книги / Техническое нормирование макрошероховатости дорожных покрытий автомобильных и лесовозных дорог

2 – величины отклонений от опорных значений; 3 – флаги, характеризующие тип участков (0 – прямая, 1 – круговая

кривая вправо, –1 – круговая кривая влево). CorrectFlagsfg(, M) := hn← trunc(M 0.5)

for i hn.. last(fg) − hn hn

sum← fgi+k k =− hn

2 sum

fgi← trunc if sum < M

M

fg

Корректировка флагов типа участка с целью уточнения границ участков представлена на (рис. 3.2).

degrees

Data series

60

40

20

0

20
	0	1000		2000		3000		4000		5000
						meters

Рис. 3.2. Визуализация результатов моделирования

Затем осуществляем поиск и исправляем разброс данных. Параметром устанавливаем границы допусков значений рядов.

Параметры:

fg – вектор значений флагов;

M – ширина окна по которому осуществляется проверка значений флагов

Имя файла данных:

FileName:= "7a"

151

Файл должен иметь формат данных с разделителями в виде пробелов, где в 1-м столбце записаны значения местоположения в метрах, во втором – значения азимута в углах.

fFileName:= concat(FileName,".dat")

DD := READPRN(fFileName) w := DD 1

x := DD 2

N := length(w) i := 0 .. N − 1

lw := wN−1

Файл содержит, значений: N = 1070

k := 5

Значения параметров выбирают в диапазоне от 3 до 6. Чем больше будет значение, тем более широкими будут допустимые границы.

Ширина границы = k·S, где S – величина среднеквадратического отклонения.

Количество не корректируемых начальных точек:

nn := 15

rx := Tukie53X(x) ex := x − rx

Оцениваем количество отсчетов, приходящихся на интервал корреляции по числу пересечений остатком нуля.

zc := ZCount(ex)

n0 :=	zc
	N − 1

tk := ceil 2

n0

MD := 10 tk

Среднее число нулей: n0 = 0.488

Точек на интервале корреляции: tk = 5

152

Необходимое количество точек для оценивания дисперсии: MD = 50

Применяем процедуру поиска и корректировки выбросов (рис. 3.3):

TD := EDIT(x, ex, MD, k , nn) nx := TD 0

lo := rx − TD 2 hi := rx + TD 2

	60		Data series & Borders
	40
degrees	20
	0
	20 0	1000	2000	3000	4000	5000
				meters

degrees

Corected series

60

40

20

0

20
	0	1000		2000		3000		4000		5000
						meters

Рис. 3.3. Визуализация результатов моделирования

Осуществляется сглаживание данных кратным скользящим средним.

Ширина окна простого скользящего среднего:

WIN := 3

Ширина окна простого скользящего среднего представляет собой количество точек, по которым оно будет вычислено. Данный параметр устанавливает ширину окна сглаживания для отдельного шага, а не для

153

процедуры в целом. Чем больше величина, тем лучше сглаживание. (Значение должно быть нечетным.)

Кратность скользящего среднего:

REP := 3

Значения параметра устанавливает число повторных сглаживаний исходного ряда простым скользящим средним (рис. 3.4–3.6).

Результат эквивалентен:

1– кусочно-постоянной аппроксимации;

2– кусочно-линейной аппроксимации;

3– кусочно-квадратичной аппроксимации и т.д.

sx := SmoothData(nx, WIN , REP)

degrees

Initial & Smoothed Data

60

40

20

0

20
	0	1000		2000		3000		4000		5000
						meters

Рис. 3.4. Выделение полезного сигнала

Выделение прямых и круговых кривых в плане. Количество точек для опорного усреднения:

M := 7

Удаленность контрольной точки, отсчетов данных:

L := 1

Допустимое отклонение контрольной точки:

δ := 0.8

ZRES := FindZone(sx, M, L, δ )

		π (90	− sx)
	angi :=		i
		180

x0 := 0

154

y0 := 0

i := 1 .. last(w)

Ширина окна проверки значений флагов:

degrees

FW := 1
fg :=	CorrectFlags(ZRES 2		, FW)
xi := xi−1 + (5 cos(angi))
60		Initial & Smoothed Data
40
20
0 0	1000	2000	3000	4000	5000
			meters

Рис. 3.5. Выделение полезного сигнала

yi := yi−1 + (5 sin(angi))

DATA := READPRN("d:\1B.txt") w := DATA 0

a := DATA 1 p := DATA 2

u := DATA 3

N := rows(DATA)

N = 3.645 × 103 i := 0 .. N − 1

k := 1 .. N − 1 x0 := 0

y0 := 0

155

	4
	2
p i	0
	2
	4					1 .10 4	1.2 .10 4	1.4 .10 4	1.6 .10 4	1.8 .10 4
	0	2000	4000	6000	8000
						w i
	2
	1
	0
pp i
	1
	2
	3					1 .10 4	1.2 .10 4	1.4 .10 4	1.6 .10 4	1.8 .10 4
	0	2000	4000	6000	8000
						w i
	6
	4
	2
ui
	0
	2
	4					1 .104	1.2 .104	1.4 .104	1.6 .104	1.8 .104
	0	2000	4000	6000	8000
						wi
			Рис. 3.6. Результаты моделирования

3.1.3. Стендовые и натурные экспериментальные исследования макрошероховатости с помощью лазерного сканирования

Экспериментальные исследования узлов и режимов работы щебнераспределителей при устройстве шумовой краевой полосы проводились на основе созданного при участии авторов экспериментального и метрологического обеспечения [31, 88, 95].

156

Для эксперимента использовался щебень фракциями 10–15 мм и разжиженное полимерно-битумное вяжущее (праймер).

Первичный эксперимент заключался в том, что металлический лист закреплялся на тележке. С помощью распределительного устройства на поверхность листа, предварительно промазанного разжиженным полимерно-битумным вяжущим, сверху насыпался фракционированный щебень двумя способами: в камеральных условиях и с помощью автомобиля на дороге.

Схема экспериментального стенда ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ» для распределения щебня представлена на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Схемаэкспериментальногостендадляраспределениящебня: 1 – эксцентриковое колесосподшипникомкачения; 2 – наклоннаянаправляющаястенда; 3 – распределяемый щебень; 4 – рабочийорганстенда; 5 – шасситележки; 6 – узелкачания; 7 – колесотележки

Стенд работает следующим образом. На рабочий орган (качающуюся пластину) укладывается щебень фракциями 10–15 мм. Как показано на рис. 3.7, тележка катится под собственным весом по направляющим, установленным под углом 3–5°. Рабочий орган закреплен на колесе качания 6 и эксцентриковом колесе 1 (диаметр 150 мм) с подшипником качения в эксцентрике. Колесо 1 имеет возможность регулирования величины экцентриситета в диапазоне до 45 мм. При движении тележки вниз рабочий орган совершает колебательные движения. При этом равномерно распределенные зерна щебня двигаются в направлении конца рабочего органа и падают на металлический лист с распределенным на нем разжиженным полимерно-битумным вяжущим (праймером), служащим для сцепления щебенок с листом. В дальнейшем щебенки легко удаляются, а нанесенный праймер может быть использован повторно.

В процессе испытаний была определена средняя скорость движения тележки – 0,3 м/с. Диапазон колебаний рабочего органа ± 45 мм соответствовал максимальному эксцентриситету. Результаты изучения процесса скатывания зерен щебня по качающейся наклонной плоскости рабочего органа представлены в табл. 3.1.

157

Таблица 3.1

Результаты изучения процесса скатывания зерен щебня по качающейся наклонной плоскости рабочего органа

Эксцентриситет, мм	Результаты распределения
45	Быстрое сползание, завалы
40	Быстрое сползание
35	Равномерное распределение
30	Медленное сползание
25	Медленное сползание, завалы

По результатам испытаний определен оптимальный эксцентриситет, соответствующий оптимальному сползанию щебня по плоскости рабочего органа, равному 35 мм. Это соответствует максимальной амплитуде колебаний его конца.

На следующем этапе все колеса были заменены сначала на колеса диаметром 100 мм и затем на 200 мм. При этом эксцентриситет первого колеса оставался прежним.

Разработанный экспериментальный стенд предназначен для определения работоспособности устройства шумовой краевой полосы на основе бесконтактного способа измерения с помощью лазерного датчика перемещений ТИРП-100 (БЕЛОМО, Беларусь). Работа проводилась совместно с А.В. Кочетковым и А.У. Табыловым на стенде ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ» [63].

Конструктивно стенд (рис. 3.8) представляет собой передвижную тележку размерами 1×0,8 м с металлическими колесами, установленную на неподвижную раму с размерами 1×2 м, вдоль которой она может свободно перемещаться. К тележке жестко прикреплено мерное колесо с датчиком вращения (датчик пройденного пути). Также на тележке установлен кронштейн с направляющими для лазерного датчика, который, перемещаясь, может измерять расстояние до шероховатой поверхности. Данные с датчика пути и с лазерного датчика поступают на портативный компьютер.

В состав стенда входит металлический лист из стали 3 толщиной 1,5 мм размерами 1×2,0 м. На листе и передвижной тележке имеются отверстия для крепления листа на тележке.

На следующем этапе для проверки качества распределения щебня использовался разработанный при участии авторов измерительный комплекс с лазерным длиннобазовым датчиком перемещений.

158

Производится измерение расстояния от датчика до шероховатой поверхности. Показания датчика фактически означают отклонения от базового расстояния (270 мм).

Рис. 3.8. Внешний вид передвижной тележки, установленной на неподвижной раме

По каждому из полученных массивов данных строятся графики покрытия вдоль участка измерения, вычисляется среднее, дисперсия и среднеквадратическое отклонение, а также дисперсия и среднеквадратическое отклонение по средним значениям (для определения параметров регулярности макрошероховатости); примеры результатов измерения параметровмакрошероховатости приведенынарис. 3.9 и втабл. 3.2.

16
14
12
10
8
6
4
2
0
1	13	25	37	49	61	73	85	97 109 121 133 145 157 169 181 193 205 217 229 241 253 265 277 289

Рис. 3.9. Примеры результатов измерения параметров макрошероховатости (1-е измерение)

После наложения на полученные кривые полиномиальных линий тренда 6-й степени, рассчитанных с помощью табличного процессора Excel-2000, получены следующие аппроксимирующие формулы:

159

	y = –3E −12x6 + 3E − 09x5 – 9E − 07x4 + 0,0001x3 –						(3.20)
		− 0,0113x2		+ 0,311x + 8,955.
							Таблица 3.2
		Статистические данные замеров
Номер	Среднее	Дисперсия		Среднее	Дисперсия		Среднее
проезда	значение		квадратическое			квадратическое
	(мм)		отклонение			отклонение
1	7,917	4,457		2,111
2	8,013	4,754		2,180	0,108		0,329
3	7,891	4,299		2,073
4	8,465	4,500		2,121
5	8,508	4,271		2,066

Определено, что установка уверенно определяет профиль поверхности (регулярность макрошероховатости) и параметры макрошероховатости поверхности, при этом наблюдается повторяемость полученных результатов.

Лазерный датчик ТИРП-100 размещается в герметичном корпусе (рис. 3.10), который монтируется на кронштейне, установленном на корпусе катка.

Рис. 3.10. Установка лазерного датчика перемещений на прицепе

Для тарировки полученных профилей дороги необходимо предусмотреть получение реперных точек пройденного пути от мерного колеса. Для измерения бесконтактным способом производится разработка специализированного программного обеспечения, позволяющего сни-

160