорта на перевозку, народно-хозяйственные потери, связанные с дорожно-транспортными происшествиями. Наиболее существенную роль в текущих затратах имеют затраты на автомобильном транспорте, которые, в свою очередь, прямо связанные со скоростью транспортных потоков. Как и при определении капитальных вложений В автомобильной транспорт, в расчётах текущих затрат необходимо учитывать изменения скорости на различных элементах дороги под влиянием погодных климатических факторов. Методика определения средней скорости транспортного потока с учётом погодных климатических условий. Во всех технико-экономических расчётах при обосновании требований с параметрами дорог и оценки эффективности капитала вложений вы строительство используется средняя скорость транспортного потока или отдельных групп автомобилей. Большинство методов определения скоростей основанного на результатах обработки наблюдений за движением одиночных автомобилей или транспортных потоков по дорогам сухой летнее время. Анализ этих методов изложен в других работах поэтому здесь не приводится. В последние годы выполнен ряд исследований, направленных на учёт влияние погодных климатических условий на скорость движения. Их анализ показывает, что существует методы учёта погодных климатических условий при определении скоростей обладает рядом недостатков: часть из них учитывает влияние некоторых метеорологических факторов или позволяет определить только определённые значения скоростей (обычно средних), или охватывающее охватывает лишь отдельные элементы дороги. Для многих методов расчёта скоростей не представляет возможным получить необходимыми терминологическую информацию и информацию о поверхности дороги при различных её состояниях. Для учета покуда климатических условий автором предложено методика определения средней скорости свободного движение транспортного потока, который влияния факторов климата и погоду учитывается коэффициентов обеспечивать расчетный скорости. При этом имеется возможность учесть влияние каждого метро логического фактор отдельности, совместное влияние двух и более факторов и все совокупности климатических условий. Применимость методики основана на статистических законах и теории вероятностей, которым подчиняется распределения скоростей на дорогах. Многолетние наблюдения, выполненные в России из рубежом показывают, что в подавляющем большинстве случаев распределение скоростей свободного движения автомобилей на каждом участке дороги подчиняется нормальному закону рисунок 1:  (1) Рис. 1. Связь между максимальной и средней скоростями движения: а – границы доверительного интервала; б –кривые распределения скоростей одиночных автомобилей и транспортного потока; а1, а2 – нижняя и верхняя границы доверительного интервала: 1α – доверительный интервал; 1, 2 – доля значений параметра Х, лежащих ниже и выше границ доверительного интервала; 3,4 – кривые распределения скоростей движения одиночных автомобилей и транспортного потока Анализ этих исследований позволяет сделать важный вывод о том, что между максимальной скорости одиночных автомобилей, средней скоростью свободного движения и скоростью транспортного потока существует функциональная зависимость, которая может быть установлена с использованием законов теории вероятностей и математической статистики. При обработке результатов наблюдения скоростей строят кривые распределения и куммулятивные кривые и определяют все статистические характеристики. Одно из важнейших характеристик является среднее квадратическое отклонение σ, которое позволяет выяснить причины, влияющие на изменение значений изучаемого показателя, количественно оценить степень их влияния. Для нормального распределения широко используется правило 3σ, согласно которому все значения показателя с достаточной надёжностью заключается в пределах 6σ, который принимается за размах. Тогда σ=R/6, (2) R- размах значений измеряемого параметра. Указанные соотношения справедливы для двухстороннего симметричного ограничения доверительного интервала. При определении зависимости средней скорости свободного движения от максимальной целесообразно принимать односторонняя верхнее ограничение этого интервала, поскольку обеспечение условий безопасности или возможности движения с высокой скоростью гарантирует эти условия для движения с низкими скоростями. Поэтому нет необходимости исключать из обеспеченной долю скоростей меньше нижней границы доверительного интервала (участок 1 на рисунке 1). Таким образом, с заданной надежностью, который соответствует определённое значение функции доверительного интервала t, с учётом одностороннего ограничения, можно утверждать, что при максимальной возможной скорости на данном участке дороги υφ max средняя скорость свободного (несвязанного) движения будет действительно равна вычисленной по формуле. Ранее, что υφ max = Кр.сυpσ. _ Тогда υ = Кр.сυpσ - tσυ(3)  Рис.2. Зависимость среднего квадратичного отклонения от максимальной скорости: а – для двухполосных дорог; б – для автомобильных магистралей; 1- при наличии в составе транспортного потока более 70% грузовых автомобилей, автобусов и автомобилей с прицепами; 2-то же, менее 40 %; 3-для правой крайней полосы; 4-для левой крайней полосы; 5-данные AASHO Обработка многочисленных наблюдений показывает, что σ существенно зависит от максимально возможной скорости на данном элементе дороги из состава транспортного потока. Чем однороднее состав, тем меньше амплитуда колебания скорости. Чем выше максимальная скорость, тем эта амплитуда больше. Соответственно изменяется и значение среднего квадратичного отклонения συ рис.2. Максимальные значения συ для двухполосных дорог принимают, если в составе транспортного потока более 70% грузовых автомобилей, автобусов и автомобили с прицепами, минимальный-при их доле и менее 40%. На автомобильных магистралях максимальные значения συ принимают для правой крайней полосы, а минимальные для левой. Важно отметить, что значение среднего квадратического отклонения συ принимает для максимального возможной скорости практически в условиях, которая, как правило, меньше базовой расчётной скорости, то есть для скорости υφ max. Среднее квадратическое отклонение для этой скорости συ=a0+bυ2φ max. (4) Значения коэффициентов a0иbприведены в таблице 1. Таблица 1.
Свободное движение автомобилей наблюдается, когда интенсивность на две полосы проезжей части от 180 авт/час прыгала люди на стадо 360 авт/час на сухом шероховатом покрытии. С увеличением интенсивности скорость автомобиля начинает заметно снижается ввиду возникновения взаимных помех. Снижения будет тем больше, чем выше интенсивность движения и больше в потоке грузовых автомобилей, автобусов автомобильных поездов Δυ=αβN (5) где α – коэффициент, учитывающий влияние интенсивности движения рис.3. β – коэффициент, учитывающий состав транспортного потока (численно равен доле грузовых автомобилей, автобусов и автопоездов, движущиеся по полосе); N - интенсивность движения авт./сут (для автомобильных магистрали и принимается по каждому направлению отдельно). Расчетный часовую интенсивность принимают Nч= γNсут, где γ= 0,076/0,10. Для автомобильных магистралей β принимают с учетом перераспределения автомобилей различных типов по полосам движения. Таб.2 . С возрастанием помех средняя скорость транспортного потока смещается в меньшую сторону и может быть определена _ _ _ υ =υ0-αβNили υ = υφ max-tσυ- αβN. (6)  Рис.3. Зависимость коэффициента α от интенсивности движения: а – для двухполосных дорог; б – для автомобильных магистралей. Таблица 2.
После подстановки значения υφ max _ υ = Kр.сυрσ - tσυ – αβN (7) _ где υ0 - средняя скорость автомобилей в свободном потоке, км/ч; υрσ- расчетная или максимально возможная скорость (скорость 95%-ной обеспеченности) легкового автомобиля в эталонных условиях, км/ч. Как было показано, за базовую расчётную скорость при вычислении коэффициента обеспеченности расчётной скорости принято υрσ = 120 км/ч. По этой же методике можно определить среднегодовую или средне-сезонную скорость транспортного потока: _ υсг = Kсгυрσ - tσυ – αβNсг; (8) _ υсез = Kр.ссез υрσ - tσυ – αβNсез; (9) Методика устанавливает неразрывную связь между скоростями: расчётный максимальный в реальных дорожных и метеорологических условиях, средней свободного движения и средней транспортного потока в реальных условиях, что позволяет решать многие теоретические и практические задачи. Предложенные расчётные формулы дают возможность перейти к технико- экономическому обоснованию мероприятий, направленных на повышение скоростей и неблагоприятные периоды года, региональных требований параметрам дорог с учетом климата, и объективно оценивать эффективность дорог в каждом регионе. Значение коэффициентов α, β и συ, используемых в расчетах, получены на основании обработки многочисленных наблюдений на дорогах и приняты осредненными. Поэтому, когда возможно, лучше получать их путем наблюдений. С течением времени значения этих величин надо корректировать на основе новых наблюдений с учётом дальнейших изменений характеристик автомобилей, методов организации движения и т.д. Скорость как экономический показатель функционирования дороги. Таким образом, главным показателем, влияющим на экономическую эффективность работы дороги, является средняя скорость транспортного потока, которую можно считать экономической характеристикой дороги. Как указывается в работе Н.С. Королева, повышение средней технической скорости на 1% позволяет поднять выработку на один автомобиль на 0,77%, увеличить производительность труда на 23%. Повышение средней технической скорости автомобилей в стране на 3-5 км/ч эквивалентно вводу в строй нового автомобильного завода и ежегодному пополнению общей численности водителей на сотни тысяч человек. Поэтому при проектировании дорог главной задачей следует считать не увеличением максимальной скорости одиночного автомобиля в благоприятных условиях, а увеличение среднегодовой скорости транспортного потока, особенно в неблагоприятные периоды года. Для этого прежде всего необходимо поднять нижний предел скорости, максимально приблизив его к средней. Это приведет к сокращению разницы скоростей, уменьшению среднего квадратического отклонения, сокращению числа обгонов и аварийности на дорогах. Канд.тех.наук В.Е. Кагановичем получена зависимость себестоимости перевозки средней скорости: S=(S0+bυ)/υ, (10) где S0 – постоянная составляющая себестоимости, отнесённая к 1 авт-час работы автомобиля; b – переменная составляющая себестоимости, отнесенная к 1 авт-км пробега автомобиля (0,052 для усовершенствованных капитальных покрытий; 0,059 для усовершенствованных облегченных; 0,069 для переходных и 0,078 для низших типов покрытий в хорошем состоянии); υ - техническая (средняя статистическая) скорость. Для практических расчётов рекомендуется использовать зависимостью S=(4,332+0,011υ)/υ, (11) Обоснование реконструкции параметров автомобильных дорог проводится по принципу минимума суммарных приведённых затрат. C = K + ƩЭт (12) где К - капитальные вложения (строительная стоимость дороги), тыс. руб. Эт - ежегодные эксплуатационно-транспортные расходы за расчётный год тыс. руб. Зависимость строительной скорости от скорости установлена в работе А.В. Грико K = 0,13υ1,5 (13) Годовые транспортные затраты в зависимости от интенсивности и средней технической скорости, приведенные к длине 1 км,  (14)где S – себестоимость автомобиле-часа; N – интенсивность движения, авт./сут. Ориентировочно  (15)Таким образом, суммарные приведенные затраты C= 0,13υ1,5 +0,91N/ υ. (16) Изложенное свидетельствует о том, что обеспеченная параметрами и характеристиками дороги в реальных условиях эксплуатации средняя, среднесезонная и среднегодовая скорость транспортного потока – один из главных показателей качества дороги, ее технического уровня и совершенства. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||