Приложение 3. Методы и приборы измерения ровности и сцепных свойств дорожного покрытия

Приложение 3

Методы и приборы измерения ровности и сцепных свойств дорожного покрытия

1. Общие положения

1.1. При оценке ровности и сцепных свойств дорожных покрытий применяют сплошной или выборочный контроль. Сплошной контроль предназначен для обследования участков дорог протяжением более 1 км, выборочный - менее 1 км.

Выборочный контроль ровности и сцепных свойств покрытия осуществляют также при обследовании опасных участков дорог, выяснении причин дорожно-транспортных происшествий и т.д.

1.2. При сплошном контроле ровности оценивают с помощью передвижной установки ПКРС-2У (лаборатория КП-511 или КП-514), а также толчкомера ТХК-2 или ТЭД-2, устанавливаемого в автомобиле-лаборатории.

1.3. Ровность покрытия лабораторией КП-511 или толчкомерами определяют проездом установки по каждой полосе движения со скоростью 50 км/ч с допустимым отклонением км/ч. При этом показатель ровности регистрируется в см/км.

1.4. При измерении ровности толчкомером любого типа, эксплуатационное состояние автомобиля должно соответствовать требованиям его технического паспорта: давление в шинах, состояние рессор и амортизаторов, допуск люфтов в пальцах и серьгах рессор. Показание спидометра автомобиля должно соответствовать фактической скорости движения.

1.5. Выборочный контроль ровности осуществляют на захватках (участках) длиной 300 м на обследуемом километре дороги путем измерения просветов под 3-х метровой рейкой. Захватки выбирают на самых неблагоприятных по ровности участках, установленных визуальным осмотром.

В процессе измерения рейку укладывают в продольном направлении через каждые 30 м и в поперечнике производят измерения: на оси и по крайним полосам наката.

Согласно инструкции по эксплуатации рейки просветы под рейкой измеряют в 5 точках, расположенных на расстоянии 0,5 м.

1.6. Сплошной контроль сцепных свойств дорожных покрытий осуществляют с помощью передвижной установки ПКРС-2У (лаборатория КП-511 или КП-514) или других приборов, показания которых должны быть приведены к показаниям ПКРС-2У. Коэффициент сцепления измеряют при скорости автомобиля-лаборатории 60 км/ч путем полного затормаживания измерительного колеса на мокром покрытии с шиной без протектора. В момент измерения толщина водной пленки на покрытии должна быть не менее 1 мм.

Измерения производят по левой полосе наката каждой полосы движения. Количество измерений на километр зависит от однородности поверхности покрытия и колеблется от 2 до 6.

1.7. Выборочный контроль осцепных# свойств покрытия осуществляют переносным прибором ППК-2 на мокром покрытии.

1.8. Сплошной контроль ровности и сцепных свойств покрытий производят при первичных и повторных ежегодных обследованиях и оценке состояния дорог.

Выборочный контроль производят на участках ремонта. Его выполняют дважды: до ремонта и после ремонта.

2. Лаборатория контроля ровности и коэффициента сцепления дорожного покрытия КП-511

2.1. Назначение и устройство лаборатории КП-511

2.1.1. Лаборатория КП-511 предназначена для измерения ровности и коэффициента сцепления поверхности покрытий автомобильных дорог как вновь построенных, так и находящихся в эксплуатации и может быть использована дорожными проектными, строительными и эксплуатационными организациями при решении задач по определению технико-эксплуатационного состояния автомобильных дорог.

2.1.2. Лаборатория КП-511 является модернизированным вариантом передвижной лаборатории ПКРС-2.

2.1.3. Лаборатория КП-511 оборудуется на базе (шасси) автомобилей типа ЕрАЗ, УАЗ или РАФ и укомплектовывается одноколесным динамометрическим прицепом.

Базовый автомобиль разбит на три отсека: отсек водителя, отсек операторов, рабочий отсек (рис.2.1). В отсеке оператора установлены пульт управления измерениями и каротажный регистратор Н381 для записи на диаграммную ленту сигналов о показателях ровности и сцепления дорожных покрытий; система управления интенсивностью увлажнения покрытия и система управления и блокирования колеса динамометрического прицепа. В рабочем отсеке расположены бак для воды объемом не менее 300 л, предназначенный для увлажнения покрытия при определении коэффициента сцепления; шкафчики для хранения инструмента и тарировочных приспособлений; аккумуляторная батарея (источник питания измерительных приборов и оборудования лаборатории).

В динамометрическом одноколесном прицепе с параллелограммной подвеской колеса установлены тормозные и амортизационные устройства, индуктивный преобразователь измерения тормозного усилия.

2.2. Технические характеристики лаборатории КП-511

2.2.1. Пределы измерения ровности: 0 - 2000 см/км.

2.2.2. Пределы измерения коэффициента сцепления: 0 - 1.

2.2.3. Относительная погрешность измерения ровности по записи на диаграммной ленте не более % от конечного значения диапазона измерений при нормальных условиях применения измерительной аппаратуры.

ГАРАНТ:

Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником

2.3.4. Предельная относительная погрешность измерения ровности по записи на диаграммной ленте не более 5% от конечного значения диапазона измерений при рабочих условиях применения измерительной аппаратуры.

2.2.5. Абсолютное значение допустимой погрешности измерения коэффициента сцепления по записи на диаграммной ленте не более значения измеряемой величины установленного предела измерения при нормальных условиях и значения измеряемой величины при рабочих условиях.

Примечание. Нормальные условия характеризуются нормальной областью значения влияющих величин, характеризующих климатические воздействия и электропитание средств измерений: температура окружающего воздуха (°С), относительная влажность (%), атмосферное давление ( кПа), напряжение питающей сети ( В). Рабочие условия характеризуются рабочей областью значений, величин, характеризующих климатические, механические и электрические воздействия на измеряющие устройства.

2.3. Подготовка лаборатории КП-511 к работе

2.3.1. Подготовка лаборатории КП-511 к работе заключается в проверке ряда узлов, приборов и оборудования, тарировке измерительного канала ровности и тарировке измерительного канала коэффициента сцепления.

2.3.2. При проверке узлов и деталей проверяется уровень напряжения источника питания (аккумуляторной батареи), надежность штепельных разъемов, осматриваются бронешланги сети питания динамометрического прицепа, проверяется работа гидравлической системы торможения прицепа и система увлажнения покрытия.

Напряжение источника питания (аккумуляторной батареи) должно быть равным В под нагрузкой номинального значения. При включении измерительного канала сцепления отклонение стрелки индикатора ИП должно быть равным 3 делениям.

2.3.3. Перед тарировкой измерительных каналов ровности и сцепления аппаратура лаборатории КП-511 должна находиться во включенном состоянии не менее 15 мин.

2.3.4. Тарировка измерительных каналов ровности и сцепления должна выполняться согласно инструкции по эксплуатации лаборатории КП-511.

2.4. Проведение измерений

2.4.1. Ровность покрытий оценивается путем проезда автомобиля-лаборатории КП-511 по каждой полосе движения автомобильной дороги со скоростью 50 км/ч и регистрации толчков с помощью тахометра на диаграммную ленту самописца.

2.4.2. Единицей измерения ровности является суммарное перемещение измерительного колеса в вертикальной плоскости относительно корпуса прицепа на единицу длины по протяжению дороги (см/км).

2.4.3. Экипаж лаборатории состоит из 2-х операторов и водителя.

2.4.4. Порядок выполнения операций при оценке ровности:

- за 15 минут до начала измерений включить питающий усилитель аппаратуры;

- на диаграммной ленте самописца произвести запись нулевой линии, название обследуемой дороги (участка), направление измерения, начальный километр, вид и режим измерения;

- за 500 м до начала участка измерений включить проблесковые маячки, фары дальнего света автомобиля, табло "измерение", лентопротяжный механизм с требуемым масштабом записи и тумблер "ровность", водитель набирает необходимую при измерении скорость;

- заданная скорость измерения поддерживается постоянной;

- при проезде километровых знаков или характерных точек, делают привязочные отметки на ленте с помощью специальной кнопки "отметка глубины". Карандашом записываются номера километровых знаков и названия характерных точек;

- по окончании участка измерений, лаборатория должна проследовать не менее 500 м, развернуться и приступить к измерению другой полосы движения в той же последовательности;

- измерения проводят по левой стороне наката каждой полосы движения.

2.4.5. Измерение сцепления покрытий проводят в режиме скольжения полностью заблокированного колеса прицепного устройства по увлажненной поверхности покрытия. Колесо блокируется нажатием на тормозную педаль в отдельных точках дороги.

2.4.6. Непосредственно перед каждым измерением коэффициента сцепления дорожное покрытие должно быть искусственно увлажнено путем открытия заслонки системы принудительного нормированного полива, при этом расход воды должен быть таким, чтобы обеспечить на покрытии расчетную пленку воды толщиной 1 мм. (Под "расчетной пленкой" следует понимать условную величину, являющуюся отношением расхода воды к площади увлажнения).

При проведении измерений коэффициента сцепления необходимо фиксировать температуру воздуха и получаемые величины приводить к расчетной температуре +20°С путем введения поправки, данной в табл.2.1.

Таблица 2.1

Температура, °С	0	+5	+10	+15	+20	+25	+35	+40
Поправка	-0,06	-0,04	-0,03	-0,02	0	+0,01	+0,02	+0,02

2.4.7. При измерении величины коэффициента сцепления на большом протяжении проводят не менее 3-х измерений на 1 км полосы движения.

2.4.8. Порядок выполнения операций при измерении величин коэффициентов сцепления аналогичен последовательности измерений ровности, изложенной в п.2.4.4 при включенном тумблере "сцепление". Различия состоят в том, что лентопротяжный механизм с требуемым масштабом включается за 50 м до нажатия педали блокировки колеса прицепа и в момент блокировки колеса проводится увлажнение покрытия.

2.4.9. Время торможения (блокировки колеса прицепного устройства) - 2 - 3 с.

2.5. Обработка результатов измерения

2.5.1. При обработке и оценке результатов измерения ровности расшифровывают диаграммы, полученные на ленте самописца (диаграммная лента), с помощью тарировочной линейки горизонтального масштаба; уточняют местоположение километровых знаков, а там где их нет, отмечают на ленте их положение (рис.2.2).

2.5.2. По линии записи ровности в пределах каждого километра с помощью тарировочной линейки определяют среднюю величину ровности ср#. Если в пределах километра можно выделить участки более 200 м со значительным отклонением ровности от средней величины, то их выделяют в самостоятельные участки. В пределах этих участков определяют также максимальную и минимальную величину ровности и#

2.5.3. Величину неравномерности в пределах одного километра (или самостоятельного участка) оценивают отношением максимального значения ровности к минимальному. Если это отношение более 2 - "неудовлетворительно".

2.5.4. Расшифровку диаграмм ровности, полученных на ленте самописца, можно производить с помощью полярного планиметра ПП-М. Для этого в соответствии с паспортом и инструкцией по эксплуатации планиметра определяется по-километровая# площадь диаграмм. Разделив полученную площадь на диаграммную длину километра, получаем по-километровую# среднюю ровность. При таком способе определения по-километровой# средней ровности увеличивается точность и скорость измерений. Точность планиметра - %.

2.5.5. Величину коэффициента сцепления определяют по тарировочной линейке по расстоянию от нулевой линии до линии замеров в виде полки. Первый всплеск в замерах не учитывается, т.к. он получается в начальный момент торможения колеса, когда оно полностью не заторможено.

3. Толчкомер ТХК-2

3.1. Толчкомер ТХК-2 состоит из трех основных узлов: счетного механизма, подставки и системы соединения счетного механизма с задним мостом автомобиля. Измерение прибором производят на основе "Инструкции по оценке ровности дорожных покрытий толчкомером" ВСН 21-84 Минавтодора КазССР.

3.2. При движении автомобиля сжатие рессор передается через гибкий трос, который поворачивает барабан, а он через храповую муфту производит отсчет величины сжатия рессор на счетных барабанах. В нужный момент нажатием кнопки приводится в действие магнитная катушка, которая с помощью ударника фиксирует отсчет на бумажной ленте. При этом перемещение бумажной и пишущей лент производится автоматически при каждом ударе ударника.

3.3. В основе определения ровности дорожных покрытий толчкомером лежит метод измерения амплитуды колебаний автомобиля под воздействием неровностей покрытия. Толчкомер характеризует ровность покрытий суммой сжатия рессор автомобиля в сантиметрах на контролируемом участке дороги (см/км).

3.4. При измерении ровности покрытий давление в шинах, состояние рессор и т.д. должны соответствовать паспортным данным используемого автомобиля.

3.5. В период измерения ровности нагрузка в кузове автомобиля не должна превышать:

- при использовании легковых автомобилей типа УАЗ, РАФ-2, 5 кН;

- при использовании грузовых автомобилей и автобусов типа ГАЗ-51, ЗИЛ-130, ПАЗ-651, КаВЗ-685 - 3,5 кН;

- при использовании базового автомобиля УАЗ-452 допускается проводить измерения с нагрузкой в кузове до 8 кН.

3.6. Измерение ровности производится при постоянной скорости движения автомобиля 50 км/ч. Скорость движения определяется по спидометру и контролируется двумя секундомерами, которые включаются последовательно против каждого километрового столба.

3.7. При измерении ровности проезд автомобиля должен осуществляться по полосам наката. Количество проездов на каждой полосе движения (в прямом и обратном направлении) принимается в зависимости от технической категории дороги:

     I и II кат.   - 3 проезда

     III и IV кат. - 2 проезда

     V кат.        - 1 проезд

3.8. Измерение ровности покрытий в зимний период, а также в период выпадения дождя и сразу после его прекращения не допускается.

4. Передвижная многоопорная рейка ПКР-4М для контроля ровности дорожных покрытий

4.1. Рама передвижной многоопорной рейки изготовлена из листовой стали, разборная, состоит из трех частей. Длина между центрами крайних колес 3000 мм. Общий габарит рейки 3300х365х200 мм, общий вес - 27кг. На раме смонтированы 12 опорных колес диаметром 150 мм со сплошными резиновыми шинами; расстояние между осями колес - 250 мм.

4.2. Для записи показаний бумажная лента наматывается на основной барабан, откуда подается на записывающий барабан и далее через ведущий резиновый ролик, к которому она прижимается прижимным роликом, сматывается на приемный барабан. Во вращательное движение приемный барабан приводится ведущим роликом.

4.3. Измерительное колесо диаметром 150 мм со сплошной резиновой вулканизированной шиной установлено из# двух шариковых подшипниках на горизонтальном валу вместе с червяком, храповиком и храповыми собачками, смонтированными в корпусе редуктора. Для обеспечения вертикального перемещения редуктора по отношению к корпусу прибора в наружной трубке помещена пружина для возврата редуктора в нижнее положение.

4.4. Ровность поверхности без записи показаний оценивается с помощью шкалы со стрелкой. Перемещения измерительного колеса передаются на стержень, а затем через систему блоков - на стрелку и подвижную иглу. Деления на шкале нанесены в увеличенном масштабе 3:1.

4.5. Для проверки правильности установки опорных колес рейка выставляется на тарировочную площадку. Каждое опорное колесо должно прокручиваться с одинаковой силой.

4.6. Тарировочная площадка представляет собой либо кусок проката (швеллер, тавр, двутавр) длиной 3,5 м шириной 20 - 25 см, либо другую ровную поверхность, где неровности не превышают 0,5 мм на длине 3,5 м. При установке рейки на тарировочной площадке стрелка должна совпадать с нулевым делением. Если под измерительное колесо подкладывать тарировочные бруски высотой 3, 5, 7, 10 и 15 мм, то стрелка должна отклоняться вверх в соответствии с таким же числом делений по шкале. При подкладывании таких же брусков под переднее или заднее опорное колесо стрелка должна отклониться вверх, причем число делений на шкале должно соответствовать половине высоты бруска.

4.7. Для выявления единичных неровностей на поверхности оснований и покрытий рейку перемещают за рукоятку со скоростью 3 - 4 км/ч. В этом случае делают 2 - 3 проезда и с помощью индикатора (шкалы со стрелкой) фиксируют места с максимальными значениями показаний.

5. Ровномер ШИЛ-Р-5

5.1. Ровномер является разновидностью измерительной рейки и предназначен для контроля ровности дорожных и аэродромных покрытий при их строительстве, приемочных работах и в период эксплуатации.

5.2. Прибор состоит из следующих узлов:

Разборной рамы с соединительным устройство#; опорных колес рукоятки с пультом управления; блока питания; каретки, с установленными на ней: измерительным колесом; механизмом перемещения каретки с электроприводом; записывающего устройства для графического воспроизведения неровностей на диаграммной ленте устройством световой индикации неровностей.

Питание прибора осуществляется от блока питания (аккумулятора) напряжением 12 В.

Масса устройства - 15 кг.

Габариты - 3300х240х300 мм.

5.3. В процессе контроля ровности покрытий устройство перемещается со скоростью 3 - 4 км/ч и визуально, с помощью устройства световой индикации оценивается ровность покрытия. В этом случае каретка устанавливается посередине рамы устройства. Вертикальные перемещения измерительного колеса по неровностям преобразуются в перемещения пера самописца и в световые сигналы верхних и нижних индикаторов зеленого, желтого и красного цвета, что соответствует выступам или впадинам величиной 5, 10, 15 и более мм. Для более детальной оценки ровности покрытий, устройство устанавливается на покрытие, освобождается тормозное устройство каретки и с помощью механизма перемещения каретка перемещается вдоль рамы прибора, фиксируя неровности по его длине. В этом случае, при необходимости документирования результатов контроля включается записывающее устройство.

6. Прибор ППК-2

6.1. Назначение и устройство прибора

6.1.1. Прибор предназначен для оценки коэффициента сцепления колеса автомобиля в определенном месте дорожного покрытия.

6.1.2. Принцип действия прибора основан на оценке потерь кинетической энергии при трении имитаторов колеса автомобиля о покрытие при стандартизованной величине начальной потенциальной энергии.

6.1.3. Прибор состоит из следующих конструктивных элементов (рис.6.1):

- несущего элемента - штанги, состоящей из трех труб, внутри которой располагается центральная пружина, которая является измерительным силовым звеном прибора;

- муфты скольжения - которая скользит вдоль штанги и служит для восприятия удара падающего груза и для передачи механического импульса резиновым имитатором;

- привода имитаторов - который состоит из трубы и шарниров, при помощи которых труба соединена с муфтой скольжения имитаторами;

- груза (общей массой 9 кг) - который при работе прибора перемещается по наружной поверхности трубы на подшипниках скольжения. Груз удерживается в исходном положении и в нужный момент сбрасывается при помощи механизма сбора груза, который монтируется в верхней трубе штанги;

- подставки прибора - которая служит для его установки на дорожном покрытии в вертикальном положении и состоящая из трех лап, которые крепятся с помощью кронштейна к нижнему концу штанги.

6.2. Подготовка прибора к работе

6.2.1. Прибор собирают, устанавливают на дорожное покрытие и с помощью регулировочных винтов производят окончательную его установку таким образом, чтобы нижняя плоскость резиновых имитаторов находилась на расстоянии мм от дорожной поверхности. После перемещения измерительного кольца в верхнее положение, прибор готов к работе.

6.2.2. Перед первичным измерением данным прибором, а также в случае длительной эксплуатации прибора необходимо проверить его работоспособность и правильность показаний. Для этого вместо резиновых имитаторов на концы толкающих штанг устанавливают шариковые подшипники, под которые подкладываются стальные шлифованные пластины. После сбрасывания груза регистрирующая шайба прибора должна отсчитывать на штанге отсчет, равный 0. В противном случае в зависимости от полученного значения отсчет с помощью специального винта следует изменить натяжение центральной пружины.

6.3. Проведение измерений

6.3.1. Для измерения коэффициента сцепления дорожное покрытие необходимо увлажнить непосредственно под имитаторами и в направлении их скольжения. Размер полосы увлажнения при этом не должен быть менее 15х30 см. Для этого достаточно израсходовать 100 - 150 воды.

Не позднее, чем через 3 с после увлажнения покрытия необходимо нажать на кнопку сброса груза и произвести измерение коэффициента сцепления.

6.3.2. Величина конечного перемещения имитаторов, характеризующая коэффициент сцепления# фиксируется на измерительной шкале передвижной регистрирующей шайбой, сдвигаемой муфтой по опорной штанге.

6.3.3. Получаемое на одном и том же месте значение коэффициента сцепления не остается постоянным, а несколько меняется при повторении измерений. Это явление объясняется не погрешностью прибора, а изменением вязкости водной пленки, находящейся на покрытии. В том случае, когда измерения проводятся на чистом предварительно промытом дорожном покрытии, эти изменения незначительны.

6.3.4. Для получения устойчивых значений коэффициента сцепления на любых типах покрытий достаточно произвести от трех до пяти измерений.