"ОДМ 218.9.003-2015. Отраслевой дорожный методический документ. Методические рекомендации по применению системы управления состоянием дорожных одежд в пилотной зоне автомобильной дороги М6 "Каспий" (для опытного применения)"
(изданы на основании Распоряжения Росавтодора от 20.04.2015 N 709-р)

1 РАЗРАБОТАНЫ федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожным государственный технический университет (МАДИ)".

Коллектив авторов: д-р техн. наук В.П. Носов, канд. техн. наук А.А. Фотиади, канд. техн. наук В.И. Бочкарев, канд. техн. наук Е.В. Жустарева, с.н.с. С.С. Коновалов, инженер Д.Н. Большаков, инженер И.А. Осипов, инженер А.В. Ващенко, инженер О.В. Иванова.

2 ВНЕСЕНЫ Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения и Управлением эксплуатации и сохранности автомобильных дорог Федерального дорожного агентства.

3 ИЗДАНЫ на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от _________________ N ________

4 ИМЕЮТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.

5 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ.

1. Область применения

Настоящие методические рекомендации по применению системы управления состоянием дорожных одежд устанавливают рекомендации по оценке состояния и эффективному планированию дорожно-ремонтных мероприятий в процессе эксплуатации автомобильной дороги.

Методические рекомендации предназначены для органов управления автомобильными дорогами, а также структурных подразделений и организаций, ответственных за состояние автомобильных дорог или участков дорог. Методические рекомендации могут быть также использованы при оценке качества выполненных работ подрядными организациями в процессе ремонта дорожных одежд или покрытий по заказам органов управления автомобильными дорогами.

2. Термины и определения

В настоящих методических рекомендациях применены следующие термины с соответствующими определениями:

2.1 дорожная одежда: Многослойная конструкция в пределах проезжей части автомобильной дороги, воспринимающая нагрузку от транспортного средства и передающая ее на грунт. Традиционно включает три элемента: покрытие, основание и дополнительные слои основания, каждый из которых может включать несколько слоев.

2.2 капитальный ремонт дорожной одежды: Комплекс работ, при котором производится восстановление и повышение прочности дорожной одежды.

2.3 мониторинг дорожной одежды: Система сбора, обработки и хранения данных о состоянии дорожной одежды с целью использования данной информации для принятия управленческих решений при планировании работ по ремонту по ремонту покрытий и дорожной одежды.

2.4 объект управления: Автомобильная дорога или участок автомобильной дороги, где применяется система управления состоянием дорожной одежды.

2.5 ремонт покрытия: Комплекс работ по восстановлению транспортно-эксплуатационных характеристик покрытия, при котором производится возмещение износа покрытия, восстановление и улучшение его ровности и сцепных качеств, с предварительным устранением всех имеющихся повреждений покрытия.

2.6 ремонтное мероприятие: Любое действие, направленное на устранение тех или иных повреждений слоев дорожной одежды, улучшающее транспортно-эксплуатационные качества автомобильной дороги.

2.7 система управления: Комплекс мероприятий, включающий сбор и хранение информации о существующем объекте после завершения его строительства, периодический мониторинг состояния проезжей части и динамики ее изменения с учетом выполненных ремонтных мероприятий, методику прогнозирования остаточного срока службы, планирование стратегии ремонтных воздействий в процессе ее эксплуатации для обеспечения необходимого уровня в соответствии с действующими стандартами.

2.8 состояние дорожной одежды: Комплекс фактических параметров и характеристик конструкции дорожной одежды с количественной оценкой ее повреждений, возникающих в процессе эксплуатации автомобильной дороги под воздействием транспортного потока и погодно-климатических факторов.

2.9 сегмент полосы движения: участок полосы движения определенной длины (100 м, 50 м) подлежащий оценке по результатам мониторинга.

3. Общие положения

3.1 Основное назначение системы управления состоянием дорожных одежд состоит в оказании помощи органам управления в обосновании решений при выборе стратегии ремонтных мероприятий для отдельных автомобильных дорог или сетей автомобильных дорог. Система предназначена для использования как при обосновании требуемого финансирования для достижения планируемых показателей (индикаторов), так и при распределении выделенных средств по отдельным участкам автомобильных дорог и видам ремонтных воздействий.

3.2 В качестве основных индикаторов состояния в системе управления используются: продольная ровность каждой полосы проезжей части, глубина колеи, показатель растрескивания, площадь повреждений, коэффициент сцепления. Оценке по перечисленным индикаторам подлежит каждая полоса автомобильной дороги на всем ее протяжении.

3.3 Оценка состояния покрытия проезжей части производится для сегментов полосы движения длиной не более 100 м.

3.4 Важнейшей особенностью системы управления дорожными одеждами является адресная привязка каждого сегмента полосы проезжей части. При анализе интенсивности образования и развития повреждений должно быть обеспечено соответствие границ каждого сегмента для возможности сопоставления результатов, получаемых в различные моменты времени.

3.5 Система управления включает в себя следующие блоки:

- первичная информация об объекте;

- методика регулярного мониторинга основных индикаторов состояния;

- система хранения, обработки и представления основных индикаторов состояния;

- данные о выполненных ремонтных мероприятиях;

- процедуры выбора стратегии;

- оценка экономической эффективности принятой стратегии;

- методика прогноза остаточного срока службы.

3.6 Для управления состоянием дорожных одежд необходимо иметь исходную, первичную информацию об объекте наблюдения, данные о состоянии проезжей части, позволяющие определить динамику изменения ее состояния во времени, данные о проводимых ремонтных мероприятиях.

3.7 Важнейшим элементом системы управления является мониторинг состояния проезжей части автомобильной дороги с периодичностью два раза в год каждой полосы движения на всем протяжении автомобильной дороги.

3.8 Даты проведения работ в процессе мониторинга следует увязывать с завершением периода оттаивания земляного полотна в преддверии наступления сезона строительных и ремонтных работ в весенний период и в конце осени до наступления отрицательных температур. Второй раз в течение года предпочтительным временем проведения мониторинга следует считать период после завершения строительного сезона до образования на проезжей части снежно-ледяных отложений, ухудшающих определение основных индикаторов состояния дорожных одежд и фиксирование поверхностных повреждений дорожного покрытия.

4. Сбор исходных данных и их хранение

4.1 Сбор исходных данных заключается в определении общей первичной, информации об автомобильной дороге с момента введения ее в эксплуатацию, а также данных о всех видах ремонтных воздействий в процессе эксплуатации.

4.2 Исходные данные включают в себя год строительства земляного полотна и слоев дорожной одежды, данные об использованных материалах в слоях дорожной одежды, а также регулярно-возобновляемые данные об интенсивности и составе транспортного потока с момента начала эксплуатации автомобильной дороги.

4.3. На существующих автомобильных дорогах для применения системы управления состоянием дорожной одежды необходимо выполнить сбор данных о видах проводимых работ и ремонтных мероприятий с момента завершения строительства дорожной одежды с указанием конструктивных решений.

4.4 Хранение исходных данных должно осуществляется формате, позволяющем систематизировать данные по адресам участков, времени проведения работ, видам ремонтных мероприятий с их конструктивными решениями.

5. Методика мониторинга состояния дорожных одежд

5.1 Мониторинг состояния дорожных одежд состоит в периодическом сборе данных о состоянии проезжей части для определения основных параметров и их текущего изменения с целью установления необходимости в ремонтных мероприятиях и прогнозировании остаточного ресурса срока службы конструкции.

5.2 Наиболее значимыми параметрами состояния проезжей части являются: продольный микропрофиль по двум полосам наката, поперечные профили полосы движения, видеоизображение поверхности проезжей части и шероховатость или коэффициент сцепления покрытия. Эти параметры позволяют вычислить основные оценочные индикаторы состояния проезжей части: продольную ровность, глубину колеи, площадь повреждений, показатель растрескивания, коэффициент сцепления.

5.3 Обследование дороги или участка дороги и измерение основных индикаторов состояния проезжей части должно выполняться в пределах каждой из полос движения. Каждой полосе движения присваивается порядковый номер (рисунок 2 и 3).

5.4 С целью систематизации данных, в случае значительной протяженности автомобильной дороги, проходящей в разных природно-климатических условиях или распределенной по разным эксплуатирующим организациям, дорога может быть разделена на отдельные участки ограниченной протяженности.

5.5 Для мониторинга следует применять современные высокопроизводительные средства, обеспечивающие получение перечисленной выше информации по всей протяженности дороги в формате, пригодном для хранения и обработки с помощью специальных программных средств.

5.6 Периодический сбор данных о состоянии проезжей части должен осуществляться передвижной лабораторией, представляющей собой автомобиль, оборудованный комплексом измерительной аппаратуры для фиксации основных параметров состояния проезжей части и окружающей обстановки с автоматической привязкой собранных данных к местности.

5.7 Данные, записываемые при проезде передвижной лабораторией, должны содержать изображение покрытия и окружающей обстановки, продольный микропрофиль по двум полосам наката, поперечный профиль полосы движения шириной не менее 4 метров, и данные геопривязки.

5.8 Видеосъемка должна выполнятся камерами с общим обзором в горизонтальном направлении не менее 180°, с разрешающей способностью и шагом съемки (расстоянием между последовательными кадрами вдоль направления движения), достаточными для определения видимых повреждений на покрытии и распознавания элементов окружающей обстановки и обустройства.

5.9 Определение расчетных показателей продольной ровности должно осуществляться на основании продольного микропрофиля, представляющего собой набор высотных отметок покрытия с шагом не более 0,25 м. Точность измерения должна соответствовать требованиям действующего стандарта к профилометрам 1-го класса точности. Измерение продольного профиля должно производиться по двум полосам наката.

5.10 Определение глубины колеи должно производиться на основании измеренных поперечных профилей в виде поперечных сечений поверхности полосы движения с шагом в продольном направлении не более 2 м и шагом высотных отметок в поперечном направлении не более 5 см. Глубина колеи определяется как максимальный просвет под рейкой, уложенной на края колеи. Измерения поперечного профиля должны обеспечивать определение глубины колеи с погрешностью не более 1 мм с осреднением на участках длиной 10 метров.

5.11 Геопривязку следует выполнять для сравнения результатов повторных обследований с погрешностью не более 1 м. Повторяемость привязки должна быть обеспечена в случаях изменения положения элементов обустройства дороги (перенос опор дорожных знаков, опор ЛЭП и освещения и других объектов. В случаях реконструкции или капитального ремонта участка дороги допускается снижать точность привязки до 10 м относительно предыдущих обследований, при этом последующие обследования производятся с погрешностью привязки не более 1 м.

5.12 Состав и формат данных, сохраняемых по результатам обследования, должны обеспечивать при помощи программного обеспечения:

- отображение в графическом и численном представлении показателей продольной и поперечной ровности на всем протяжении дорожного объекта по результатам каждого из проведенных обследований;

- расчет и выдачу показателей состояния покрытия (продольная ровность, глубина колеи, площадь повреждений, показатель растрескивания) для произвольно заданного участка дороги (начало, конец, полоса движения, дата обследования).

- выдачу исходных данных продольной и поперечной ровности (продольный и поперечный профиль в высотных отметках) для произвольно заданного участка дороги;

- выдачу изображения покрытия и окружающей обстановки в заданной точке и в заданное время обследования.

6. Методика обработки и представления результатов мониторинга

6.1 На первом этапе мониторинга должен быть построен план дорожного объекта в условной системе координат для обеспечения соответствия расположения участков при анализе результатов последующих этапов мониторинга.

6.2 Обработка исходной информации и оперативное представление результатов мониторинга должно осуществляться с применением специального программного продукта.

6.3. Обработка, представление результатов мониторинга и оценка состояния проезжей части должна выполняться в пределах полос движения с длиной сегмента полосы движения не более 100 м.

6.4 Обработка повреждений проезжей части в зависимости от применяемого комплекса оборудования передвижной лаборатории осуществляется в автоматическом или ручном режиме.

6.5 Представление результатов повреждений проезжей части должно быть представлено в двух формах.

Первая форма результатов должна обеспечивать вывод всех имеющихся на проезжей части повреждений на созданном плане дороги с четкой привязкой к местности (рисунок 4).

Вторая форма представления результатов может быть выполнена одним из двух способов:

- в виде ведомости полного списка повреждений в табличной форме с их привязкой и количественной мерой (длина, ширина) (рисунок 5);

- в виде обобщенных показателей для отрезков дороги заданной длины (количество и суммарная длина трещин, суммарная площадь повреждений и т.д. для сегмента длиной не более 100 м) (рисунок 6).

6.6 Результаты наблюдений за развитием повреждений предназначены для прогнозирования ухудшения условий движения по автомобильной дороге, на базе которых могут быть рассчитаны экономические потери в сфере транспортирования пассажиров и грузов.

6.7 Результатом обработки данных по продольной ровности должна быть оценка состояния по шкале IRI м/км с длиной сегмента 100 м, обозначаемый IRI₁₀₀.

6.8 Обработка данных по продольной ровности и расчет показателя IRI производится в соответствии со стандартом СТО МАДИ 02066517.1-2006 [2].

6.9 Результаты мониторинга данных продольной ровности проезжей части должны быть представлены в виде непрерывных данных по всему обследуемому участку за все периоды наблюдений, как показано на рисунке 7.

6.10 Оценка продольной ровности автомобильной дороги с усовершенствованным покрытием определяется количеством сегментов в процентах, попадающих в тот или иной интервал, представленный в таблице 1.

Таблица 1 - Состояние покрытия по продольной ровности

6.11 Динамика изменения продольной ровности представляется зависимостью, показывающей изменение доли общей протяженности рассматриваемого участка в неудовлетворительном состоянии в зависимости от времени (рисунок 8). Дополнительными характеристиками текущего состояния продольной ровности могут быть среднее значение IRI, среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации в пределах рассматриваемого участка представляемые в виде таблицы (рисунок 9).

6.12 Результаты мониторинга и динамику изменения состояния при укрупненной оценке можно представлять также в виде циклограмм, показывающих доли протяженности в процентах в том или ином состоянии в моменты проведения мониторинга (рисунок 10).

6.13 Результатом обработки данных по поперечной ровности являются средние значения глубины колеи по каждому сегменту полосы движения, обозначаемые как К₁₀₀.

6.14 Для визуальной оценки результатов и особенностей распределения глубины колеи по длине участка в разные периоды мониторинга, данные поперечной ровности должны быть представлены в виде графиков, как показано на рисунке 11.

6.15 Оценку состояния проезжей части участка автомобильной дороги по поперечной ровности следует выполнять в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2 - Состояние покрытия по поперечной ровности

6.16 Динамика изменения состояния поперечной ровности представляется зависимостью изменения доли общей протяженности находящейся в неудовлетворительном состоянии (К₁₀₀ более 12 мм) (рисунок 12), а также среднеарифметическим значением, среднеквадратическим отклонением и коэффициентом вариации (рисунок 13).

6.17 Результаты мониторинга и динамику изменения состояния при укрупненной оценке состояния покрытия следует представлять в виде циклограмм, вычисляемых, как часть общей протяженности объекта или его составляющей части в том или ином состоянии, как показано на рисунке 14.

7. Разработка стратегии ремонтных мероприятий по улучшению состояния проезжей части дорожных одежд

7.1 В процессе эксплуатации автомобильных большое внимание уделяется обеспечению безопасных условий движения и в том числе специальных требований к состоянию проезжей части. Эти требования содержатся в национальном стандарте по обеспечению безопасности движения на автомобильных дорогах. Устранение локальных эпизодически возникающих повреждений, в том числе уменьшение коэффициента сцепления осуществляется, как правило, за счет средств выделяемых на содержание автомобильной дороги S_с.

Другая часть средств выделяется на ремонт покрытий в соответствии межремонтными сроками службы дорожных покрытий, утвержденными Постановлением Правительства РФ S_р [2].

Третью часть средств дорожная организация, отвечающая за состояние дороги, получает на капитальный ремонт дорожной одежды в соответствии с межремонтными сроками службы дорожных одежд S_к.р.

При реализации этих средств становится необходимым решение задачи о том, на каких участках автомобильной дороги необходимо сделать капитальный ремонт дорожной одежды, на каких ремонт покрытия, а на каких следует ограничится выполнением локальных ремонтных мероприятий за счет средств на содержание. Формирование таких вариантов и выбор оптимальных решений и составляет суть стратегии выбора ремонтных мероприятий.

7.2 Для предварительного выделения участков, требующих капитального ремонта дорожной одежды предлагается в качестве критерия следующее условие: если показатель продольной ровности IRI₁₀₀ превышает некоторую предельную величину, например по действующим нормам 4 м/км, этот участок требует капитального ремонта. Основанием для определения объема работ будут являться графики, показывающие распределение протяженности участка автомобильной дороги по продольной ровности. Пример такого графика, полученный на основе мониторинга участка автомобильной дороги М6 "Каспий" показан на рисунке 15.

7.3 В зависимости от объема финансирования, выделяемого на капитальный ремонт дорожной одежды, следует устанавливать целевые индикаторы продольной ровности, соответствующие размерам финансирования на предстоящий год. Рассмотрим четыре варианта стратегии. В первом варианте целевой индикатор IRI не более 4 м/км, во втором варианте - не более 6 м/км, в третьем - не более 8 м/км и в четвертом не более 10 м/км (рисунок 16). Соответственно, первый вариант требует наибольшего финансирования, а четвертый - наименьшего.

7.4 Соответственно этими вариантам должны быть сформированы планы ремонтных работ, включающие набор участков, на которых показатель продольной ровности превышает предельное значение целевого индикатора. На рисунке 17 - 20 представлены перечни участков в виде таблиц, требующих капитального ремонта в соответствии с вариантами стратегии.

Таблица - 

Таблица - 

Таблица - 

Таблица - 

7.5 Для выделения участков автомобильной дороги, требующих ремонта покрытия, предлагается в качестве критерия следующее условие: если средняя глубина колеи К₁₀₀ превышает предельное значение эти участки полосы движения требуют ремонта. На основе графика распределения протяженности рассматриваемого участка, по глубине колеи представленного на рисунке 22, выделены три стратегии ремонтных работ по устранению колеи. Первый вариант стратегии предполагает ремонт всех участков, где глубина колеи превышает 12 мм. Второй всех участков, где глубина колеи превышает 16 мм, а третий вариант, где глубина колеи превышает 20 мм (рисунок 23).

7.6 Соответственно, для оценки вариантов стратегии работ по ремонту дорожного покрытия должны быть сформированы планы ремонтных работ на основе графиков распределения протяженности по глубине колеи. На рисунках 24 - 26 представлены примеры таких планов в виде таблиц.

Таблица__________ - 

Таблица__________ - 

Таблица__________ - 

7.7 На основе укрупненных расценок на капитальный ремонт дорожной одежды одного километра двухполосной автомобильной дороги и ремонт одного километра покрытия определяют необходимое финансирование по каждому варианту стратегии. Сопоставление выделенного финансирования и необходимого по каждому варианту стратегии, представленное на рисунке 27, позволит определить целевые значения индикаторов IRI₁₀₀ соответствующие выделенному финансированию.

8. Оценка экономической эффективности принятой стратегии ремонтных мероприятий

8.1 Положительный экономический эффект от реализации принятого варианта стратегии ремонтных мероприятий в рамках ремонта и капитального ремонта определяется транспортными издержками, зависящими от продольной ровности проезжей части автомобильной дороги. Эти издержки являются составной и важнейшей частью расходов пользователей. В результате любого ремонтного мероприятия улучшается продольная ровность и соответственно, как будет показано ниже, снижаются транспортные расходы.

8.2 При расчете транспортных расходов учитываются следующие их составляющие: расходы на топливо и смазочные материалы, расходы на приобретение запасных частей и стоимость ремонтных работ, финансовая оценка потерь времени в пути из-за уменьшения скорости. Указанные составляющие существенно зависят от продольной ровности проезжей части автомобильных дорог и установлены количественные эмпирические зависимости их величин от международного показателя продольной ровности IRI₁₀₀ для автомобилей разного типа. В таблице 3 представлены их количественные значения.

Таблица 3 - Численные значения транспортных расходов для автомобилей различного типа в зависимости от продольной ровности проезжей части

8.3 Транспортные расходы для автомобилей различного типа можно определить по следующим эмпирическим зависимостям:

- легковые автомобили:

- легкие грузовые автомобили:

- средние грузовые автомобили:

- тяжелые грузовые автомобили:

- сверхтяжелые грузовые автомобили:

- местные автобусы:

- междугородние автобусы:

где C - транспортные затраты, руб.; IRI - международный индекс ровности в продольном направлении.

8.4 Транспортные расходы определяются как сумма расходов пользователей на перевозку пассажиров и грузов с учетом фактических значений интенсивности и состава движения по заданному участку автомобильной дороги и фактической продольной ровности его проезжей части.

Для вычисления величины транспортных расходов необходимо стоимость одного автомобиле/километра из таблицы 3 умножить на количество автомобиле/километров. Индексы i - означает номер группы автомобилей (1 - для легкового автомобиля и 7 - для междугороднего автобуса) и индекс j - означает номер строки соответствующий интервалу продольной ровности (при IRI < 2 равен 1, соответственно при IRI = 16 равен -7).

Таким образом, для вычисления суммы расходов на транспортирование пассажиров и грузов S на заданном участке автомобильной дороги протяженностью L необходимо знать распределение протяженности по интервалам продольной ровности n_i и состав движения в виде доли автомобилей типов m_j в составе общей интенсивности движения N.

Пример, иллюстрирующий результаты расчета для участка автомобильной дороги М6 "Каспий", показан на рисунке 29. По приведенным данным можно увидеть, что ремонтные мероприятия выполненные в период после мая 2012 года позволили уменьшить расходы пользователей с 502 до 488 млн. рублей.

9. Методика прогнозирования остаточного срока службы покрытия автомобильной дороги

9.1 В основу данной методики положено предположение о том, что интенсивность развития повреждений проезжей части является линейной функцией времени. В качестве критериев отказа, свидетельствующих о необходимости ремонтных мероприятий, приняты предельные значения продольной ровности IRI₁₀₀ = 6 м/км и глубины колеи К₁₀₀ = 12 мм. Таким образом, за остаточный срок службы покрытия принят промежуток времени в годах, оставшийся до достижения этими показателями предельных значений.

9.2 Предлагаются следующие формулы для определения остаточного срока службы дорожного покрытия T по критериям продольной ровности и глубины колеи:

где - предельное значение международного показателя продольной ровности, м/км; IRI₁₀₀(t) - величина международного показателя продольной ровности в момент t, м/км; - ежегодный прирост международного показателя продольной ровности за год; - предельное значение глубины колеи, мм; К₁₀₀(t) - глубина колеи в момент t, мм - ежегодный прирост глубины колеи за год.

9.3 Коэффициенты и определяют на основе результатов мониторинга параметров продольной ровности и глубины колеи за предшествующий период.

9.4 Учитывая, как было показано выше, случайный характер распределения показателей продольной и поперечной ровности по длине автомобильной дороги, следует принимать во внимание тот факт, что участки с более высокими показателями IRI₁₀₀ и К₁₀₀ будут разрушаться быстрее и соответственно иметь меньший остаточный срок службы, чем участки с более низкими начальными значениями. В связи с этим общей характеристикой всего объекта будет график распределения остаточного срока службы, показывающий какая доля общей протяженности имеет тот или иной срок службы и соответственно через сколько лет будет необходимо делать ремонт покрытия на тех или иных участках. Примеры таких графиков представлены на рисунках 30 и 31.

9.5 Определение остаточного срока службы может быть выполнено по каждому варианту стратегии. Выбор оптимального варианта стратегии ремонтных работ следует выполнять на основе сопоставления планируемых затрат на ремонтные работы и ожидаемых расходов пользователей.

1. Структура программы ремонтных мероприятий

Улучшение состояния проезжей части достигается в результате выполнения ремонтных мероприятий в составе работ по: реконструкции автомобильной дороги, капитальному ремонту дорожной одежды, ремонту покрытия или содержания проезжей части автомобильной дороги. В каждом из этих случаев выделяется определенный объем финансирования в соответствии с действующими нормативами. Сложившаяся практика предполагает выделение средств, в зависимости от принадлежности автомобильной дороги, из федерального, территориального (субъекта федерации) или муниципального бюджета. Объем финансирования зависит от категории автомобильной дороги и региональных особенностей территории. Учитывая незащищенность статьи бюджета на дорожные расходы, большая часть организаций, ответственных за состояние дорог, получает лишь некоторую долю средств, необходимых на выполнение требований действующих стандартов. Поэтому достаточно часто возникает задача - каким образом в пределах выделенных средств добиться необходимого улучшения состояния проезжей части и создать условия для безопасного и комфортного движения. При этом в условиях недостаточного финансирования для достижения необходимого уровня требований может понадобиться несколько лет.

Денежные средства выделяются по соответствующим статьям: реконструкция автомобильной дороги, капитальный ремонт дорожной одежды, ремонт покрытия и содержание проезжей части.

В примере не рассматриваются участки автомобильных дорог, требующие реконструкции, так как основным критерием, указывающим на необходимость реконструкции, является пропускная способность и соответственно перевод автомобильной дороги в более высокую категорию, увеличение числа полос движения и ширины проезжей части и существенное увеличение прочности конструкции дорожной одежды. Обоснование реконструкции требует специального анализа пропускной способности и прогнозирования роста интенсивности движения.

Указанные обстоятельства предопределяют круг задач практических решаемых в данном случае, а именно выделить в составе рассматриваемого объекта участки, требующие капитального ремонта дорожной одежды, участки, требующие ремонта покрытия и участки, улучшение состояния которых может быть достигнуто средствами, выделяемыми на содержание.

Основой для выработки решений являются результаты мониторинга и оценки состояния проезжей части, а также действующие требования к эксплуатационному состоянию.

2. Общая характеристика объекта

Рассматривается участок федеральной автомобильной дороги М-6 "Каспий" км 184+745 - км 296+000 общей протяженностью 111,3 км.

Строительство данного участка федеральной автомобильной дороги осуществлялось в период 1962 - 1976 гг. и первоначально была построена по нормативам II категории с конструкцией дорожной одежды из цементобетонного покрытия толщиной 20 см. Конструкция дорожных одежд представлена на рисунке А.1.

В последующие годы на объекте были проведены работы по капитальному ремонту дорожной одежды и ремонту покрытия, главным образом посредством укладки от одного до трех слоев асфальтобетона.

Интенсивность движения характеризуется данными, представленными в таблице А.1.

Таблица А.1 - Интенсивность движения на участке 184+745 - км 296+000

3. Параметры текущего состояния проезжей части

Основными параметрами текущего состояния проезжей части, обеспечивающими безопасное, комфортное и экономичное движение являются коэффициент сцепления, продольная и поперечная ровность. Требования по этим параметрам содержатся в стандартах и других методических документах. Особенно жестко регламентируются требования к коэффициенту сцепления, посредством ограничения сроков восстановления сцепления на опасных участках. Как правило эти работы выполняют за счет средств текущего содержания.

В качестве примера использованы результаты трехлетнего мониторинга рассматриваемого участка автомобильной дороги М6 "Каспий".

В таблице А.2 приведены обобщенные показатели продольной ровности, из которых можно заключить, что в результате ремонтных мероприятий удалось улучшить среднее значение показателя продольной ровности IRI₁₀₀ с августа 2011 г. по апрель 2014 г. с 5,42 м/км до 3,45 м/км. Однако при этом существенно возрос коэффициент вариации с 0,35 до 0,65. В результате, как следует из рисунка А.2, доля протяженности участка, не отвечающая требованиям все еще составляет более 17% общей протяженности.

Таблица А.2 - Значения основных характеристик продольной ровности

В таблице А.3 приведены параметры, характеризующие поперечную ровность рассматриваемого участка дороги. Из приведенного следует, что за время наблюдений с мая 2012 г. по апрель 2014 г. среднее значение глубины колеи уменьшилось с 6,23 до 5,5 мм. Важно обратить внимание на значительный разброс - коэффициент вариации показателя превышает 70%. В результате, как следует из рисунка А.3, доля протяженности участка, не отвечающая требованиям составляет более 11,3% общей протяженности. Максимальное значение достигает 30 мм.

Таблица А.3 - Параметры распределения глубины колеи

4. Целевые индикаторы состояния проезжей части

Основное назначение ремонтных мероприятий состоит в улучшении состояния проезжей части. В результате ремонта должны быть достигнуты некоторые целевые показатели, имеющие количественную оценку, часто называемые индикаторами. Основной целью систем управления состоянием проезжей части является условие, чтобы на всем протяжении автомобильной дороги не было участков с продольной ровностью больше предельно допустимых значений. Очевидно, что в повышении требований к продольной ровности заинтересованы пользователи автомобильных дорог, чем более ровной является проезжая часть, тем меньше транспортные расходы. С другой стороны, чем выше требования к предельным значениям, тем большие средства требуются на ремонтные мероприятия.

Для рассматриваемого примера принято в качестве целевого индикатора продольной ровности предельное значение международного показателя ровности IRI₁₀₀ = 6,0 м/км.

Для обеспечения безопасности движения требуется контролировать поперечную ровность и ограничивать предельное значение глубины колеи.

Для примера в качестве целевого индикатора принято допустимое значение глубины колеи 12 мм.

5. Капитальный ремонт дорожной одежды

На основе проведенного анализа в данном примере, с некоторым приближением было принято, что покрытия с показателем продольной ровности IRI более 6,0 м/км требуют капитального ремонта дорожной одежды. Учитывая, что такие участки неравномерно распределены по длине дороги, задача состоит в том, чтобы выбрать участки, на которых значение IRI превышает 6,0 м/км. На рисунке А.4 показано, как изменяется показатель продольной ровности IRI по длине рассматриваемого участка автомобильной дороги. Красным цветом показаны участки где IRI₁₀₀ превышает 6,0 м/км.

В целях укрупнения участков для капитального ремонта, было принято условие - длина выделенного для ремонта участка не должна быть меньше 1000 м. Разделение может быть произведено визуально по виду графиков IRI₁₀₀ (как правило, границы характерных участков совпадают с границами ранее произведенных в разные сроки ремонтных мероприятий).

Для определения границ характерных участков была выполнена процедура вычисления среднего километрового значения IRI методом скользящего среднего, с помощью программ табличных редакторов (например, Microsoft Office Excel) и получить график, показанный на рисунке А.5.

Используя график определяют участки, на которых показатель продольной ровности превышает принятое предельное значение IRI₁₀₀ > 6,0 м/км. В результате, как показано на рисунке А.6 установлены границы участков, требующих проведения работ по капитальному ремонту дорожной одежды.

Очередность проведения работ по капитальному ремонту на рассматриваемом участке определяется по среднеарифметическому значению международного показателя ровности IRI₁₀₀. В таблице А.4 представлена очередность проведения работ по капитальному ремонту на рассматриваемом участке.

Таблица А.4 - Очередность проведения работ по капитальному ремонту на участке км 184+745 - км 296+000 на период 2015 - 2017 гг.

6. Ремонт покрытия

Как было отмечено ранее, вторым по значимости целевым индикатором является глубина колеи. Устранение колеи является необходимым для обеспечения безопасности движения. В качестве принципиальной основы для назначения ремонта покрытия было условно принято, что ремонту подлежат участки с глубиной колеи более 12 мм, при этом не рассматриваются участки предназначенные для капитального ремонта в ближайшие годы. Для примера рассмотрен участок с границами км 269+400 - км 283+900, который расположен между двумя участками, выделенными для капитального ремонта.

Поставленная цель состоит в том, чтобы в результате на объекте не осталось участков с глубиной колеи более 12 мм. Программа ремонта покрытия разрабатывается на основании данных о поперечной ровности дорожного покрытия, представленных значениями глубины колеи К для 100-метровых отрезков, как показано на рисунке А.7. Красным цветом выделены 100-метровые отрезки с глубиной колеи более 12 мм.

Аналогично с вышеописанной обработкой продольной ровности строится график скользящего среднего для глубины колеи, рисунок А.8.

Границы выбранных участков с привязкой к километровым знакам отображены на рисунке А.9.

Очередность проведения работ по ремонту покрытия определяется по среднеарифметическому значению глубины колена К₁₀₀ из требующих ремонта участков. В таблице А.5 представлена очередность проведения работ по капитальному ремонту на рассматриваемом участке.

Таблица А.5 - Очередность проведения работ по ремонту покрытия 2015 - 2016 гг.

7. Содержание

После назначения участков капитального ремонта дорожной одежды и ремонта покрытия на всем протяжении дороги за исключением участков, назначенных в ремонт, необходимо составить список отрезков, на которых продольная или поперечная ровность не соответствует принятым предельным значениям. Список таких отрезков со значениями показателя IRI₁₀₀ > 6 м/км и глубины колеи более К₁₀₀ > 12 мм представлен в таблице А.6 и А.7, на которых необходимо провести работы в рамках содержания для ликвидации неровностей.

Таблица А.6 - Адреса участков для ликвидации неровностей IRI₁₀₀ > 6,0 м/км проводимых в рамках содержания

Таблица А.7 - Адреса участков для ликвидации неровностей К₁₀₀ > 12 мм проводимых в рамках содержания