автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Исследование текстуры асфальтобетонных покрытий методом дистанционного зондирования с использованием цифровых автоматизированных систем

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Физико-механические свойства текстуры дорожных покрытия формируются в процессе укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси до ввода дороги в эксплуатацию, а после начала открытия движения ее формирование продолжается под действием колес автомобилей и погодно-климатических факторов. При этом особое значение приобретает микрогеометрия текстур поверхностей каменных материалов, их физико-механические свойства, которые имеют решающее значение в обеспечении стабильных сцепных качеств покрытий.

2. На сопротивление скольжению шины помимо ее характеристик влияют ее параметры шероховатости покрытия, условия движения, интенсивность торможения. В настоящее время отсутствует четкая классификация текстур, привязанная к определенным типам асфальтобетонным смесям и поверхностных обработок, измерительная база для оценки параметров шероховатости, а также методы, позволяющие производить оценку и учет формы неровностей шероховатости (радиусы при вершине выступов шероховатости, плотность распределения выступов и др.).

3. Отсутствует единая методическая база по оценке параметров, которые дают информацию о формах и размерах каменного материала, формирующих лакроповерхность, об остроконечности неровностей микрошероховатости. Анализ методов и технологий по оценке шероховатости покрытий показал, ito ни один из существующих методов не позволяет проводить оценку >дновременно поверхностей, характеризующихся - одна макрошероховатостью, фугая - микрошероховатость. При этом разделение методов и способов по :ритерию оценки исследуемой поверхности осуществляется в основном >асчетом только одного параметра - высоты выступов. Это в свою очередь [е позволяет более полно раскрыть взаимодействия шины с различными екстурами дорожных покрытий.

4. Анализ функциональных возможностей цифровой ютограмметрического комплекса PHOTOMOD Lite показал возможность

218 осуществлять проектирование цифровых моделей и на их основе строить топографические карты поверхности, получать профили, служащие основой для расчета параметров шероховатости.

5. Использование цифровых фотокамер промышленного производства, для которых определены основные оптико-геометрические параметры, позволяет использовать их для выполнения съемочных работ, а разрешающая шособность позволяет обеспечивать высокую точность проведения измерений.

6. Предложены алгоритмы для оценки всех основных показателей пероховатости дорожных покрытий.

7. Разработано программное обеспечение (АСОП), которое является 1еотъемлемой частью фотограмметрической обработки цифровых снимков и !месте с дистанционно-оптической установкой составляет единый 'ехнологический комплекс, который позволяет производить цифровую съемку 'частков покрытий, последующую фотограмметрическую обработку и сосчитывать широкий спектр показателей текстуры дорожных покрытий.

8. Получены данные о строении и формировании макро и шкрошероховатой поверхности, на основе анализа опорных кривых профиля. |аны граничные значения перехода от макрошероховатой к шкрошероховатой поверхности, исходя из условия относительного ближения и степени внедрения неровностей в протектор шины, выявлены ребования к геометрическим параметрам поверхности, исходя из юлекулярно-механической теории трения, показана важность отношения >актических площадей касания к контурным площадям и отражены границы азделения этих площадей в зависимости от наличия в общей текстуре гакро или микроповерхности. Проанализированы для определенных условий, говариваемых в нормативных документах, уровни сближения и внедрения еровностей в резину протектора шины и показаны влияния физико-[еханических свойств внедряющегося материала. Уточнены расчеты по тводу воды из зоны контакта шины с покрытием из условия начала лиссирования (аквапланирования), с учетом влияния параметров

219 акрошероховатости, поперечного уклона проезжей части и длины стока оды.

9. Проведенные исследования макрошероховатых поверхностей кстур озволили предложить классификацию асфальтобетонных текстур по ризнакам, учитывающим высотные параметры, параметры формы, а также х распределение по высоте и площади поверхности покрытия.

10. Проведенные исследования позволили раскрыть степень влияния азличных параметров макро и микрошероховатости на процессы заимодействия шины с покрытием, обуславливающих его скользкость. >ормирование сцепных качеств текстур асфальтобетонных покрытий еразрывно связано с учетом геометрических параметров, степень влияния оторых на сцепные свойства различна. Установлено, что для обеспечения ысоких значений сцепных качеств необходима количественная информация о араметрах макрошероховатости ( наибольшая высота профиля, угол и радиус ри вершине выступов, расстояние между выступами ). Для оценки [акрошероховатой поверхности, основные значения имеют высота профиля и гол при вершине выступов. Установлены критерии определения птимальных геометрических параметров макрошероховатости, которыми олжна обладать текстура, исходя из условия обеспечения требуемых цепных качеств асфальтобетонных покрытий.

11. Результаты экспериментальных измерений параметров шероховатости [елкозернистого асфальтобетонного покрытия показывают, что на характер х изменений во времени сильное влияние оказывает битумная пленка, бволакивающая каменные частицы. С течением времени она разрушается, роисходит, очищение каменных частиц, наблюдается рост коэффициента цепления, который достигает минимально допустимых значений на полосе аката через только 1 -г 1.5 года. Поэтому для обеспечения безопасности вижения на дорогах с покрытием, подобным исследованному, необходимо ыстрейшее устройство поверхностной обработки, или же введение граничение скорости движения автомобилей.

220

12. Проведенные исследования дают возможность использовать цифровые фотокамеры промышленного производства для проведения наземной съемки изтомобильных дорог с последующей обработкой, полученных одиночных :тереопар в фотограмметрическом комплексе PHOTOMOD Lite для оценки юперечного профиля и состояния проезжей части, в частности, мест :олееобразования. Рассмотренный случай, показал работоспособность [рименения и использования фотограмметрической съемки, как льтернативный вариант вместо традиционной, геодезической съемки.

13. Полученные цифровые модели местности позволяют производить ъюокоточные пространственные измерения элементов местности, несколько [ревышающие по точности измерения, выполненные традиционным налитическим способом.

14. Функциональные возможности программы позволяют также выполнять [зыскательские и проектные работы, оценивать параметры существующих ;орог.

221

1. Kraemer P. Untersuchungen uber den einflub der mischgutrusumensetrung bei asphltbetondekon out dei strabengriffigkoit. - Strassen - und Tiefbau, 1971,25, № 11, p. 806-810.

2. Are our road losing their grip. Our crumbling roads. Motor, 1974, № 3763, p. 32-34.

3. Бартенев Г.М. К теории сухого трения резины. Издательство АН СССР, 1954 / Доклады АН СССР, т. 96, № 6.

4. Резниковский М. М. Трение между резиной и твердыми покрытиями. -Каучук и резина, 1960, №5, с. 24-30.

5. Крагельский И. В. Трение и износ. Машгиз, 1962.-262 С.

6. Кузнецов Ю. В. Сцепление автомобильной шины с дорожным покрытием / Учебное пособие, МАДИ ( ТУ ), 1985, 107 С.

7. Bowden F.P., Tabor D. The friction of librication of solids / OUP, London, 1964.

8. Stiffler A., Kent G. Relation between wear and physical properties of roads stone. Highway Res. Board Spec. Rept., 1969, №101, p. 56-68.

9. Немчинов M. В. Сцепные качества дорожных покрытий и безопасность дорожного движения.-М: Транспорт, 1985, 231 С.

10. GrunnerK. Proces vyhladzovania kameniva vo vozovka. Silm. obzor., 1976, (37), №7, p. 217-216.

11. Doyen A. Aufaugtriflceit vou asphaltbetoudecken. Esfahrungen in Bebjen. -Strassen und Tiegbau, 1976, №26, p. 85-94.

12. Eslinger P. Das problem der werlc stoffwahl bei Verschleissteilen VDI zetsehrift. 1963, № 26 ( 105 ), 55, p. 1209 - 1218.

13. Sporket K. Uber die Abnutrung ven metallen bei gleitender reibung. -Werkstattstechnic und Werkschleitor, 1936, №10(30), p. 221 -226.

14. Archard J. F. Contact and rubbing of flatsurfase. J. Appl. Phys., 1953, vol.24, №8, p. 190-205.222

15. Броновец М. А. Исследование трения при ударе импульсном методом.-М.: Машиностроение, 1974, №1, 150 С.

16. Справочник контролера машиностроительного завода / Под ред. Якушева А.И. М.: Машиностроение, 1980, 527 С.

17. Крагельский И.В., Добычин М. Н., Комбалов В. С. Основы расчетов на трение и износ, М.: машиностроение, 1977, 526 С.

18. Shalamach A. Friction and abrasion of rubber. Wear, 1957 - 1958, № 1, p. 318-417.

19. З.Журавлев В.А. К вопросу о теоретическом обосновании закона Амонта-Кулона для трения несмазанных поверхностей. Техническая физика, 1940, т. 10, № 17, 1447 С.

20. Archard J. F. Contact and rubbing of flatsurfase. J. Appl. Phys., 1957, vol. 27, №4, p. 918-919.

21. Archard J. F. Elastic defjpmation and the laws of friction. Proc. Ray Soc. Ser. A., 1957, № 1233, p. 190-205.

22. Рыжов Э.В. Технологическое управление геометрическими параметрами контактирующих поверхностей / Расчетные методы оценки трения и износа. Брянск: Приокское издательство, 1975, с. 98- 138.

23. Михин Н. М. Трение в условиях пластического контакта. М.: Наука, 1968, 148 С.223

24. Williamson J., Haht R.T., The real area of contact between plastically loaded surfaces. Mecamque materials electricite, 1972, № 1, p. 22-25.

25. Лаврентьев B.B., Бартенев Г.М. Трение и износ полимеров. М.: Химия,1972, 240 С.

26. Демкин Н. Б. Физические основы трения и износа машин. Калининград.: КГУ, 1981, 115 С.

27. П.Юсифов Р.Ю. Исследование дорожных условий при выявлении причиндорожно-транспортных происшествий.-М.: Учебное пособие, 1999, 58 С. $2.Kokalis A.G. Predection of skid resistance from texture measurements. Proc.

28. Civ. Eng. Transport, 1998, №2, p. 85 -93. 53.Greenwood J. A., Tabor D. The friction of hard sliders on lubricated rubber: the imporiance of deformation losses. Proc. Phyc. Soc., 1958, №989, p. 45-53.

29. Moore D.F. On the separation of bulk and surfsce components of rubberfriction. Wear, 1969, №13(58), p. 84 - 90. >5.Holla L., Yandell W. O. A review of research on road-type friction. - Austral.

30. Road Rec., 1973, №5 (2), p. 76-91. >6.Петров M.A. Работа автомобильного колеса в тормозном режиме. Омск.:1973, 85 С.

31. Lucas J., Begon R. A. Description de la microtexture. Bull, de leasion deslaboratories des points et chausses, 1993, № 185, p. 63-74. 18.Подлих Э.Г. Оценка шероховатости дорожных покрытий. М.:

32. Автомобильные дороги, 1962, №6, с. 14-16. 9.Немчинов М.А., Косарев Б.М. Оценка и прогнозирование сцепных качествпокрытий автомобильных дорог. М.: МАДИ, 1984, 90 С. ■O.Sabey В.Е. Road surface and the change in skidding resistance with speed.

33. RRL Rep., 1966, №20, p. 36-46. •l.Rose J.G., Gallaway B.M., Hankincs K.D. Macrotexture measurments and related skid resistance at speeds from 20 60 mph. - Highway Res. Rec., 1970, № 341 (33 ), p. 68-74.

34. Schulze K.N., Beckmann L. Friction properties of pavements at different speeds. ASTM Spec. Tech. Pub., 1962, № 326 (46 ), p. 88 -102.

35. Sabey B.E. Pressure distribution beneath spherical and friction on fhotographic emulsions. Proc. Phys. Soc., 1958, № 979 (71 ), p. 62 - 79.

36. Немчинов M.A. Основы теории расчетов и оптимизации параметров текстуры поверхности дорожных покрытий. Докт. дисс., 1987, 440 С.

37. Mayer R.A. A review of the variables aflecting pavements slippriness. Proc. 1 st Inrernat Skid Prevention Conf, 1959, №411, part 11, p. 38- 56.

38. Астров В.А. Коэффициент сцепления и степень шероховатости дорожного покрытия. -М.: Автомобильные дороги, 1970, № 10, с. 18 20.

39. М.Астров В.А. Влияние шероховатости дорожного покрытия на сцепление с шиной. М.: Автомобильные дороги, 1968, №8, с. 26-30.

40. Forster S.M. Pavement microtexture and its relation to skid resistance. Trans. Res. Record, 1990, № 125, p. 151 -164.

41. Kulakowski B.T., Mayer W.E. Skid resistance of adjacent tangent and nontangent seations of road. Transp. Res. Record, 1990, № 125, p. 132- 136.

42. Расников В.П. Оценка состояния проезжей части дороги в зимний период. -М.: Автомобильные дороги, 1975, № 9, с. 24 26.

43. ГОСТ 2789 73. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения.-М.: Госстандарт СССР, 1981, 24 С.

44. Астров В.А. Влияние шероховатости дорожного покрытия на сцепление с шиной. -М.: Автомобильные дороги, 1962, №9, с. 5-8.225

45. Still P.B., Cooper R. C. Measurement of surface texture by an optical contracless sensor. Highways and Road Construction, 1975, № 1790, p. 8 - 11.

46. Majcherezyk R., Influence de la rygosite geometrique d'un revetement sur l'evecution de leaun a l'interface pneu-route et sur le derepage des vichicles. -Ann. Inst, techn. batim et trav. publics, 1974, №318, p. 37-68.

47. Порожняков B.C. Оценка сцепления шин автомобилей с дорожными покрытиями.-М.: Высшая школа, 1967, 77 С.

48. Soulage D., Serfass J.P., Bense. P. Analyse morphologique des enrobes drainants. II Symp. International sur les caracteristiques de surface, Berlin, 1992, 8 P.

49. Laganier R., Lucas J. Le grainorote: un appareile pour measurer le pouvoir drainant d'une surface routere. Symp. International sur les caracteristiques de surface, Pennsylvanie, 1988.

50. Afnor, NPP 98-216-1, Determination de la macrotexture: Essai de profondeur au sable vraie. III Symp. International sur les caracteristiques de surface, Oslo, 1994, 98 P.

51. Harald A. Skid resistance and road surface texture.-Proceesengs oga Symp. on Surface Characteristics of Roadways, Philadalphia / ASTM, 1990, p. 5- 13.

52. Mint Tan Do, Lucas J. Contact pneu-chausses. Apport de la microtexture du revetement. - Bull, liasson labo P. et Ch., 1995, №196, p. 5-16.

53. Breugarth M., Laborade B. Le drainoroute. Bull, liais. lab. points et chausses, 1977, № 87, p. 159- 167.

54. Тимофеев А. А. Ультрозвуковое устройство контроля шероховатости поверхности. Автоматизированный контроль и управления технологическими процессами в строительстве. М.: Наука, 1985, с. 31 -36.

55. Кузнецов Ю.В. Исследование основных факторов, влияющих на сопротивление скольжению автомобильных шин по дорожному покрытию. -Канд. дисс., 1977, 175 С.

56. Leu M., Hengry J.J. A study of stereo photography metods for skid resistance interpretation. Presented at the ASTM annual nueting. - Denver, 1977, p. 65-76.

57. Szrka I., Telec A. Lazares utallapotvzsgalaz magyarorszagon. Kozlekedesepit melypitestud. szem, 1992, №11, c. 407-412.

58. Ayo J., Kuskelin A. Paallyste vaurioiden automaatinen mittaaminen. Tie ja liikenne, 1999, №68(4), c. 18 -21.

59. Monti M. Large-area laser scanner with holographic detector optics for realtime recognition of cracks in road surfaces. Opt. Eng., 1995, № 34 ( 7 ), c. 2017-2023.

60. Road surfaces survey system. Mitsubishi Heavy Ind. Techn. Rev., 1996, №33 ( 1 ), c. 45 - 46.

61. Boulet M.|, Caroff G., Lejeune J., Pellevossin R. Sirano le premier appareil multifunction francais pour l'auscelation a grand rendement des chausses. -Rev. gen. routes et aerodr, 1991, №691, c. 27 29.

62. SO.Васильев А.П. Сиденко B.M. Эксплуатация автомобильных дорог и организация движения. М.: Транспорт, 1990, 304 С.227

63. Елесеев В.М. Профилограф для регистрации шероховатости дорожных покрытий / Труды СоюздорНИИ, № 110, с. 83 87.

64. Подлих Э.Г. Прибор для измерения шероховатости дорожных покрытий. -М: Автомобильные дороги, 1962, №11, с. 6-8.

65. Малявский Б.К. Дисплейный стереофотографический комплекс Фотомод. -М.: Аэрофотография, 1997, №2, с. 20-25.

66. Руководство пользователя PHOTOMOD Lite. М.: Ракурс, 2000, 115 С.

67. Пешков А.Ф., Виноградов А.Ф. Современные фотоаппараты. С-П.: Наука, 1998, 256 С.

68. Гринберг А.Д., Григберг С.Д. Цифровые изображения. Практическое руководство.-Мн.: ООО "Попури", 1997, 400 С.

69. Митчел Э. Фотография. М: Мир, 1998, 120 С.

70. В8.Объективный взгляд на мир.-М.: Фототехника, 1988, № 10, с. 65 70.

71. Терегулов Г. В. Светочувствительность пленок по новому ГОСТу. М.: Советское фото, 1987, № 1, с. 42-50.

72. Ю.Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справояник по физике для инженеров и студентов вузов. -М.: Наука, 1964, 848 С.

73. Мел един А., Журба Ю., Анцев В. Справочник фотографа. М.: Высшая школа, 1989, 235 С.

74. Стародуб Д. Азбука фотографии. М.: Искусство, 1990, 185 С.

75. З.Тарабукин В. Современные фотообъективы. М.: Советское фото, 1988, №4, с. 28 - 36.

76. Поспелов П.И., Шевяков А.А. Применение цифровой фотографии фотограмметрической съемки для определения состояния покрытий дорог.-М.: Наука и техника в дорожной отрасли, 2001, № 1, с. 12-15.

77. Гельман Р.Н., Никитин М.Ю., Констандолго Ю.В. Аэровидеосъемка: области применения, методика фотограмметрической обработки. М.: Геодезия и картография, 1999, №1, с. 39-47.

78. Савиных В.П., Кучко А. С. Стеценко А.Ф. Аэрокосмическая фотосъемка. -М.: Картогеоцентр / Геодезиздат, 1997, 378 С.228

79. Pellika P. Development of correction for multispectral airborne videocamere data for natural resource assessment. Fennia, 1998, № 176 ( 1 ), 110P.

80. Гельман P.H. Точность измерения по снимкам, полученным неметрической фотокамерой. -М.: Геодезия и картография, 1982, №7, с. 29-32.

81. Урмаев Н.А. Элементы фотограмметрии. М,- Геодезиздат, 1941, 218 С.

82. Мусин О.Р. Цифровые модели для ГИС / Информационный бюллетень. ГИС-Ассоциация, 1998, №4 (16 ), 30 С.

83. Де МерсМ.Н. Географические информационные системы. Основы.-М.: Дата +, 1999, 490 С.

84. Барабанов Ю.Б., Бермент A.M., Капралов Е.Г., Кошкарев А.В. и др. Геоинформатика. Толковый словарь.-М.: ГИС-Ассоциация, 1999, 204 С.

85. LeeD.T. Medial axes transform of planar shape IEEE. Trans. Patt. Annual. Mach. Intell. PaMI-4, 1982, p. 363 - 369.

86. Dehne F. Klein R. the big sweep. On the power wavefront approach of Voronoi Diagrams. Algoritmica, 1997, №17, p. 19 - 32.

87. Родионов Д.А., Коган Р.И., Голубева В.А. и др. Справочник по математическим методам в геологии. М.: Недра, 1987, 335 С.

88. Aurenhammer F. Voronoi diagrams a survey of a fundamental geometric data structure. ASM Computing surveys, 1991, № 236 ( 3 ), p. 345 - 405.

89. Ахо А., Хопкрофт Дж., Ульман Дж. Построение и анализ вычислительных алгоритмов. М.: Мир, 1979, 245 С.

90. Fortune S. Swipline algorithms for Voronoi diagrams. Algoritmica, 1999, №2, p. 153 - 174.

91. Поспелов П.И., Шевяков А.А., Котов А.А., Котлярский Э.В., Васильев Ю.Э. Устройство для определения шероховатости дорожного юкрытия. А.С., № 22154 (Россия ).

92. А.С. 907138 ( СССР ). Панина J1.Г., Акиншин С.М. Способ определения пероховатости дорожного покрытия. БИ, 1982, №7.

93. McCulagh M.J., Delaunay С. G. Triangulation of random data set for sariphmic maping. Cartographic Journal, 1980, №17(2), p. 93 - 99.229

94. Немчинов М.В. Проектирование и строительство дорожных покрытий с шерохоыватой поверхностью / Учебное пособие, МАДИ, 1982, 140 С.

95. Юмашев В.М. Исследование шлифуемости каменных материалов, применяемых в покрытиях автомобильных дорог / Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М.: СоюздорНИИ, Балашиха, 1974, 163 С.

96. Юмашев В.М. повышение долговечности шероховатости покрытий путем подбора каменных материалов.-М.: СоюздорНИИ, 1982, с. 39-45.

97. Князьков В.Н. Клеменнков Е.В. Исследование работы пневматической шины под действием нормальной нагрузки. М.: Автомобильные дороги, 1975, № 10, с. 24-27.

98. Третьяков О.Б., Гудков В.А. Тарновский В.Н. Трение и износ шин.-М.: Химия, 1992, 175 С.

99. Кузнецов Ю.В. Сцепление автомобильной шины с дорожным покрытием.-М.: МАДИ, 1985, 106 С.

100. Паршин М.А., Стецюк JI.C. Сцепные качества дорожных покрытий и безопасность движения по автомобильным дорогам. М.: Автомобильные дороги, 1962, №9, с. 3-9.

101. Немчтнов М.В. К расчету коэффициента сцепления с дорожной покрытием / Безопасность движения на дорогах, МАДИ, 1972, № 33,86 94.

102. ВСН 38 -90. Технические указания по устройству дорожных покрытий ; шероховатой поверхностью. М.: Транспорт, 1990, 34 С.

103. Васильев А.П., Немчинов М.В. Безопасность движения в осенние териоды годы.-М.: Транспорт, 1976, 80 С.

104. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги.-М.: Транспорт, 1986, 51 С.

105. Марьяхин Л.Г. Исследование некоторых факторов, влияющих на щепные свойства дорожных покрытий / Труды ГипродорНИИ, 1975, №5,27.33.'

106. Руденская И.М., Руденский А.В. Реологические свойства битумов. М.: Высшая школа, 1967, 120 С.230

107. Богусоавский A.M., Богуславский Л.А. Основы реологии асфальтобетона. М.: Высшая школа, 1972, 185 с.

108. Немчинов М.В., Косарев Б.М. Сцепные изменения сцепных качеств орожных покрытий / Сборник научных трудов МАДИ. Повышение сроков 1ужбы и качества автомобильных дорог, 1986, с. 97-72.